新世纪物理学

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出版者:山东教育出版社
作者:德国物理学会
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:2005-12-1
价格:68.0
装帧:精装
isbn号码:9787532852376
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 科普
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具体描述

本书是涉及整个物理领域的高级科普读物。该书的特点是用准确而生动的语言,全面、概括又深入浅出地介绍了当代物理学的方方面面。包括对物理学的定位,物理学的特点,物理学的作用以及物理学和其他学科关系的叙述;物理学的过去、现在和未来;物理学各主要分支领域的新进展及发展趋势(涉及了天体物理和宇宙学,基本粒子物理和原子核物理,原子、分子物理、量子光学和等离子体物理,凝聚态物质,自组织和结构形成,物理学和生物学,物理学和地球系统及物理学和数学,这些内容构成了本书的最大一章,约占全书篇幅的近2/3);物理学在汽车工业、医学、能源和半导体技术领域的应用和展望;德国各层次物理教育的状况、存在问题和德国物理学会的建议;德国主要物理学研究机构的情况和物理工作者在各类机构中的分布;德国在物理学研究方面的大型设备及国际合作在物理学研究和发展中的重要性。   该书的另一特点是图文并茂,书中收集了相当多的图片和图表(共约200幅,大部分是彩图)。它们不仅给出了大量的数据,介绍了相关的物理原理,也收集了许多反映物理学新进展的图片

探寻宇宙的奥秘:古今中外物理学发展史纲 图书简介 本书以宏大的叙事和严谨的考据,勾勒出人类理解自然界基本规律的漫长而辉煌的历程。我们并非聚焦于某一个特定时期的尖端理论,而是致力于构建一幅清晰的物理学思想演变图景,涵盖从古代朴素的自然哲学萌芽,到经典力学的建立,再到电磁学、热力学等支柱学科的完善,直至现代物理学的两大基石——相对论和量子力学的诞生与发展。 第一部分:溯源——古代的思辨与萌芽 本部分将追溯人类对物质世界本源的最初探索。我们不会停留在简单的元素说(如水、火、土、气),而是深入探讨古希腊哲学家们如何尝试以理性而非神话来解释自然现象。重点分析亚里士多德的宇宙观及其对中世纪科学的深远影响,探讨其对运动、时间和空间的基本概念设定,尽管这些概念在后来的科学革命中被彻底颠覆。同时,我们将简要考察中国古代的阴阳五行学说、古印度的原子论思想,以展现人类文明在不同地域对自然规律的独立思考。这一阶段的精髓在于对“为什么”的好奇心,而非精确的量化描述。 第二部分:革命的曙光——从哥白尼到牛顿的经典范式建立 这是物理学思想史上最激动人心的转折点。我们将详尽描述哥白尼的日心说如何挑战了根深蒂固的宇宙模型,以及伽利略如何通过开创性的实验方法——尤其是对落体运动和惯性的早期认识——奠定了实验物理学的基石。 重点篇幅将留给艾萨克·牛顿爵士。我们不仅会阐述《自然哲学的数学原理》中三大运动定律和万有引力定律的革命性意义,更会深入解析牛顿力学体系的内在逻辑和哲学基础。牛顿力学构建了一个绝对时空的框架,使人类第一次拥有了预测宏观世界运动的精确数学工具。同时,本书也会探讨莱布尼茨与牛顿关于微积分发明权的争论,以及这一数学工具如何成为后来所有物理学研究的通用语言。 第三部分:新力量的涌现——热、电、光的交织 在经典力学的框架下,18世纪末和19世纪的物理学家们将注意力转向了那些看似更“软弱”却又无处不在的现象:热、电与光。 在热力学领域,我们将详细梳理从蒸汽机的改进引发的对热功转换效率的关注,到卡诺循环理论的提出。核心内容将集中在热力学第一定律(能量守恒)和第二定律(熵增原理)的建立。我们将讨论这些定律如何为物理学引入了“时间之箭”的概念,并解释熵如何成为衡量系统无序程度的关键量度。 电磁学的研究则是一部充满奇遇的史诗。从法拉第对电和磁之间联系的直观洞察,到麦克斯韦的伟大综合。本书将侧重解析麦克斯韦方程组的物理意义——这不仅是四个简洁方程,更是对自然界基本作用力之一的完整描述。我们将强调,麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在,并揭示了光本质上就是一种电磁波,这完美地统一了光学、电学和磁学。 第四部分:边界的挑战——经典物理学的终结与新纪元的开启 进入19世纪末,物理学家们发现,在描述极端情况(极快速度、极小尺度)时,看似无懈可击的经典物理学开始显露裂痕。 黑体辐射的困境:我们将详细分析普朗克为解释黑体辐射谱而被迫提出的“能量量子化”假设。这看似是一个微小的数学修正,实则是对能量连续性观念的根本性挑战,为量子理论的诞生埋下了伏笔。 经典物理学的失败:我们会探讨迈克尔逊-莫雷实验如何无情地否定了“以太”的存在,并分析洛伦兹变换的数学结构。 相对论的诞生:本书将侧重于阐述爱因斯坦狭义相对论的两个基本公设——光速不变原理和相对性原理——如何彻底重塑了我们对时间、空间和质量的认知,导出了著名的质能关系式 $E=mc^2$。随后,我们将简要概述广义相对论,它如何将引力解释为时空本身的弯曲,为现代宇宙学奠定了基础。 第五部分:微观世界的革命——量子力学的深入发展 量子力学部分将不再是简单的理论介绍,而是着重于理解其核心概念如何彻底颠覆了我们对实在性的直觉。我们将回顾玻尔原子模型的发展,并深入探讨海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学的统一过程。 核心讨论点包括: 1. 波粒二象性:理解德布罗意物质波的概念及其实验验证。 2. 不确定性原理:探讨海森堡不确定性关系如何确立了物理学中内在的、不可逾越的知识界限。 3. 量子叠加态与测量问题:分析薛定谔的猫思想实验,探讨量子力学在哲学层面带来的深刻挑战——一个系统如何从概率性的叠加态“坍缩”为一个确定的本征态。 本书旨在提供一个全面的、贯穿古今的视角,展示物理学是如何一步步从朴素的观察,走向精确的数学描述,再到对宇宙终极规律的深刻洞察。它是一部关于人类理性如何不断超越自身局限、逼近自然奥秘的史诗。阅读本书,读者将获得对支撑我们现代科技文明的底层科学思想的深刻理解。

作者简介

目录信息

1.前言
2.论题
3.物理学是基础研究
3.1天体物理和宇宙学,基本粒子和原子核——空间和时间、能量和物质的基本结构
3.1.1天体物理和宇宙学
3.1.2粒子物理
3.1.3原子核——物质的构成单元,恒星的燃料
3.2原子、分子、量子光学和等离子体——光与物质的相互作用
3.2.1量子世界一瞥
3.2.2快、更快、最快——超短激光脉冲
3.2.3从微结构制备新材料
3.2.4等离子体——物质的第四种状态
3.3凝聚态物质——从基础研究到未来的技术
3.3.1半导体
3.3.2凝聚态物质中的奇异电子态
3.3.3超导性
3.3.4磁性——与新技术相关的古老现象
3.3.5表面
3.3.6纳米结构
3.3.7软物质
3.3.8有机半导体
3.4自组织和结构的形成——普适的原理
3.4.1热力学:一个普适的理论
3.4.2流动的晶体、固态液体
3.4.3形变:相变一
3.4.4临界现象
3.4.5普适性和标度不变性,
3.4.6好!现在让铸造开始(席勒的《钟之歌》)
3.4.7成长和成熟
3.4.8分形世界
3.4.9沙子的轨迹:颗粒动力学
3.4.1 0流动,向前流动,不断地伸展(歌德的《魔术师的学徒》)
3.4.1 1决定性混沌:混乱中的方法
3.4.1 2生存的结构和生命的结构
3.5物理学和生物学——生命的物质结构及基本过程
3.5.1物理学和生物学——历史上的姐妹
3.5.2生物材料的魔力——自组织在复杂结构中产生有序性
3.5.3结构的阐明——从原子到毫米尺度
3.5.4从单分子到系综:一座连接生物信息学和物理学的桥梁
3.5.5生物纳米机器
3.5.6展望
3.6物理学和“地球系统”——地震、海洋、气候和环境
3.6.1地球——一个热机
3.6.2地震学——地球内部的窗口
3.6.3测量地球的人造卫星
3.6.4地球磁场,
3.6.5地球科学和固体物理——成功的一对
3.6.6气候
3.6.7地球,我们的生存环境
3.7物理学与数学——自然之书用数学的语言写成
4.物理学是为工业和技术进行的研究
4.1汽车中的物理学
4.2医学中的物理学
4.3能源技术中的物理学
4.3.1我们的能源
4.3.2光伏效应——来自太阳的电能:
4.3.3高温超导体——使电能没有损失(见3.3.3)
4.3.4聚变:地球上的受控太阳燃烧
4.4半导体技术中的物理学
5.物理学是人类文化的一部分,是技术的基础
6.物理教育
6.1中小学中的物理学
6.2德国大学的物理教育
6.2.1必备条件和新学生数量
6.2.2物理学位
6.2.3中学教师第一次国家考试与相关的大学物理课程
6.2 4学士/硕士课程
6.2.5博士学位
6.2 6物理学研究中的女性
7.物理学者的工作岗位和工作方式
7.1物理学工作者的职业领域
7.2物理研究单位(大学,政府研究机构,工业界)
7.2.1交叉学科,专业领域,合作
7.2.2大学
7.2.3政府研究机构
7.2.4工业
7.3物理研究需要大规模的设备
7.4物理学的国际性
8.作者与合作者
9.编委会:要求,成员和运作方式
附录1:与物理专业学位课程相关的典型课程时间表
附录2:2000/2001学年德国物理专业情况统计
附录3:英国妇女在物理学领域从事学习或教学的比例(百分比)
译后记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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说实话,我原本以为这会是一本佶屈聱牙的教科书,充满了只有博士才能理解的术语和复杂的推导过程,读起来会像是在啃一块坚硬的石头。但出乎意料的是,作者的叙事方式简直就像是一位经验丰富的老教授,带着一群好奇的学生在实验室里进行探索。他非常擅长用类比来解释那些反直觉的概念,比如描述能量守恒时,不是直接抛出公式,而是通过一个关于“永动机”的有趣悖论来层层剥笋,最终自然而然地引出那个核心定律。我特别喜欢其中关于“对称性”的章节,那部分内容简直是文学作品般的流畅。作者没有将对称性仅仅视为一个数学工具,而是将其提升到了一种宇宙运行的基本美学原则。读到那里,我甚至有种错觉,仿佛物理学的真谛不再是冰冷的数字,而是某种和谐的韵律。虽然书中的某些实验细节描述得极为详尽,甚至有些偏执,但我发现,正是这些细节,让理论不再是空中楼阁,而是扎根于真实世界的坚实结构。这本书无疑为那些希望深入学习,但又害怕被纯理论吓退的业余爱好者,搭建了一座完美的桥梁。

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我一直是个对“宏大叙事”缺乏耐心的读者,很多科普读物要么过于浅薄,满足不了我的求知欲,要么就堆砌过多的历史八卦,冲淡了科学本身的光芒。然而,这本让我看到了一个非常成熟的平衡点。它没有回避那些至关重要的数学框架,但它处理这些框架的方式非常巧妙——它似乎总是先给你看结果的“奇观”,然后再倒溯回去解释“如何到达那里”。我最近读到了关于信息熵和黑洞物理联系的那部分,那简直是一场思维的盛宴。作者在阐述霍金辐射时,那种对信息丢失悖论的谨慎和敬畏感,让我深刻体会到科学探索的边界在哪里。更难得的是,它对“未解之谜”的态度非常坦诚,不故作高深,不给出虚假的确定性答案,而是清晰地指出当前物理学理论的局限和未来的研究方向。这种求真务实的态度,比那些声称“一切皆已解答”的书籍要高明得多。这本书仿佛是一张详尽的地图,标明了我们已经探索过的区域,同时也清楚地标记出了那些尚未被光照亮的未知领域。

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这本厚重的精装书,拿到手沉甸甸的,光是封面那种略带磨砂质感的深蓝色,就让人联想到浩瀚的宇宙和那些深邃的理论。我一直对基础科学有种莫名的敬畏,尤其那些涉及到时空结构、量子纠缠的议题。我满心期待能在这本书里找到一些拨开迷雾的线索,至少能帮我理解那些晦涩的物理学概念是如何构筑我们这个世界的。书本的排版设计相当考究,字体间距拿捏得恰到好处,即使是那些复杂的数学公式,也显得井井有条,没有那种扑面而来的压迫感。我翻阅了前几章,发现作者在引言部分就非常强调“直觉与精确的平衡”,这让我非常欣赏。毕竟,物理学最终还是要服务于我们对现实的理解,而不是仅仅停留在抽象的符号游戏上。那些关于经典力学的回顾部分,虽然是老生常谈,但叙述的角度十分新颖,仿佛是第一次从全新的视角去审视那些我们习以为常的定律,例如惯性在不同参照系下的微妙变化,被描绘得如同史诗般宏大。这本书似乎不仅仅是在教授知识,更是在引导读者进行一场深刻的哲学思辨,关于“观察者”在物理世界中的角色定位,这一点极其吸引我,让我忍不住一口气读了好几个小时。

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翻开这本书,我立刻被一种沉稳、近乎“复古”的学术氛围所吸引。它的内容组织并非简单地线性推进,而是采用了某种螺旋上升的结构,让你在看似重复的知识点上,每次都能发现更深层次的联系。比如,初次介绍相对论时,只是勾勒出时空弯曲的概念;但到了后面的章节,当我们接触到更高级的场论时,作者又会巧妙地回溯到最初的几何描述,用更丰富的数学工具重新审视一遍,让你有一种豁然开朗的感觉,像是通过望远镜在不同焦距下观察同一个星系。最让我感到惊喜的是,书中对于实验物理学的尊重和描绘。它没有将实验仅仅视为理论的“验证工具”,而是将其描绘成与理论家一样重要的“发现者”。对于那些划时代的实验,比如粒子对撞机的数据分析过程,描述得丝丝入扣,让我们看到了科学家们如何在海量噪音中精确地“捕获”一个新粒子的存在。这种对实践的重视,使得这本书不仅是理论的殿堂,更像是一部关于人类智慧如何与物质世界周旋的史诗。

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这本书的阅读体验,与其说是在学习知识,不如说是在进行一场与思想巨匠的深度对话。它的语言风格非常独特,时而严谨到近乎冷酷的逻辑推导,时而又突然转向一种充满诗意的想象力,尤其是在探讨多维空间或平行宇宙的可能性时,那种笔触的转换非常自然,毫无滞涩感。我发现自己常常会因为一个精妙的论述而停下笔来,反复咀嚼其中的含义。例如,关于量子力学的“测量问题”那一节,作者并没有简单地倾向于某一种解释,而是将哥本哈根诠释、多世界理论等不同学派的逻辑困境和哲学含义都摊开来供读者比较,这极大地拓展了我思考问题的维度。这本书似乎不满足于提供“是什么”,它更着重于追问“为什么是这样”,以及“有没有可能是别的方式”。这种对基础假设的持续质疑,正是科学精神最宝贵的部分。读完一半,我感觉自己看待日常现象的方式都产生了微妙的偏移,例如,连烧水壶沸腾的声音,似乎都蕴含着某种更深层次的热力学循环的奥秘。

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很专业了。各种新科技振奋人心。不过外行人很难看透。

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