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出版者:Elsevier Science Health Science div

作者:Creasia, Joan L., Ph.D./ Parker, Barbara J., Ph.D.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:79.95

装帧:Pap

isbn号码:9780323044103

丛书系列:

图书标签:

• 哲学
• 概念分析
• 基础理论
• 知识论
• 形而上学
• 思维科学
• 认知科学
• 学术著作
• 理论框架
• 跨学科研究

现代物理学的图景：从经典到量子 作者： [此处留空，或填写虚构作者名] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名] --- 内容提要 本书旨在为具有一定科学素养的读者，提供一幅关于现代物理学核心概念、理论框架及其演变历程的全面而深入的画卷。我们不再将物理学视为一堆孤立的定律和公式的集合，而是将其视为人类理解自然界最基本实在的思维结构与实验证据不断磨合、精炼的宏大叙事。本书将带领读者穿越二十世纪初那场颠覆性的科学革命，探究支撑我们对宇宙认知基石的那些看似反直觉却异常精确的理论体系。 本书的叙事结构分为四个主要部分：经典物理的黄昏与革命的序曲、相对论的几何化时空观、量子力学的概率性实在，以及粒子物理与宇宙学的边界探索。 --- 第一部分：经典物理的黄昏与革命的序曲（约 300 字） 在十九世纪末，物理学似乎已接近完工。牛顿的力学描述了宏观世界的精确运动，麦克斯韦的电磁理论统一了电与磁，热力学则规范了能量的转化。然而，一些微小的“乌云”开始聚集，挑战着这一完美结构的稳固性。 本部分首先回顾了支撑牛顿力学和经典电磁学的两大支柱——绝对时空观和以太假说。接着，我们将聚焦于那些无法用经典理论解释的“异常现象”：黑体辐射的紫外灾难揭示了能量的量子化需求；光电效应迫使普朗克和爱因斯坦引入了“能量包”的概念，预示着连续性的终结；以及迈克尔逊-莫雷实验对光速恒定性的无可辩驳的证明，彻底击碎了以太的幻想。 我们将深入剖析这些实验是如何一步步将物理学家推向一个全新的思维领域，迫使他们放弃自亚里士多德以来根深蒂固的直觉，为即将到来的革命搭建理论脚手架。这不仅仅是修补旧理论，而是对物理实在本质的根本性重估的开始。 --- 第二部分：相对论的几何化时空观（约 400 字） 时间与空间，这两个被认为是永恒不变的背景，在爱因斯坦的手中被彻底重塑。本部分将详细阐述狭义相对论和广义相对论的核心思想及其深远影响。 狭义相对论的基石是两条基本公设：光速不变原理和相对性原理。我们将清晰地推导洛伦兹变换，解释时间膨胀、长度收缩以及著名的质能等价关系 $E=mc^2$。本书会特别强调，这些效应并非仅仅是观察者的主观感受，而是时空结构本身的固有属性。我们不仅探讨这些效应在粒子加速器中的应用，更深入解析它们如何改变了我们对“同时性”的理解——一个事件的发生顺序取决于观察者的运动状态。 随后，我们将迈入广义相对论的宏伟殿堂。本书将侧重于阐释其核心思想：引力并非一种作用于遥远的“力”，而是时空弯曲的几何效应。我们将通过类比几何学（如曲面上的测地线）来构建读者的直观理解，而非仅仅依赖于复杂的张量分析。本书将详细讨论爱因斯坦场方程的物理意义，解释水星近日点的进动、光线在恒星附近的偏折，以及引力红移现象。最后，我们将展望广义相对论在黑洞理论、引力波探测以及宇宙学中的决定性作用，展示时空如何成为一个动态的、可被物质和能量塑造的实体。 --- 第三部分：量子力学的概率性实在（约 500 字） 如果说相对论重塑了时空，那么量子力学则彻底颠覆了对物质基本构成的认知。本部分是全书的理论核心，力求以严谨而不失洞察力的方式，揭示微观世界的奇异法则。 我们将从波粒二象性的实验证据（如双缝干涉实验）入手，引出德布罗意波和物质波的概念。核心的讲解将围绕薛定谔方程展开，它被视为量子系统演化的基本动力学方程。本书将详尽分析波函数的物理意义——它代表的概率幅，以及哥本哈根诠释中“测量问题”的引入。我们将深入讨论不确定性原理的深层含义，这不是因为测量工具不够精确，而是自然界内在的限制。 为了更全面地理解量子世界的奇特性质，本书将用大量篇幅讨论量子叠加态的概念，并借由思想实验（如薛定谔的猫）来探讨宏观与微观世界的界限。此外，量子纠缠将被视为量子信息科学的基石，通过贝尔不等式和定域隐变量理论的辩论，展现非定域性这一深刻的物理实在。我们将审视量子力学在原子结构（玻尔模型到能级概念）、化学键的形成以及半导体物理学中的实际应用，证明这种“反直觉”的理论正是现代技术进步的底层逻辑。 --- 第四部分：粒子物理与宇宙学的边界探索（约 300 字） 现代物理学的最后一块拼图，是将量子力学与狭义相对论统一起来的量子场论（QFT），以及由此衍生出的粒子物理标准模型和对宇宙起源与命运的探索。 本部分将介绍粒子物理标准模型的结构，它将物质粒子（费米子，如夸克和轻子）与传递力的规范玻色子（如光子、W/Z玻色子、胶子）进行了精妙的分类。我们将探讨规范对称性在构建这些理论中的核心作用，并简要介绍希格斯机制如何赋予基本粒子质量。 最后，本书将视野投向宇宙的尺度。我们将讨论广义相对论在宇宙学中的应用，包括大爆炸模型的证据（如宇宙微波背景辐射和星系红移）。我们将探讨暗物质和暗能量这两大未解之谜如何主导着宇宙的演化，以及它们对现有标准模型的挑战。 本书的结语将展望未来物理学的可能方向：寻求量子引力理论（如弦理论或圈量子引力）以统一宏观与微观，以及探索超越标准模型的粒子物理学新领域。 --- 目标读者与阅读体验 本书假设读者具备高中或大学初级阶段的物理学知识背景，对数学工具（如微积分基础）有初步了解，但无需具备高等物理学的专业训练。本书的重点在于概念的清晰阐释、理论框架的内在逻辑联系，以及物理学思想的哲学意涵，而非纯粹的数学推导。我们将采用平实的语言，辅以精心挑选的历史背景和实验剖析，旨在激发读者对自然界深层奥秘的持续好奇心。 --- (总字数：约 1500 字)

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