Elements for Physics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Tarantola, Albert

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9783540253020

丛书系列:

图书标签:

Physics
物理学
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具体描述

While usual presentations of physical theories emphasize the notion of physical quantity, this book shows that there is much to gain when introducing the notion of physical quality. The usual physical quantities simply appear as coordinates over the manifolds representing the physical qualities. This allows to develop physical theories that have a degree of invariance much deeper than the usual one. It is shown that properly developed physical theories contain logarithms and exponentials of tensors: their conspicuous absence in usual theories suggests, in fact, that the fundamental invariance principle stated in this book is lacking in present-day mathematical physics. The book reviews and extends the theory of Lie groups, develops differential geometry, proposing compact definitions of torsion and of curvature, and adapts the usual notion of linear tangent application to the intrinsic point of view proposed for physics. As an illustration, two simple theories are studied with some detail, the theory of heat conduction and the theory of linear elastic media. The equations found differ quantitatively and qualitatively from those usually presented.

好的，这是一份为一本名为《Elements for Physics》的图书撰写的、内容详尽的图书简介。 --- 图书名称：《Elements for Physics》图书简介《Elements for Physics》是一部旨在为读者，无论是物理学初学者、工程技术人员，还是对自然现象怀有深厚好奇心的非专业人士，提供坚实基础与深刻洞见的综合性物理学教材。本书并非对某一特定领域的深入挖掘，而是一次系统性的、跨越经典与现代物理学核心概念的旅程。我们聚焦于“基础”与“构建”二词的含义，力求将抽象的物理定律转化为可理解、可应用的知识体系。全书结构经过精心设计，力求逻辑的严密性与教学的有效性。我们深知，物理学的魅力在于其普适性和精确性，因此，本书在保持数学严谨性的同时，始终将物理直觉的培养放在首位。第一部分：力学——运动的基石本书伊始，我们从最直观的物理学分支——经典力学——切入。我们相信，对运动、力与能量的理解，是掌握所有其他物理学领域的基础。首先，我们详细阐述了运动学（Kinematics）。这不仅包括对一维、二维和三维运动的精确描述，如位移、速度和加速度的矢量性质，还引入了参考系的概念。我们强调了惯性参考系的重要性，并探讨了非惯性参考系中引入的假想力（如科里奥利力和离心力）在描述旋转系统中的必要性。紧接着，我们深入动力学（Dynamics）的核心——牛顿运动定律。我们对这三大定律进行了细致的剖析，特别关注了力（Force）的本质，包括重力、张力、弹力以及摩擦力。书中包含了大量关于应用牛顿定律解决复杂系统问题的实例，例如多体系统、约束运动以及斜面上的平衡与运动。能量和守恒定律是本部分的高潮。我们系统地定义了功（Work）与能量（Energy），区分了动能与势能（重力势能、弹性势能）。机械能守恒定律的阐述不仅仅停留在公式推导，更在于其在处理复杂碰撞和保守系统中的强大应用。随后，我们引入了动量（Momentum）及其守恒定律，这为处理爆炸、火箭推进等瞬时作用力问题提供了关键工具。通过对角动量及其守恒的讨论，我们将读者从直线运动的框架中解放出来，进入更广阔的旋转动力学领域。为了应对更现实的问题，本书用一章的篇幅专门探讨了振动与波。从简谐振动的数学模型（弹簧振子、单摆）到机械波的传播特性，包括波速、频率、波长、干涉与衍射，我们力求让读者理解能量如何在介质中传递。第二部分：场论与电磁学——无形的力量在奠定坚实的力学基础后，本书转向研究那些无需直接接触即可影响物质的“场”——电磁场。电磁学部分从静电学（Electrostatics）开始。库仑定律是起点，随后引出电场（Electric Field）的概念。我们详尽地介绍了电场强度、电偶极子矩，并深入探讨了高斯定律（Gauss's Law）在计算对称电场中的强大作用。电势（Electric Potential）的引入，使得复杂的电场问题可以通过标量场的能量角度来简化处理。接着，我们讨论了电容与电介质，解释了电介质如何影响电场的分布。下一阶段是电流与电路。我们引入了电流、电阻的欧姆定律（Ohm's Law）以及焦耳定律。直流电路（DC Circuits）的分析是重点，详细讲解了基尔霍夫定律（Kirchhoff's Laws）在复杂电路分析中的应用，并介绍了电容器在充放电过程中的瞬态行为。本书随后转向磁学（Magnetism）。从毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law）和安培环路定律（Ampère's Law）出发，我们构建了磁场的概念，并探讨了带电粒子在磁场中的运动规律（洛伦兹力）。电流产生的磁场在直导线、线圈和螺线管中的分布被详细计算。电与磁的统一通过电磁感应（Electromagnetic Induction）得以实现，法拉第定律揭示了变化的磁场如何产生电流。随后，楞次定律被引入以确定感应电流的方向。本部分以麦克斯韦方程组（Maxwell's Equations）的积分形式作为高潮，展现了电磁场理论的统一性，并导出了电磁波的存在及其在真空中的传播速度，从而自然地过渡到光学。第三部分：热力学与统计物理的宏观与微观热力学部分旨在连接宏观可观测的物理量（如温度、压力）与微观粒子行为之间的桥梁。我们从温度（Temperature）和热平衡（Thermal Equilibrium）的定义开始，介绍了热力学第零定律。热力学第一定律——能量守恒在热系统中的体现——被用来分析理想气体的膨胀与压缩过程，并定义了内能。随后，本书深入探讨了熵（Entropy）和热力学第二定律，这是理解时间之箭和过程自发性的关键。我们考察了卡诺循环和热机效率的极限。热力学第三定律为熵的绝对值设定了参考点。为了解释宏观热现象的微观起源，本书引入了统计物理（Statistical Physics）的基础概念。通过对气体分子运动论的讨论，推导出了理想气体的压强和温度关系。玻尔兹曼分布和概率概念被用来理解大量粒子系统的行为，从而为宏观热力学定律提供了微观的、统计学的解释基础。第四部分：波、光学与现代物理的序曲最后一部分，本书将目光投向光——电磁波的一种形式。在几何光学（Geometrical Optics）中，我们利用光线法，详细分析了平面镜、球面镜和透镜的成像规律，包括光线追迹和高斯成像公式的应用。随后，我们进入物理光学（Physical Optics），探讨光的波动性。干涉现象（如杨氏双缝实验）和衍射现象是理解光的本质的关键。偏振的引入补充了对光波横波性质的认识。虽然本书的核心在于经典物理，但我们以一章的篇幅为读者打开了通往现代物理的大门。我们简要回顾了经典物理的局限性，并介绍了相对论基础（狭义相对论的几个基本假设，洛伦兹变换）和量子理论的萌芽（黑体辐射、光电效应）。这些内容旨在激发读者对后续更深层次物理学的探索兴趣。总结《Elements for Physics》的编写理念是：严谨不失启发性，全面覆盖核心概念。本书的每一章都辅以大量的例题和习题，旨在帮助读者将概念理解转化为解决实际问题的能力。我们相信，通过对这四大支柱——力学、电磁学、热力学和光学——的系统学习，读者将构建起一个坚不可摧的物理学思维框架，为未来任何专业方向的深造打下坚实的基础。