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出版者:Princeton University Press

作者:Tim Maudlin

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2019-3-19

价格:GBP 20.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780691183527

丛书系列:Princeton Foundations of Contemporary Philosophy

图书标签:

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探寻知识的边界：跨学科视角下的《理论物理学导论》 本书并非聚焦于物理学的哲学基础或概念探究，而是作为一本严谨、全面的经典教材，旨在为初学者和进阶学习者搭建通往现代物理学核心理论的坚实桥梁。它以清晰的逻辑和扎实的数学工具为支撑，系统地阐述了从经典力学到量子场论的演进脉络，强调理论框架的构建与实际物理图像的对应关系。 --- 第一部分：经典力学的深度重构与推广 本书的开篇部分，着眼于牛顿力学的深刻基础，但很快便将读者带入到更具普适性的拉格朗日和哈密顿力学框架之中。我们认为，理解物理定律的结构性而非仅仅是表面的运动方程，是掌握后续所有现代物理理论的关键。 第一章：运动学的精确描述与约束系统 本章首先回顾了粒子运动的描述，随后深入探讨了约束（Constraints）对系统自由度的影响。通过对各种不同类型约束的详细分析，读者将学习如何构建描述复杂系统的有效坐标系。我们引入了达朗贝尔原理，并将其作为连接变分原理与运动方程的桥梁。 第二章：变分原理的优雅与应用——拉格朗日力学 变分原理被视为物理学的“最高原理”之一。本章详细推导了欧拉-拉格朗日方程，并展示了其在保守系统、非保守系统（如涉及耗散力的系统）中的应用。重点在于拉格朗日量的构建艺术——如何选择恰当的广义坐标和广义速度来简洁地表达系统的能量结构。对守恒量（如能量、动量、角动量）与对称性之间的联系，即诺特定理的初步探讨，在此处被引入，作为后续理论泛化的预示。 第三章：相空间分析与正则变换——哈密顿力学 哈密顿力学是连接经典理论与量子理论的决定性一步。本章详细阐述了从拉格朗日量到哈密顿量的勒让德变换过程。我们深入研究了相空间（Phase Space）的几何特性，并专注于泊松括号（Poisson Brackets）的代数结构。泊松括号不仅是描述时间演化的工具，更是理解经典可观测量之间关系的关键。本章的重头戏是正则变换（Canonical Transformations）理论，通过无穷小生成元（Infinitesimal Generators），展示了如何将复杂的物理问题转化为易于求解的正则形式。 第四章：分析力学在连续介质中的推广 为了过渡到场论，本章将分析力学推广到无限自由度系统。我们引入了场（Field）的概念，并定义了拉格朗日密度（Lagrangian Density）。通过泛函导数，读者将学习如何导出场方程，例如连续介质中的运动方程。这为后续电磁场和量子场的处理奠定了严格的数学和概念基础。 --- 第二部分：电磁场的统一与经典场论 在掌握了分析力学作为理论框架后，本部分将应用这一框架来解决人类历史上最成功的经典理论之一——麦克斯韦电磁学。 第五章：静电学、静磁学与边界条件 本章从基础的库仑定律和毕奥-萨伐尔定律出发，系统地构建了静电场和静磁场的理论。重点分析了势函数的泊松方程和拉普拉斯方程的求解技巧，特别是格林函数在处理边界值问题中的核心作用。对介质中的电磁场描述，以及等效表面电流和磁荷概念的讨论，确保了对复杂介质内部场分布的准确把握。 第六章：时变场与麦克斯韦方程组的推导 本章的核心在于展示电磁场的动态统一性。法拉第电磁感应定律和安培定律（包含麦克斯韦修正项）被整合，导出完整的四组麦克斯韦方程组。我们将着重探讨这些方程的内在一致性，并利用矢量分析工具，如散度和旋度，来揭示场的传播特性。 第七章：电磁波的传播与辐射 基于麦克斯韦方程组，本章推导了真空中的电磁波方程，并分析了波的横波特性、传播速度（光速的由来）以及能流密度（坡印亭矢量）。随后，我们进入辐射理论，分析了处于特定运动状态下的电荷（如加速电荷）如何产生电磁辐射，并计算了偶极子辐射的强度和方向性。 第八章：电磁场的协变形式与规范不变性 为了更深层次地理解电磁场与狭义相对论的关系，本章将电磁场强度张量（Field Strength Tensor $F^{mu u}$）引入，将麦克斯韦方程组写成简洁的四维协变形式。规范不变性（Gauge Invariance）作为电磁学的内在对称性，被清晰地阐述为规范场理论的第一个原型。 --- 第三部分：狭义相对论与闵可夫斯基时空几何 本书严格区分了经典物理学与相对论物理学。本部分强调，狭义相对论并非对牛顿力学的简单修正，而是一种对时空结构本身的根本性重构。 第九章：相对性原理与洛伦兹变换 本章从对伽利略变换的局限性分析入手，建立了狭义相对论的两条基本公设。洛伦兹变换的数学推导被细致呈现，并强调了洛伦兹群作为时空对称性的地位。时间膨胀、长度收缩以及同时性的相对性等核心效应，均从变换矩阵的性质中自然导出。 第十章：相对论性动力学 本章将动量、能量和质量的概念纳入相对论框架。相对论性动量和能量的定义被导出，并明确了爱因斯坦著名的质能方程 $E=mc^2$ 的严格出处。相对论性的碰撞问题（如粒子衰变和散射）的计算方法被详细介绍。 第十一章：四维矢量与张量分析 为了处理相对论性动力学，本章系统介绍了四维时空中的矢量和张量代数。闵可夫斯基度规（Minkowski Metric）被确立为描述时空间隔的量度。四维动量、四维力、四维电流等概念的引入，展示了如何将物理定律转化为与坐标系选择无关的张量方程。 --- 第四部分：量子理论的初步：从波动性到量子化 本部分是通往现代物理学的关键过渡，它聚焦于经典理论失效的领域，并引入量子化（Quantization）的基本概念和数学工具。 第十二章：黑体辐射与普朗克假设 本章追溯了经典物理学在描述黑体辐射谱时的“紫外灾难”，并以此为契机，详细分析了普朗克对能量量子化的革命性假设。普朗克公式的推导和意义被详尽阐述，作为量子化思想的开端。 第十三章：光电效应与光子概念 爱因斯坦对光电效应的解释被作为粒子性（光子）的有力证据进行探讨。本章对比了光的波粒二象性在不同实验中的体现，并引入了光子能量和动量的关系。 第十四章：物质波与不确定性原理 德布罗意物质波的假设被引入，成功解释了原子光谱中的一些现象。本章随后系统地推导了海森堡不确定性原理，强调了这是对可观测量的内在限制，而非测量技术的缺陷。本章也简要介绍了狄拉克符号（Bra-ket Notation）的基本结构，为更深入的量子力学打下基础。 第十五章：简单的定态问题与薛定谔方程的引入 本章将着力于对定态薛定谔方程（Time-Independent Schrödinger Equation）的求解，这是量子力学在非相对论极限下的核心方程。我们通过对无限深势阱、阶梯势阱和有限深势阱的分析，展示了能级量子化和波函数归一化的物理图像。最后，对简单的量子谐振子（Quantum Harmonic Oscillator）的解析解及其能谱进行了深入研究，这是理解量子场论中粒子激发态的基石。 --- 总结而言，《理论物理学导论》是一本聚焦于物理学“如何做”（How-to）的教材，强调理论构建的数学严谨性和物理概念的清晰性。它为读者提供了一套完整的、从牛顿到薛定谔的理论工具箱，侧重于分析力学、电磁场论和相对论动力学的系统掌握，为进一步深入学习量子场论或广义相对论提供了不可或缺的坚实基础。

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《物理学哲学》这本书，打开了我对科学认识的一个全新维度。我一直以为物理学是关于“事实”的学科，但这本书告诉我，每一个“事实”背后，都隐藏着深刻的哲学问题。作者以一种非常温和但极具穿透力的方式，引导我思考我们对“空间”和“时间”的理解是如何被现代物理学所重塑的。例如，他关于“时空是本体论的还是关系论的”这一讨论，让我对爱因斯坦的广义相对论有了更深层次的理解，也开始意识到，我们日常的直觉性空间时间观，在微观和宏观尺度下是多么的脆弱。书中对“定域性”和“非定域性”的探讨，尤其是对贝尔不等式的讨论，更是让我对量子纠缠这个奇特的现象有了更直观的感受。作者并没有直接给出“正确”的答案，而是呈现了各种解释的哲学含义，并鼓励读者去权衡。我发现自己常常在阅读过程中，脑海中会浮现出各种物理学实验的设想，试图去理解这些哲学争论是如何与具体的物理观测联系起来的。这本书的魅力在于，它将抽象的哲学思考与具体的物理现象紧密结合，让读者在理解科学的同时，也深化了对哲学概念的认识。

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《物理学哲学》这本书，是一次挑战我固有思维模式的非凡旅程。作者以一种极为清晰且富有洞察力的方式，揭示了物理学理论如何影响我们对“存在”、“变化”和“因果”等基本概念的理解。我特别欣赏他对“量子退相干”理论的哲学解读，它为理解宏观世界和微观世界之间的界限提供了新的视角。书中关于“本体论”和“认识论”的区分，以及物理学研究如何在这两者之间游走，让我对科学的本质有了更深刻的认识。我发现自己经常在阅读过程中停下来，思考作者提出的问题，并尝试用自己的语言去重新表述。这本书不仅仅是关于物理学，更是关于我们如何理解我们所处的宇宙，以及我们自身在这个宇宙中的位置。作者对“科学的简化主义”倾向的讨论，也让我开始反思，是否所有的复杂现象都可以被最终简化为基本粒子和相互作用。这本书的价值在于，它不仅提供了知识，更重要的是，它教会了我如何去思考，如何去质疑。

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我之所以选择阅读《物理学哲学》，是因为我一直对物理学中的那些“为什么”感到着迷，而这本书恰好满足了我的这份好奇。作者以一种非常引人入胜的方式，深入探讨了物理学最核心的哲学问题。他并没有回避那些令人困惑的概念，而是以一种清晰且富有启发性的方式，引导我理解它们。书中关于“粒子的本体论状态”的讨论，以及它与“观察”的关系，让我对量子力学的非直观性有了更深的体会。我尤其欣赏作者对“归纳法”在科学推理中的作用的分析。物理学家是如何从有限的观测数据中推导出普适的定律的？这个过程本身就充满了哲学上的挑战。这本书让我意识到，科学不仅仅是关于发现事实，更是关于构建模型，以及对这些模型进行哲学上的辩护。作者对“客观性”在科学中的概念的探讨，也让我开始思考，我们所追求的“客观”是否真的能够完全摆脱观察者的主观性。

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《物理学哲学》这本书，是一次让我脑洞大开的阅读体验。作者以一种极为引人入胜的方式，将物理学中最具挑战性的哲学问题一一呈现。他并没有局限于单一的理论，而是通过跨越不同物理学分支的比较，展现了这些哲学问题的普遍性。我特别被书中对“时空是否是真实的”这一问题的探讨所吸引。从牛顿的绝对时空观，到爱因斯坦的相对时空观，再到量子引力理论对时空可能性的猜想，作者清晰地勾勒出了物理学对时空理解的演变。这本书让我开始重新审视我们对“实在”的定义。究竟什么是真实的存在？是那些可观测的粒子和场，还是隐藏在它们背后的数学结构？作者也讨论了“自然选择”在物理学中的类比，以及它如何帮助我们理解某些物理常数的“微调”问题。这是一次深刻的哲学之旅，它不仅拓展了我对物理学的理解，更重要的是，它激发了我对宇宙和我们自身存在的更深层次的思考。

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我必须承认，在读《物理学哲学》之前，我对“物理学哲学”这个概念感到一丝困惑。它听起来像是两个截然不同的领域——一个是严谨的科学，另一个是抽象的思辨——的结合，我担心会是一本晦涩难懂、枯燥乏味的著作。然而，我的担忧完全是多余的。作者以一种极其清晰和引人入胜的方式，将复杂的物理学问题置于哲学的审视之下。书中对“实在”的定义，以及不同物理理论如何构建我们对实在的理解，这一部分的论述，让我拍案叫绝。他通过对经典力学、量子力学和相对论的比较，深刻地阐释了我们认识世界的方式是如何随着科学的发展而不断演变的。我特别欣赏作者对“因果性”在不同物理理论中的处理方式的探讨。在经典力学中，因果性似乎是绝对的，而在量子力学中，它变得模糊甚至概率化。这引发了我对自由意志与决定论之间关系的深刻思考。这本书不仅仅是关于物理学，更是关于认识论，关于我们如何获得知识，以及我们所获得的知识的局限性。作者并没有试图提供最终的答案，而是鼓励读者去质疑、去探索，去拥抱科学的未知。这是一次思想的盛宴，让我对科学的态度从敬畏转向了更深层次的理解与欣赏。

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我一直对科学哲学充满兴趣，而《物理学哲学》这本书，以其对物理学核心问题的哲学反思，深深地吸引了我。作者并非直接给出物理学的结论，而是带领读者深入探究这些结论是如何被构建的，它们背后隐藏着怎样的哲学假设。书中对“测量问题”的详细讨论，让我对量子力学中的观测者效应有了更深刻的认识。究竟是意识导致了波函数塌缩，还是仅仅是某种物理过程？作者呈现了各种不同的观点，并分析了它们各自的哲学上的优缺点。我被书中对“实在”这个词的不同解读方式所吸引。在经典物理学中，“实在”似乎是显而易见的，而在量子力学中，它变得复杂而模糊。这本书让我意识到，我们对“实在”的理解，很大程度上取决于我们所采用的物理学框架。作者也讨论了“目的论”在物理学中的作用，以及它如何与科学的“机械论”观点发生冲突。这是一次引人入胜的哲学探索，它挑战了我许多根深蒂固的观念。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物理学的深层含义感到好奇，而《物理学哲学》恰好满足了我的这份求知欲。这本书并非简单地介绍物理学知识，而是深入探讨了这些知识背后的哲学意涵。作者以一种非常引人入胜的叙事方式，引领我穿越了物理学的历史长河，从亚里士多德到牛顿，再到爱因斯坦和量子力学的奠基人。他着重分析了不同时代物理学范式转变时所带来的哲学冲击。我特别喜欢他对“可观测性”原则在物理学发展中所扮演的角色进行的分析。从早期对可直接观测的物理量的强调，到量子力学中对不可观测量的依赖，这一转变本身就充满了深刻的哲学辩论。这本书让我认识到，科学的进步不仅仅是技术的迭代，更是我们认识世界方式的根本性变革。作者对“科学实在论”和“反实在论”的辩论的梳理，也让我对我们如何看待科学理论的“真实性”有了更清晰的认识。究竟我们发现的是一个独立于我们存在的实在，还是我们构建的一种描述框架？这本书没有给出简单的答案，而是提供了丰富的论据，鼓励读者进行独立判断。

评分☆☆☆☆☆

《物理学哲学》这本书，是一次智识上的冒险。作者以一种非常独特的方式，将物理学最令人费解的概念，例如量子叠加、波粒二象性，置于哲学的光线下进行审视。他并没有试图“解释”这些概念，而是探讨了它们对我们理解“实在”、“知识”和“确定性”所带来的挑战。我尤为着迷于书中关于“宇宙的终极本质”的讨论。从统一场论的探索，到多重宇宙的可能性，作者以一种冷静而又充满哲思的笔触，展现了物理学家们对于宇宙终极奥秘的孜孜以求。这本书让我深刻意识到，科学的边界恰恰是哲学最活跃的舞台。那些我们无法通过实验直接验证的猜想，那些我们无法用现有理论完全解释的现象，恰恰是激发我们进行哲学思考的源泉。作者对于“信息”在现代物理学中的作用的探讨，也给我留下了深刻的印象。信息是否是比物质和能量更根本的存在？这些问题，随着量子计算和信息论的发展，变得越来越重要。这本书让我对物理学的理解，从技术层面上升到了认识论和本体论的层面。

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《物理学哲学》这本书，与其说是一本教科书，不如说是一次对物理学核心概念的深度“解剖”。作者并没有满足于简单地罗列理论，而是深入到每一个理论背后所蕴含的哲学前提和潜在问题。例如，在讨论相对论时，他并没有止步于时间膨胀和长度收缩的现象，而是深入探讨了“事件”的本质，以及“同时性”的相对性对我们传统时空观的颠覆。这本书让我不得不重新审视那些我曾经习以为常的物理直觉。我发现，很多时候，我们对物理世界的理解，是建立在一系列未经检验的哲学假设之上的。作者以一种严谨而又不失趣味的方式，揭示了这些假设是如何被物理学的发展所挑战，甚至被推翻的。书中对时间箭头的讨论尤其引人入胜，从热力学第二定律到宇宙膨胀，作者清晰地梳理了不同的解释，并指出了它们各自的哲学含义。这让我开始思考，我们所经历的“过去”、“现在”、“未来”，是否真的是物理实在的根本属性，还是仅仅是我们大脑处理信息的一种方式。这本书的结构安排也非常巧妙，它将不同领域的物理学概念——从经典力学到量子力学，再到相对论——有机地联系起来，展现了一个宏大的哲学图景。读完这本书，我对物理学的理解不再是零散的知识点，而是一个相互关联、充满思辨的整体。

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初次翻开《物理学哲学》，我怀揣着一份既好奇又忐忑的心情，毕竟这个领域听起来就充满了抽象与晦涩。然而，作者以一种近乎对话式的笔触，循序渐进地引导着我，仿佛一位耐心渊博的导师，在量子力学的奇妙迷宫中为我点亮一盏盏明灯。他并没有直接抛出那些令人望而生畏的数学公式，而是从我们最直观的物理体验出发，比如“测量”这个概念，引出了波函数塌缩的困境，以及哥本哈根诠释、多世界诠释等几种主要的解释学说。我尤其被作者对于“观察者”在量子力学中角色的讨论所吸引。究竟是意识的影响，还是单纯的相互作用？这本书以一种非常开放的姿态，呈现了科学家们对于这些根本性问题的不同看法，并鼓励读者进行独立的思考。我发现自己常常在阅读过程中停下来，反复咀嚼作者提出的问题，并尝试从自己的角度去理解。这不仅仅是一本介绍物理学理论的书，更是一次关于我们如何理解世界、认识实在的哲学之旅。它让我意识到，物理学不仅仅是关于“是什么”，更是关于“为什么”和“如何”的深刻追问。那些曾经被我视为冰冷、客观的物理定律，在这本书的笔下，焕发出了鲜活的生命力，充满了哲学上的张力与辩论。这本书的价值，远不止于知识的传递，更在于它激发了我对科学本身运作方式的深刻反思，以及对人类认识边界的不断探索。

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很新的书，并且个人感觉比Albert那本好很多；值得作为导论或课本来用。不过专门研究者可能不大用得到。

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