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《基础物理学导论：从经典到现代》 作者： 张伟，李教授 出版社： 科学技术文献出版社 出版时间： 2023年10月 页数： 680页 开本： 16开 --- 内容简介 《基础物理学导论：从经典到现代》 是一本专为大学本科阶段理工科学生编写的、系统而深入的物理学教材。本书旨在为读者构建一个扎实、连贯且富有洞察力的物理学知识体系，涵盖了从牛顿力学到量子场论的基石概念与核心理论。我们深知，物理学不仅是公式和定律的堆砌，更是理解宇宙运行规律的思维方式。因此，本书在严谨的数学推导和精确的物理图像之间寻求完美的平衡。 本书的结构与特色： 本书共分为五个主要部分，层层递进，确保读者能够逐步掌握物理学的精髓。 第一部分：经典力学与运动的本质 (Pages 1-150) 本部分着重于牛顿力学的深入探讨，并引入分析力学的视角。我们不仅仅停留在求解简单的抛体运动或圆周运动，而是将重点放在能量、动量和角动量守恒的普适性上。 基础： 矢量分析、运动学回顾。 牛顿定律的深化： 惯性系与非惯性系（科里奥利力和离心力在地球物理中的应用）。 变分原理与拉格朗日力学： 首次引入最小作用量原理，为后续的场论和量子力学奠定数学基础。通过拉格朗日量，我们清晰地展示了运动方程是如何从一个能量泛函中自然涌现的。 哈密顿力学： 引入相空间概念，探讨泊松括号，这是连接经典力学与量子力学的关键桥梁。 第二部分：电磁场的统一与波动 (Pages 151-300) 本部分是对电磁现象的全面梳理，旨在实现对麦克斯韦方程组的深刻理解和应用。我们强调电场、磁场和光波之间的内在联系。 静电学与静磁学： 使用高斯定律和安培定律解决复杂的边界条件问题，重点分析介质中的场分布。 麦克斯韦方程组的完整形式： 在微分和积分形式下，详述位移电流的概念及其对电磁波产生的重要性。 电磁波的传播与辐射： 深入探讨平面波的特性、坡印廷矢量以及偶极子辐射的基本模型。 相对论性的场观： 简要介绍洛伦兹变换如何统一电场和磁场，从根本上揭示电磁学的相对论本质。 第三部分：热力学与统计物理的微观基础 (Pages 301-450) 本部分从宏观的热力学定律出发，过渡到微观的统计力学。目标是解释宏观现象（如温度、熵）的统计起源。 热力学定律： 详细讨论热力学第一、第二和第三定律，特别是熵的概念，并结合实际工程案例进行剖析。 统计系综理论： 引入微正则系综、正则系综和巨正则系综，阐述玻尔兹曼分布和吉布斯分布。 理想气体与非理想系统： 详细推导理想气体的性质，并探讨范德华方程等对真实气体行为的修正。 量子统计： 介绍费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布，为理解固体物理和凝聚态物理做铺垫。 第四部分：量子力学的诞生与基本原理 (Pages 451-580) 这是本书最核心的部分之一，旨在引导学生跨越经典物理的边界，进入微观世界的奇特领域。我们坚持以实验现象为驱动，逐步构建量子力学的数学框架。 黑体辐射与光电效应： 简述普朗克与爱因斯坦如何引入能量量子化的概念。 波粒二象性与不确定性原理： 深入讨论德布罗意波、波函数 $Psi$ 的物理意义，以及海森堡不确定性关系在基础层面的含义。 薛定谔方程的求解： 重点讲解一维无限深势阱、有限深势阱、谐振子以及氢原子的精确解，阐明能级的量子化。 角动量与自旋： 引入升降算符方法，探讨总角动量算符的对易关系，以及电子的内在属性——自旋的引入。 第五部分：现代物理的前沿探索 (Pages 581-680) 最后一部分将视野拓展到二十世纪以来物理学的重大突破，介绍狭义相对论的完整体系及其对经典观念的颠覆。 狭义相对论： 从洛伦兹变换出发，推导时间膨胀、长度收缩，并建立四维时空（闵可夫斯基空间）的概念。 质能关系与相对论动量： 详尽推导著名的 $E=mc^2$，并将其应用于粒子物理的初步分析。 基础粒子与标准模型概述： 简要介绍夸克模型、轻子和规范玻色子，帮助学生建立对粒子物理学的初步框架认识。 本书的教学特色： 1. 数学严谨性： 每一核心概念的引入都伴随着完整的数学推导，不回避复杂性，旨在培养读者的数学物理素养。 2. 物理图像的强调： 即使在最抽象的量子力学部分，我们仍力求用生动的类比和清晰的图示来描绘物理实在。 3. 丰富的例题与习题： 每章末尾包含数百道不同难度的例题和习题，包括理论证明题和工程应用题，旨在巩固知识点并激发创新思维。 目标读者： 本书适合作为物理学、化学、材料科学、电子工程、航空航天等理工科专业本科生“普通物理学”或“大学物理”课程的指定教材。对于希望系统复习或自学物理学基础知识的非物理专业学生和工程技术人员，本书也是极佳的参考资料。 --- 本书致力于： 帮助读者不仅“知道”物理定律是什么，更能“理解”这些定律是如何被发现、如何相互联系，以及它们在描述我们周围世界中的强大能力。通过本书的学习，读者将建立起迎接更专业化（如电动力学、量子力学进阶、固体物理）课程的坚实基础。
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