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出版者:广西师范大学出版社

作者:张振球

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2001-9

价格:10.00元

装帧:平装

isbn号码:9787563333424

丛书系列:

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《时空织锦：从经典到前沿的物理学之旅》 本书并非一本介绍量子场论的著作，而是一次关于物理学宏大叙事的探索，一次穿越时间与空间的智力旅行，旨在揭示我们宇宙运作的深层奥秘。我们将从人类对自然最早期、最朴素的观察出发，一路追溯至当前物理学最激动人心的前沿阵地，勾勒出一幅波澜壮阔的科学画卷。 第一章：万物之始——古希腊的宇宙遐想与经典力学的曙光 我们的旅程始于遥远的古代，那里人类的智慧开始尝试理解日月星辰的规律，试图为混沌的世界寻找秩序。从毕达哥拉斯的数论到亚里士多德的“四元素说”，再到古希腊原子论者的朴素唯物主义观点，都蕴含着对物质本质的早期思考。虽然这些理论充满了猜想与不完善，却标志着人类认识自然的第一步。 然而，真正的革命性突破来自于17世纪的科学巨匠——艾萨克·牛顿。他提出的万有引力定律，以一种简洁而普适的数学语言，将天上和地上的运动统一起来，宣告了经典力学的诞生。我们将在这一章中深入探讨牛顿力学的核心概念：惯性、力和运动定律，以及它们如何构建起一个确定性的、可预测的经典宇宙模型。我们会审视开普勒的行星运动定律如何被牛顿的理论所解释和升华，理解能量、动量等概念在经典框架下的意义。同时，也会触及到一些经典力学未能解决的难题，为接下来的革命埋下伏笔。 第二章：电磁的交响——光的本质与电磁场的奥秘 当物理学的目光从宏观的星体运动转向微观世界的电荷和磁性时，一个全新的、同样迷人的领域展现在我们面前。法拉第对电磁现象的细致观察和深入思考，为我们揭示了电场和磁场的相互联系，以及它们在空间中传播的奇妙性质。他提出的“力线”概念，虽然在当时缺乏严谨的数学描述，却极富洞察力地预示了场存在的可能性。 紧随其后，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦以其卓越的数学天赋，将这些零散的电磁定律整合为一套完整而优雅的方程组——麦克斯韦方程组。这套方程不仅精确地描述了所有的电磁现象，更令人惊叹的是，它预言了电磁波的存在，并计算出其传播速度，恰好等于光速。这一发现，彻底颠覆了人们对光的认知，将光视为一种电磁波。本章将带领读者领略麦克斯韦方程组的数学之美，理解电磁场的概念，并深入探讨光在经典电动力学中的地位，以及它如何以前所未有的方式重塑了我们对宇宙信息传递的理解。 第三章：热与无序——统计力学与热力学第二定律的深层含义 当我们试图理解物质的宏观属性，如温度、压力和熵时，我们不可避免地会进入统计力学和热力学的殿堂。虽然宏观热力学定律看似简单，但其背后的微观机制却极其复杂。统计力学正是通过分析大量微观粒子（如气体分子）的集体行为，来解释宏观热学性质的科学。 本章将深入探讨热力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理）。我们会详细阐述熵的概念，理解它不仅仅是“无序度”的简单衡量，更是系统内在的概率属性和信息丧失程度的体现。我们将考察熵增原理在宇宙演化中的重要性，以及它如何限制了能量的可用性。通过对玻尔兹曼熵公式的理解，我们将看到微观世界的随机性如何汇聚成宏观世界的必然趋势。本章还将介绍一些统计系集、配分函数等统计力学的基本工具，帮助读者理解如何从微观概率出发，推导出宏观热力学规律。 第四章：相对的宇宙——狭义与广义相对论的革命 20世纪初，物理学迎来了两次颠覆性的革命，它们彻底改变了我们对时间、空间、质量和引力的认知。阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论，在1905年向世界宣告了时空不再是绝对的背景，而是与观察者的运动状态紧密相关的。光速不变原理和相对性原理，成为了狭义相对论的基石。本章将清晰地阐述狭义相对论的核心思想：时间膨胀、长度收缩、质能等价（E=mc²）等概念，并探讨它们在日常生活和天体物理学中的意义。 然而，爱因斯坦的野心并未止步于此。他进一步将引力也纳入相对论的框架，提出了广义相对论。广义相对论认为，引力并非一种作用于远方的力，而是由质量和能量引起的时空弯曲所产生的效应。我们将深入理解时空弯曲的几何含义，以及它如何解释行星的轨道、光线的偏折，甚至黑洞和引力波等奇特现象。本章将描绘相对论如何重塑了我们对宇宙结构的理解，从宏观的宇宙学尺度到微观的量子引力理论的探索，都离不开相对论的指引。 第五章：微观的迷宫——量子力学的诞生与基本原理 与相对论的宏大叙事并行，另一场深刻的革命正在悄然发生，它彻底颠覆了我们对物质和能量在微观尺度上行为的理解——量子力学。普朗克的能量量子假说、爱因斯坦的光电效应解释，以及玻尔的原子模型，都为量子力学的诞生铺平了道路。但真正将其系统化的是薛定谔、海森堡、狄拉克等一代科学巨匠。 本章将带领读者进入量子世界的奇妙境地。我们会深入理解波粒二象性，即微观粒子既表现出粒子性，又表现出波动性。我们将学习薛定谔方程，它是描述量子态演化的核心。海森堡不确定性原理将揭示微观粒子内在的概率性与测量极限。本章还将探讨量子态叠加、量子纠缠等反直觉但又被实验反复验证的量子现象。我们将理解量子力学如何解释原子的结构、光谱的产生，以及化学键的形成，并认识到它在现代科技（如半导体、激光）中的基础性作用。 第六章：信息的边界——从信息论到宇宙的计算本质 随着对物理学规律的深入理解，一个更加抽象但同样至关重要的概念——信息，开始在物理学的各个领域扮演越来越重要的角色。信息论，由克劳德·香农创立，为我们量化和理解信息提供了一种数学工具。本章将探讨信息的定义、度量（比特）以及信息的传递和存储。 更进一步，我们将考察信息在物理学中的核心地位。从黑洞信息悖论的讨论，到量子信息科学的发展，再到宇宙学中关于宇宙是否是巨大计算机的猜想，信息正逐渐成为理解宇宙基本运作方式的关键。本章将引导读者思考，信息是否是比能量和物质更基本的存在，以及物理定律本身是否可以被理解为一种信息的处理和演化过程。我们将触及一些前沿的理论，如“宇宙即计算”的观点，以及信息在基础物理学中的潜在作用。 第七章：前沿的呼唤——探索未知领域 在对物理学基本理论有了扎实的了解后，我们将目光投向当前物理学最活跃、最富挑战性的前沿领域。本章将简要介绍一些当前物理学研究的热点，例如： 统一场论的追求： 物理学家们一直在努力寻找一种能够统一描述所有基本力和粒子的理论，例如弦理论和M理论。我们将了解这些理论的几何构想，以及它们试图解决的难题。 暗物质与暗能量： 宇宙的大部分构成我们并不了解，暗物质和暗能量的发现，对我们现有的宇宙模型提出了严峻的挑战。本章将介绍我们目前对这些神秘物质的认知，以及寻找它们的实验和理论进展。 量子引力： 将量子力学和广义相对论融合，形成一个能够描述黑洞、宇宙大爆炸等极端情况的统一理论，一直是物理学界的圣杯。我们将简要介绍一些量子引力的候选理论，如圈量子引力。 生命起源与宇宙复杂性： 物理学如何解释生命现象的出现，以及宇宙从简单状态演化出复杂结构的机制，也是一个引人入胜的研究方向。 结语：永恒的探索 《时空织锦》是一次不以终点为目的的旅程，它旨在激发读者对宇宙的无限好奇和探索精神。我们从历史中汲取智慧，在理论中寻找规律，在实验中验证真理，并最终将目光投向那片由未知构成的广阔星辰大海。物理学的发展从未停止，每一次的突破都源于对现有认知的质疑和对未知的勇敢挑战。本书希望成为您开启这段宏伟探索之旅的伙伴，点燃您心中那团永不熄灭的求知之火。

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对于一个希望从零开始建立对量子场论全面认识的读者来说，这本书的价值是无可替代的。它的深度足够让专业人士受益，而其清晰的结构和详尽的解释，也为初学者提供了前所未有的友好度。我特别欣赏作者在介绍高级概念时，总是会回归到对基本公理和观察的尊重上，这使得理论的每一步推导都有实在的物理基础支撑，避免了纯数学推导的空洞感。整本书的行文流畅自然，即便遇到极具挑战性的数学推导，作者也总是能用文字将背后的物理思想描绘得清晰可见，让你在“算”的同时，也“想”到了本质。毫无疑问，这是一本可以放在案头，常翻常新的经典之作，它不仅教会了我如何去“计算”粒子间的相互作用，更重要的是，它教我如何去“思考”微观世界的运作法则。

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哇，最近刚啃完这本物理学的“大部头”，感觉脑子被重新格式化了一遍！首先要说的是，这本书的排版简直是教科书级别的典范，每一个公式、每一个图示都清晰得让人心悦诚服。我以前总觉得那些复杂的数学符号像是天书，但在作者的引导下，每一步推导都像是跟着一位经验丰富的老教授在一步步构建宏伟的理论大厦。特别是关于费曼图的部分，以往看其他资料总是感觉跳跃性太大，但这里通过大量的实例和直观的解释，硬是把我这个半吊子也带入了微观粒子的奇妙世界。我特别欣赏作者处理基础概念时的那种严谨又不失温度的笔触，他没有直接丢给你一堆定义，而是先为你铺陈好背景，让你明白为什么要引入这个概念，它解决了什么实际问题。读完感觉不只是学到了知识，更重要的是建立了一种深刻的物理直觉，对于理解粒子物理学的核心思想，这本书绝对是能帮你打下最坚实地基的宝贵资源。书中的习题设计也颇为巧妙，难度适中，既能巩固当天学到的内容，又不会让人望而却步，非常适合想要真正深入理解这门学科的自学者。

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这本书的行文风格简直就是一股清流，充满了老派物理学家的那种沉稳和对真理的敬畏感。读起来不像是在“学习”一本教材，更像是在聆听一场精心准备的、跨越时空的学术讲座。作者在阐述一些高度抽象的原理时，总能找到非常精妙的比喻来作为连接点，将那些深奥的数学结构拉回到我们日常可感知的经验层面，这一点是很多同类书籍所欠缺的。我尤其喜欢其中对对称性在物理学中角色的探讨，那一段写得酣畅淋漓，仿佛揭示了宇宙最深层的审美密码。虽然内容不浅，但作者似乎总能预判到读者在哪个环节可能会产生困惑，并提前给出细致的注解或历史背景的补充，这种“亦师亦友”的写作方式，极大地降低了学习曲线的陡峭感。对于那些希望从理论根源上把握现代物理脉络的人来说，这本书无疑是一座灯塔，指引着我们穿越知识的迷雾。

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说实话，这本厚厚的书刚拿到手时，我内心是有些忐忑的。毕竟，这是一个以复杂著称的领域，我担心自己会被各种符号和抽象概念淹没。然而，真正翻开阅读后，那种担忧就烟消云散了。作者的叙述逻辑极其缜密，他没有急于展示最前沿的成果，而是耐心地从狭义相对论和经典场论出发，步步为营，将量子化的思想自然而然地引入进来。这种循序渐进的构建方式，让我在感到信息量巨大的同时，却始终保持着一种“一切尽在掌握”的自信感。书中对量子化的不同路径的对比分析尤其精彩，他不仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么是这样”，这种深度的思辨让我受益匪浅。而且，书中的参考文献索引做得极其详尽，为我后续的深入研究提供了清晰的路线图，体现了作者深厚的学术功底和对读者负责的态度。

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这本书给我的整体感觉是：它不只是记录知识，它更是在传承一种研究的“精神”。全书的论述充满了物理学家特有的那种追求简洁和普适性的美学追求。当我读到处理重整化问题的那几章时，我简直要拍案叫绝。作者没有将重整化描述成一个“不得不做的修正”，而是将其提升到了理论完备性的高度来阐释，使得原本晦涩难懂的操作变得具有深刻的物理意义。这种解读角度极大地拓宽了我的视野，让我明白了为什么这项技术能够成为现代场论的基石。此外，书中对历史发展的穿插叙述也处理得恰到好处，它能让你感受到理论的诞生是充满了探索的曲折和思想的碰撞，而不是教科书上那种平铺直叙的“正确答案”。这种带有生命力的叙述，让这本书读起来丝毫没有枯燥感，更像是一部史诗。

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