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出版者:高等教育

作者:黄迺本//方奕忠

出品人:

页数:155

译者:

出版时间:2009-1

价格:16.60元

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isbn号码:9787040248739

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• 物理
• 电动力学
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《光影流转：解析宇宙的隐秘脉络》 概述 《光影流转：解析宇宙的隐秘脉络》是一部旨在为广大科学爱好者、相关领域专业人士以及对世界运行原理充满好奇的读者，构建一套清晰、深刻、且富有洞察力的物理学思想体系的著作。本书并非简单罗列物理定律，而是以一种叙事性的方式，循序渐进地引导读者穿越时空的隧道，探索物质世界最深层的互动机制。我们将从人类对自然最原始的观察出发，逐步深入到那些塑造了我们所处宇宙的微观与宏观的力量，理解这些力量如何共同编织出我们所见的现实。本书的重点在于揭示“为什么”，而非仅仅是“是什么”，旨在培养读者独立的分析能力和科学的思维模式，使其能够触及那些隐藏在日常现象背后的普遍规律。 第一篇：现象的呼唤——追寻未知的踪迹 在文明的黎明，人类仰望星空，惊叹于日月星辰的规律运行，同时也困惑于闪电的威力、磁石的吸力以及热量的传递。这一篇将从这些最直观的自然现象出发，如同侦探破案般，引导读者审视这些日常却又神秘的事件。我们将回顾历史上伟大的先驱者们如何通过观察、实验和推理，一步步揭开这些现象的面纱。 光的奥秘与视觉的界限： 从古人对日食月食的敬畏，到几何光学对影子的解析，再到色散实验揭示白光的多彩本质，我们将探讨光是如何被理解的。本书将不仅仅介绍直线传播、反射和折射定律，更会追溯这些定律背后的逻辑思考过程。我们会看到，即便是对光的简单理解，也经历了漫长的曲折和深刻的辩论。我们将思考，为什么光线会以特定的角度反射？为什么进入不同介质的光会发生弯曲？这些看似基础的问题，实则蕴含着对能量与物质相互作用的早期探索。 电的诞生与磁的缠绕： 静电的噼啪声，琥珀摩擦产生的吸引力，这些早期的观察是如何演变成对“电”这一概念的认知？本书将详细描绘从摩擦起电到感应起电的实验过程，以及伏特电池的发明如何为深入研究提供了稳定电荷源。同时，我们将探讨磁石的神奇特性，以及奥斯特实验如何无意间将电与磁这两个看似独立的现象紧密联系起来。我们将深入分析，为什么电流会产生磁场？磁场又如何影响运动的电荷？这种不可思议的相互关联，将是理解后续篇章的关键。 热的旅程与能量的守恒： 火的温暖，金属遇热膨胀，这些关于“热”的体验，又是如何被系统地研究的？我们将审视热力学早期研究，从焦耳的功热转换实验出发，阐述能量守恒定律的革命性意义。本书将深入探讨热量传递的三种基本方式——传导、对流和辐射，并通过具体的例子，让读者理解这些过程在自然界中的普遍性。我们将思考，为什么热总是从高温物体流向低温物体？能量的转换是否会损失？这些问题将为我们理解更复杂的物理过程奠定基础。 第二篇：力的统一——构建世界的基石 在现象的表象之下，隐藏着更深层的力量。本篇将带领读者认识那些决定宇宙运行的基本力，理解它们如何从各自独立的研究领域，逐渐走向统一的描述。我们将聚焦于那些改变了我们对宇宙认知的伟大理论。 万有引力的宏大叙事： 牛顿的万有引力定律如何解释了天体的运行和地球上物体的坠落？本书将不仅仅呈现公式，更会深入探讨牛顿是如何从观察苹果落地联想到月球绕地运行的。我们将解析引力如何在宏观尺度上支配着星系、行星乃至我们日常生活的方方面面。本书将通过生动的类比和思想实验，帮助读者理解引力场的概念，以及它如何影响时空的几何结构。我们将追问，引力的本质是什么？它是否也有其局限性？ 麦克斯韦方程组的辉煌： 从法拉第的电磁感应定律，到安培定律和高斯定律，这些零散的定律如何被整合为一个统一的理论？本书将以一种详尽而清晰的方式，解析麦克斯韦方程组的精妙之处。我们将理解，这些简洁的数学表达式如何统一了电、磁和光，预言了电磁波的存在，并最终揭示了光本质上就是一种电磁波。我们将深入探讨方程组的每一个项，理解它们分别代表的物理意义，以及它们之间如何相互转化、相互影响。这本书将带领读者体会数学语言在描述物理世界中的强大力量。 量子世界的微观脉动： 当我们将目光投向原子和亚原子粒子时，经典物理学似乎遇到了瓶颈。本篇将简要介绍量子力学诞生的背景，以及黑体辐射、光电效应等现象如何迫使科学家们打破常规。虽然本书不以量子力学为核心，但我们将简要触及量子叠加、量子纠缠等概念，以展示微观世界与宏观世界的巨大差异。我们将思考，为什么粒子会表现出波动性和粒子性的双重特性？为什么能量的传递不是连续的？这些初步的了解，将有助于读者理解后续关于能量、动量以及相互作用的更深刻讨论。 第三篇：相互作用的语言——能量、动量与场 在认识了基本力和现象之后，本书将深入到物理学的核心语言——能量、动量以及场。我们将理解，这些抽象的概念是如何描述物质世界中最基本的运动和相互作用的。 能量的流动与转化： 什么是能量？它是如何被度量和转化的？本书将从动能、势能、热能、化学能等多种形式的能量出发，阐述能量守恒定律在各种物理过程中的体现。我们将通过详细的实例，例如物体运动、化学反应、以及能量在电路中的流动，来解释能量如何从一种形式转化为另一种形式，而总量保持不变。我们将思考，能量是否可以被“创造”或“毁灭”？它在宇宙中的意义又是什么？ 动量与守恒律的威力： 动量，作为描述物体运动状态的重要物理量，其守恒律在解释碰撞、爆炸等现象时发挥着至关重要的作用。本书将清晰地阐述动量守恒定律，并举例说明其在火箭发射、粒子碰撞等过程中的应用。我们将理解，在没有外力作用的情况下，系统的总动量是恒定的。我们将深入思考，动量的概念与惯性之间的关系，以及它如何帮助我们预测物体的运动轨迹。 场的概念：超越“接触”的相互作用： 场，是现代物理学中描述相互作用的核心概念。本书将从引力场和电磁场出发，阐述场是如何充斥于空间，并影响其内部的物质的。我们将理解，一个物体在空间中产生一个场，而这个场又对进入其中的其他物体施加作用力。我们将通过分析电场线、磁感线以及引力势的形象化描述，来帮助读者建立对场的直观认识。本书将强调，场是能量和动量传递的媒介，它允许相互作用在没有直接接触的情况下发生。 第四篇：光影的交织——电磁场的动态视角 在理解了能量、动量和场之后，本书将回到电磁学的核心，以动态的视角来审视光和电磁波的本质。 电荷的运动与电磁场的耦合： 本篇将深入探讨电荷的运动如何产生电场和磁场，以及这些场又如何反过来影响电荷的运动。我们将解析变化的电场如何产生磁场，而变化的磁场又如何产生电场，这种动态的耦合正是麦克斯韦方程组精髓的体现。我们将通过分析电容器的充放电、电动机的原理等实例，来展示电磁场在宏观世界中的应用。 电磁波的诞生与传播： 从电磁场的振荡出发，本书将详细阐述电磁波的产生机制。我们将理解，当电荷加速运动时，它们会辐射出电磁波，这些电磁波以光速在空间中传播。我们将进一步解析电磁波的频谱，从无线电波到伽马射线，理解它们在性质上的差异以及各自的应用。本书将强调，光就是一种可见的电磁波，它携带能量和信息，连接着宇宙中的各个角落。 光与物质的互动： 光与物质的相互作用是本书的重点之一。我们将探讨光如何被吸收、反射、折射和散射，以及这些过程如何影响物质的性质。我们将简要介绍一些基础的光学现象，例如彩虹的形成、镜子的成像原理，以及光的衍射和干涉等波的特性。本书将引导读者思考，为什么不同的材料对光的反应不同？光与物质的相互作用是如何为我们提供了观察世界的窗口？ 结语：探索永无止境 《光影流转：解析宇宙的隐秘脉络》并非一个终点，而是一个起点。本书旨在为读者提供一套坚实的物理学基础，激发他们进一步探索的兴趣。我们将鼓励读者以批判性的思维去审视科学知识，以好奇心去探索未知领域。宇宙的奥秘无穷无尽，每一次新的发现都可能带来对现有理论的挑战和修正。本书希望能够点燃读者心中对科学的热情，让他们在未来的探索中，能够以更深的理解和更广阔的视野，去解析那些仍然隐藏在光影之中的宇宙隐秘脉络。 本书的写作风格力求严谨而不失生动，复杂的概念会通过形象的比喻和生动的例子来解释，力求让不同背景的读者都能有所收获。我们相信，理解物理学的世界，就是理解我们自身所处的世界，理解生命存在的意义。希望这本书能成为您打开这扇大门的钥匙。

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我通常对这类专业书籍的阅读效率不高，但这本书的章节结构安排非常合理，仿佛有一条无形的线索牵引着读者的思维。它巧妙地将电磁理论分为了静电、静磁、时变场以及电磁波四个主要阶段，每个阶段的知识点都得到了充分的展开和巩固。特别是对磁场中安培定律和位移电流的阐述，作者没有简单地罗列公式，而是深入分析了“电流”这个概念在不同物理情境下的内涵变化，这一点对我理解电磁场的动态特性至关重要。书中还穿插了一些有趣的“历史注脚”和“思想实验”，比如对以太概念的否定过程，这些非正式的插叙极大地活跃了阅读气氛，避免了纯理论推导带来的枯燥感。唯一的遗憾在于，书中对近代物理（如量子电动力学）的提及略显保守和简略，似乎作者更专注于将经典电磁理论的体系打磨到极致，而对未来发展方向的展望稍显不足，这对于希望一窥全貌的读者来说可能是一个小小的遗憾，但瑕不掩瑜，它在经典领域的构建是无懈可击的。

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这本书的习题设计是我认为其价值的另一个重要体现。它不仅仅是测试你是否掌握了公式，更重要的是引导你去探索公式背后的物理意义和适用边界。很多习题都是具有启发性的开放性问题，要求读者结合不同章节的知识点进行综合分析。例如，一个关于“在非均匀磁场中运动的电荷轨迹”的题目，就需要结合洛伦兹力、磁镜效应以及能量守恒等多个概念才能得出完整解。这种设计迫使读者必须真正理解理论，而不是简单地套用已知的解题模板。书中对电磁场中的能量和动量密度的讨论，特别是引入力场的概念，使得我对电磁场不再仅仅视为一种介质或传输现象，而是将其视为一个具有独立物理实在的实体。这种深刻的认识转变，是衡量一本优秀物理教材的关键标准。总而言之，这本书对于任何想要真正掌握电磁学核心精髓的人来说，都是一份不可多得的宝藏，它要求付出努力，但提供的知识回报是远超预期的。

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老实说，这本书的排版和装帧设计相当考究，厚厚的书本拿在手里很有分量感，这本身就是一种阅读体验的提升。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采取的“历史脉络梳理”方法。在讲解法拉第定律和楞次定律时，作者并没有急于抛出微分形式的方程，而是先花了篇幅回顾了十九世纪电磁学发展的曲折历程，这使得我们能够理解这些定律诞生的必然性与历史的必然性。这种叙事性的写作风格，让原本枯燥的定律学习过程变得像是在参与一场科学侦探的解谜游戏。书中对电磁波的产生与传播的讨论，更是达到了教科书的顶级水准。从均匀平面波的推导，到波在不同媒质中传播时的反射和折射，每一步的逻辑衔接都天衣无缝。书中对坡印廷矢量（Poynting vector）的引入和深入分析，清晰地揭示了能量流动的方向和大小，让我对电磁场中能量的概念有了更深刻的认识，不再仅仅停留在“能量守恒”的口号层面。唯一美中不足的是，某些涉及高斯光学和惠更斯原理的章节，插图略显单薄，如果能增加更多三维透视图，对于理解波前传播可能更为直观。

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这本新近入手的物理学著作，让我对经典电磁场的理解迈上了一个全新的台阶。它的叙述方式非常注重物理图像的构建，不像某些教科书那样将公式堆砌，让人望而生畏。作者似乎深谙如何将抽象的数学语言转化为可触摸的物理实在。特别是对于矢量分析在电磁场中的应用，讲解得尤为细致入微，从最基础的梯度、散度和旋度开始，循序渐进地引向麦克斯韦方程组的完备形式。我记得其中有一章专门讨论了静电场中的边界条件问题，作者通过一系列巧妙的类比和图示，使得那些复杂的泊松方程和拉普拉斯方程的应用不再是冷冰冰的数学推导，而是成为了解决实际工程问题的有力工具。读完这一部分，我感觉自己仿佛能“看到”电场线在不同介质交界面上的弯曲和折射规律。书中的例题设计也十分精妙，它们往往不是直接的计算题，而是引导读者去思考物理过程的本质，比如关于电介质中束缚电荷的讨论，作者用了一种非常直观的方式解释了宏观极化现象与微观分子偶极矩的关系，这对于初学者来说无疑是一剂强心针，极大地增强了学习的信心和兴趣。总而言之，这是一本兼具深度与温度的经典之作。

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这本书最让我感到震撼的是它对于狭义相对论与电磁学的统一处理。在许多教材中，电磁学和狭义相对论是相对独立的章节，需要读者自己去建立联系。然而，这位作者非常自然地将洛伦兹变换融入到电磁场描述中，清晰地展示了电场和磁场如何在一个惯性系变换下相互转化，这简直是点睛之笔。通过这种方式，麦克斯韦方程组的协变性得到了最优雅的证明。书中对运动电荷的辐射问题也进行了探讨，虽然涉及到相对论性电动力学的复杂计算，但作者给出的物理图像非常清晰——加速的电荷必然会产生电磁辐射。此外，书中对电磁场中的材料属性的讨论也极其细致，对磁化率、介电常数等参数在不同温度和压力下的行为变化有所涉及，这明显超越了一般本科教材的深度，更像是一本面向研究生的参考书目。阅读过程中，我不得不频繁地查阅一些张量分析的基础知识，这表明作者对读者的数学背景有一定的要求，但回报是巨大的，它让你真正体会到物理理论的美感与一致性。

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