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出版者:华东师大

作者:姜水根

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2009-5

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787561769850

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• 高中物理
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《探秘宇宙：从牛顿力学到量子纠缠》 一本带你领略物理学恢弘图景的深度导读 引言：打破学科壁垒，重塑认知边界 在人类探索未知的漫长旅程中，物理学无疑是最为璀璨的明珠之一。它不仅是描述自然现象、揭示物质世界基本规律的科学，更是塑造现代科技文明的基石。然而，对于许多学习者而言，物理学常常被视为高深莫测的象牙塔。本书《探秘宇宙：从牛顿力学到量子纠缠》，旨在彻底打破这种认知隔阂，以一种兼具严谨性与叙事性的方式，带领读者穿越时空的隧道，亲历人类智慧在理解宇宙过程中所经历的伟大飞跃。 本书并非旨在取代任何特定科目的基础知识教材，相反，它聚焦于物理学思想史的脉络、核心概念的深刻内涵，以及不同物理学分支之间的内在联系与哲学启示。我们试图构建的是一个宏大的知识框架，让读者能够站在更高的维度去审视那些被拆解在不同章节中的具体定律与公式。 --- 第一部分：经典之基——宏观世界的确定性（牛顿体系的辉煌与局限） 经典物理学，尤其是牛顿力学体系，是人类理性思维的伟大胜利。它以简洁优美的数学语言，描绘了一个完全可预测、可测量的宏观世界。 第一章：运动的几何学与力学的诞生 本章将深入探讨伽利略奠定的实验物理学方法论，并详细剖析牛顿的《自然哲学的数学原理》如何将“力”这一概念系统化、定量化。我们将着重分析三大定律在行星运动、抛体运动以及简单机械中的普适性。重点不在于重复解题技巧，而在于理解“惯性参考系”的哲学基础，以及动量守恒定律作为一种深刻的对称性原理的内在美。我们还将追溯从开普勒椭圆轨道到万有引力定律的数学推导过程，揭示其在统一天上地下运动规律上的革命性意义。 第二章：能量的河流——热力学与统计物理学的萌芽 当牛顿的机械宇宙观遇到微观世界的热运动时，一个新的领域诞生了。热力学是研究能量转换和传递的学科。本章将详细阐述热力学三大定律（能量守恒、熵增原理、绝对零度的不可达性）的物理意义，而非仅仅记忆公式。我们将探讨焦耳如何通过实验确立热功当量，以及克劳修斯和开尔文如何从宏观现象中提炼出“熵”这一衡量无序度的核心概念。随后，我们将过渡到统计物理学的早期尝试，理解宏观量（如温度、压强）如何从海量微观粒子的随机运动中涌现出来，这标志着物理学开始拥抱“概率”的视角。 第三章：电磁的交响——从法拉第到麦克斯韦 电与磁原本是两种看似不相关的现象，但它们的统一是物理学史上最伟大的综合之一。本章将聚焦于法拉第的实验直觉，以及麦克斯韦如何将其升华为一套优雅的四组偏微分方程。我们将详细解析这些方程组所预示的惊人结论：光是一种电磁波。理解麦克斯韦方程组，意味着理解了我们所生活的空间中电场和磁场如何相互激发、自我维持并以有限速度传播，从而为现代通信技术奠定了理论基础。 第四章：相对论的重构——时空的相对性 经典物理学的辉煌在高速运动和强引力场面前显现出裂痕。本章将引导读者体验爱因斯坦的思维革命。我们将从迈克尔逊-莫雷实验的“零结果”开始，探讨狭义相对论如何颠覆了绝对时间和绝对空间的概念，引出洛伦兹变换，并最终理解质能等价（$E=mc^2$）的深刻含义——质量不再是永恒不变的实体，而是能量的一种高度浓缩形式。随后，我们将进入广义相对论的殿堂，理解引力不再是远距离的瞬时作用力，而是时空弯曲的几何体现。本章侧重于理解弯曲时空的哲学意义，而非复杂的张量演算。 --- 第二部分：微观的迷宫——量子世界的概率与不确定性 进入20世纪，物理学的研究对象进入了原子和亚原子层面，经典世界的确定性法则彻底失效，一个充满概率、波粒二象性的全新图景展现在眼前。 第五章：光怪陆离的原子光谱与波粒二象性 本章追溯了黑体辐射和光电效应如何“逼迫”物理学家接受光的量子化概念。我们将详细考察普朗克常数（$h$）的出现如何为量子理论打开了大门。随后，我们将解析玻尔的原子模型，理解其对稳定轨道和量子跃迁的假设，以及它如何解释了氢原子光谱的离散性。高潮部分是对“波粒二象性”的探讨，即物质（如电子）和光子都同时展现出波动和粒子的特性，这从根本上挑战了我们对“实体”的日常理解。 第六章：薛定谔的猫与不确定的世界 海森堡的不确定性原理宣告了经典测量的终结——我们无法同时精确知道一个粒子的位置和动量。本章的核心是薛定谔方程。我们将不以解题为目的，而是深入理解波函数（$Psi$）的物理含义——它描述的是粒子在空间中出现的概率幅。我们将探讨波函数的“坍缩”过程，以及哥本哈根诠释如何将观测行为引入到物理学的基本描述之中。本章致力于阐明，在微观尺度上，“实在”本身就是概率性的。 第七章：量子力学的结构与延伸 量子力学的发展带来了许多反直觉的概念。本章将介绍量子态的叠加原理，即一个系统可以同时处于多种状态的奇异现象。更进一步，我们将探讨量子纠缠现象——两个或多个粒子之间存在着一种超越时空距离的“幽灵般的超距作用”。我们将分析贝尔不等式，理解量子纠缠如何证明了定域实在论的失败，为未来的量子计算和量子信息技术铺设了理论基石。 --- 第三部分：宇宙的疆域——从粒子到结构 物理学不仅关注微观，也致力于描绘宇宙的宏大结构和基本组成。 第八章：夸克与标准模型 在比原子核更小的尺度上，物质的结构变得更加复杂。本章将概述粒子物理学的发展历程，介绍强子、轻子等基本粒子家族。重点在于阐述粒子物理学标准模型——这一描述电磁力、弱核力和强核力的最成功理论框架。我们将讨论夸克禁闭、规范玻色子（如光子、W/Z玻色子）的作用，以及希格斯机制如何赋予基本粒子质量。本章旨在展现人类对物质最深层次结构的认知图谱。 第九章：宇宙的演化与暗物质、暗能量 物理学将目光投向宇宙的尺度。我们将回顾大爆炸理论的证据（如宇宙微波背景辐射、哈勃膨胀），并探讨现代宇宙学面临的两大难题：暗物质和暗能量。我们将分析引力透镜、星系旋转曲线等证据，说明暗物质在构建宇宙结构中的作用；同时，我们将探讨暗能量如何驱动宇宙加速膨胀，这可能预示着需要超越现有标准模型的新物理学理论。 结语：未竟的探索与未来的物理学 本书的最终目的，是激发读者对未知世界的好奇心。从牛顿的机械时钟到爱因斯坦弯曲的时空，再到量子纠缠的非定域性，物理学是一部不断自我修正、不断拓展认知的历史。我们探讨了连接广义相对论与量子力学的“万有理论”的迫切性，以及弦理论、圈量子引力等前沿理论所试图弥合的鸿沟。 《探秘宇宙》是一份对人类求知欲的致敬，它展示了科学的严谨之美和思想的无尽魅力，邀请每一位读者，以物理学的眼光，重新审视我们所栖居的这个奇妙世界。

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**（二）** 说实话，我拿到《卓越备考·高中物理基础知识》这本书的时候，并没有抱太大的期望。毕竟“基础知识”这个词，听起来就有点“老生常谈”，而且市面上的物理教材和辅导书实在太多了，很容易让人产生审美疲劳。然而，当我翻开它的时候，那种耳目一新的感觉，绝对是出乎意料的。这本书最让我惊喜的一点，就是它对概念的“还原度”极高。它不像有些辅导书那样，为了追求“技巧”而牺牲了概念的严谨性，而是非常忠实地回归课本，把每一个物理概念的定义、物理意义、适用条件都解释得清清楚楚，甚至可以说是“不厌其烦”。我特别喜欢它在讲解一些基础概念时，会引用一些非常经典的物理实验，比如米粒实验、油滴实验等等，通过这些实验的细节描述，让你不仅仅是记住结论，更能体会到科学研究的严谨过程和物理思想的形成。我一直觉得，物理学最迷人的地方，就在于它的逻辑严谨和逻辑自洽。而这本书，恰恰做到了这一点。它并没有追求花哨的排版或者所谓的“速成秘籍”，而是沉下心来，把每一个基础概念都打磨得透彻。当我复习到电磁感应的时候，它对法拉第定律的讲解，那种从宏观到微观，从实验现象到理论推导的完整性，让我觉得学物理不再是死记硬背公式，而是在构建一个严密的知识体系。对于那些真正想把物理学扎实，而不是仅仅为了应付考试的学生来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。

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**（三）** 我的学习习惯比较慢热，而且我总是觉得，学物理最重要的就是理解，而不是死记硬背。所以，市面上那些只讲套路、只讲解题技巧的书，我看得都挺少的，因为它们往往会让我丢掉对物理本身的兴趣。《卓越备考·高中物理基础知识》这本书，恰好就满足了我对学习方式的偏好。它不像很多辅导书那样，上来就给你一套“万能解题法”，而是非常注重对知识点背后逻辑的梳理。我尤其喜欢它在解析概念时，总是会从“为什么”开始。比如，在讲动量守恒定律的时候，它不会直接给出公式，而是会先分析“在什么条件下动量守恒”，然后通过一些简单的例子，比如碰撞、爆炸，让你体会到动量守恒的直观性和普遍性。它还很善于把看似独立的知识点串联起来，让你看到物理知识之间千丝万缕的联系。我记得我以前学到能量守恒和动量守恒的时候，总觉得它们是独立的，但这本书通过分析一些复杂的力学过程，比如带电粒子在复合场中的运动，巧妙地将这两个定律结合起来，让你体会到不同物理规律在解决实际问题中的协同作用。而且，它的题目设计也非常有意思，不会出现那种一眼就能看穿的“送分题”，也没有那种脱离实际、过于刁钻的“偏题怪题”。它更倾向于设计一些需要你综合运用多个知识点，并且需要你仔细分析物理过程的题目。通过做这些题目，我不仅巩固了基础知识，更重要的是，我学会了如何去思考物理问题，如何去建立物理模型，这对我后续的学习非常有帮助。

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**（五）** 我一直认为，高中物理的学习，本质上是一种思维训练。而《卓越备考·高中物理基础知识》这本书，恰恰是我认为在这方面做得最出色的一本。它不像很多辅导书那样，充斥着大量的技巧和套路，而是非常注重引导学生建立正确的物理思维方式。我特别喜欢它在讲解每一个知识点的时候，都会强调“物理模型”的建立。比如，在处理直线运动的问题时，它会引导我们先分析物体的受力情况，然后选择合适的参考系，再运用牛顿定律建立运动方程。在这个过程中，它不会直接给出“套题公式”，而是让你自己去思考，去分析，去构建。我曾经在学到能量守恒和动量守恒的应用题时，总是觉得无从下手。但这本书通过大量的例题分析，让我明白了如何根据题意来选择最适合的物理定律，如何去设定一个简洁有效的物理模型，以及如何在这个模型下进行数学推导。它还非常注重知识的“迁移性”。它不会局限于课本上的经典例题，而是会设计一些变式题，让你在熟悉的基础上，去发现新的解题思路。我记得有一道关于“相对运动”的题目，我总是解不对。但在这本书里，它通过分析不同参照系下的运动轨迹，让我深刻理解了“相对”的概念，并且学会了如何在不同参照系之间进行转换。这本书，它教的不仅仅是知识，更是一种解决问题的能力，一种科学探究的精神。它让我明白了，物理学之所以迷人，不仅仅是因为它解释了世界的运行规律，更因为它教会了我们如何去认识和改造这个世界。

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**（四）** 老实说，我当初买《卓越备考·高中物理基础知识》的时候，纯粹是出于一种“病急乱投医”的心态。我高中物理成绩一直不太理想，尤其是那些抽象的概念和复杂的公式，总让我头疼不已。当时听同学说这本书讲基础讲得好，就抱着试试看的心态入手了。结果，这本书带给我的惊喜，远不止“讲基础”那么简单。它最让我印象深刻的是，它打破了传统教材那种“平铺直叙”的讲解方式，而是用了大量的图示、表格和类比，把那些抽象的概念变得非常直观。比如，在讲到电场和磁场的时候，它会用非常形象的“力线”来描述场线的分布和方向，而且还会通过一些生活中的例子，比如静电的吸附、磁铁的吸引力，来帮助我们理解场存在的意义。我特别喜欢它在讲解一些物理现象时，会“追根溯源”，告诉你这个现象是怎么被发现的，背后有哪些有趣的物理故事。这不仅能激发我的学习兴趣，更能帮助我理解这些知识的来龙去脉。我记得当时我特别怕学光学，因为各种反射、折射、衍射的公式看得我眼花缭乱。但这本书用“光线”的传播轨迹，结合几何光学和物理光学的原理，将这些复杂的现象解释得条理清晰，甚至还用到了生活中我们常见的镜子、水波等例子来类比，让我一下子就理解了。这本书就像一位经验丰富的向导，带着你在物理世界的森林里探索，让你在享受风景的同时，也能深入了解每一棵树的生长规律。

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**（一）** 我最近刚结束高考，回想起高三那段备战的日子，真的是又痛苦又充实。当时市面上各种辅导书层出不穷，我几乎把能找到的物理资料都翻了个遍，其中有一本《卓越备考·高中物理基础知识》给我留下了非常深刻的印象。虽然它名字听起来像是那种枯燥乏味的纯理论堆砌，但实际上，这本书在基础知识的讲解上做得非常扎实，一点也不马虎。我特别喜欢它梳理知识点的方式，不是简单罗列，而是通过层层递进的逻辑关系，把抽象的概念变得生动具体。比如说，它在讲牛顿运动定律的时候，不仅仅是给出公式，还会从大量的实例出发，比如生活中的推箱子、汽车刹车，甚至是一些复杂的动力学场景，让你真正理解“力”在其中扮演的角色。最让我受益匪浅的是，它对易错点和难点的分析特别到位，那些我们平时容易混淆的概念，比如惯性力和超重失重，在这本书里都被剖析得清清楚楚，还有大量的变式题，引导我们学会举一反三。有时候，一个知识点看了好几遍都搞不懂，但在这本书里，通过换个角度的阐释，或者一个小小的类比，就能豁然开朗。我记得我曾经在能量守恒这块卡了好久，但这本书用了“能量的旅行”这样一个比喻，把能量转化和守恒的过程讲得像是故事一样，我一下子就理解了。总之，这本书就像一个循循善诱的老师，用最清晰的方式，把那些看似高深莫测的物理世界，一步步展现在你眼前，让你在扎实的基础之上，才能谈得上“卓越”。

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