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页数:342

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出版时间:2009-8

价格:37.00元

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isbn号码:9787562331803

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• 力学
• 牛顿力学
• 拉格朗日力学
• 哈密顿力学

寰宇探秘：宇宙演化与物质基础 图书名称：《寰宇探秘：宇宙演化与物质基础》 内容概要： 本书旨在带领读者穿越时空，深入探索宇宙自诞生之初至今的宏大演化历程，并深入剖析构成这个宇宙的物质及其相互作用的基本规律。全书内容横跨天体物理学、宇宙学、粒子物理学及凝聚态物理学等多个前沿领域，力求以严谨的科学论述和生动的叙事方式，勾勒出一幅清晰而引人入胜的宇宙图景。 第一部分：宇宙的黎明与创生 本部分聚焦于宇宙的起源和早期演化阶段。我们将从现代宇宙学的基础——标准模型（Lambda-CDM 模型）出发，详细阐述大爆炸理论的观测证据，包括宇宙微波背景辐射（CMB）的精确测量及其各项异性所蕴含的早期宇宙信息。 1.1 暴胀理论的构建与检验： 深入探讨暴胀模型如何解决经典大爆炸理论中的视界问题和平坦性问题，并分析其对原初引力波的预言，以及当前探测实验（如BICEP/Keck阵列和未来计划）的进展。 1.2 物质-反物质不对称性： 追溯宇宙诞生后极短时间内发生的物理过程，解析重子生成（Baryogenesis）的机制，特别是萨哈罗夫三条件的物理意义，探讨为何我们的宇宙中物质占据主导地位。 1.3 核合成的黄金时代： 细致描绘大爆炸后数分钟内发生的轻元素（氢、氦、锂）的核合成过程。通过对这些丰度的精确计算与观测值的比对，展示其对宇宙早期物理条件的强有力约束。 第二部分：结构的形成与星系的成长 本部分将视角从均匀的早期宇宙转向充满复杂结构、恒星与星系诞生的时代。我们将探讨引力在物质聚集过程中的主导作用，以及暗物质在其中扮演的关键角色。 2.1 暗物质的宇宙学角色： 详细介绍冷暗物质（CDM）的特性，以及它如何作为引力“骨架”，促进了早期宇宙中密度涨落的增长。讨论弱相互作用大质量粒子（WIMPs）、轴子等主流暗物质候选者的理论模型及其间接、直接探测的实验进展。 2.2 从原初涨落到星系团： 阐述密度扰动如何通过线性与非线性引力塌缩演化为星系、星系群和星系团等大型结构。介绍诸如“平流层模拟”和“半解析模型”等数值方法在模拟结构形成中的应用。 2.3 星系的诞生、演化与反馈： 深入探讨第一代恒星（Population III Stars）的特性及其对早期宇宙的再电离作用。分析星系合并、恒星形成速率、以及超大质量黑洞（SMBH）活动对星系生命周期的调控（AGN反馈机制）。 第三部分：恒星的生命周期与元素的起源 本部分将焦点集中在宇宙中的“炼金术工厂”——恒星。我们将剖析恒星从诞生到死亡的完整生命史，以及核聚变如何创造出元素周期表上的绝大多数元素。 3.1 恒星的内部结构与能量来源： 阐述恒星如何通过引力收缩达到足够的温度和压力，点燃核心的核聚变反应。详细分析主序星（如太阳）的能量产生机制（质子-质子链和CNO循环）。 3.2 巨星的末日与超新星爆发： 探讨中低质量恒星（如红巨星）和超大质量恒星演化的终点。重点解析II型超新星和Ia型超新星的物理机制。特别是，详细描述超新星爆发过程中，通过快速中子俘获过程（r-process）合成金、铂等重元素的关键过程。 3.3 致密天体的遗迹： 分析恒星死亡后留下的白矮星、中子星和黑洞的形成条件、性质及其在极端物理条件下的行为。讨论脉冲星作为宇宙探针的应用。 第四部分：物质的基础——粒子物理学的透视 本部分将视角缩小至宇宙万物的基本组成单元，探讨支配物质相互作用的四大基本力及其在标准模型下的描述。 4.1 量子场论与粒子标准模型： 系统介绍粒子物理学标准模型的基本框架，包括费米子（夸克和轻子）与玻色子（规范玻色子和希格斯玻色子）。解释规范对称性在构建相互作用理论中的核心作用。 4.2 强相互作用与夸克禁闭： 深入研究量子色动力学（QCD），解析夸克和胶子如何被限制在强子（如质子和中子）内部的机制。讨论高能下夸克-胶子等离子体的性质及其在早期宇宙中的可能存在形式。 4.3 电弱统一与希格斯机制： 详细阐述电磁力与弱核力如何在早期高温下统一，以及电弱对称性的自发破缺如何赋予W和Z玻色子质量，并赋予基本费米子质量的希格斯机制。 第五部分：凝聚态物质的奇妙世界 本书的最后部分将目光投向我们在地球上最常见的、由大量粒子构成的复杂系统——凝聚态物质，探讨宏观性质如何涌现于微观的量子规律。 5.1 量子多体理论基础： 介绍描述大量粒子系统行为的必要理论工具，包括平均场近似、范德华力以及凝聚态物理中的核心概念——准粒子。 5.2 电子在周期性势场中的行为： 深入分析布洛赫定理，解释晶体结构如何导致能带的形成，并由此区分金属、半导体和绝缘体的物理本质。 5.3 超导性与量子凝聚态现象： 探讨宏观量子现象，特别是BCS理论对传统低温超导体的解释。介绍高温超导体的实验发现及尚待解决的理论难题。此外，还将涉及拓扑绝缘体等新兴的、具有强大应用潜力的凝聚态系统。 结语：未解之谜与未来展望 本书最后将总结当前宇宙学和粒子物理学的前沿挑战，包括暗能量的本质、引力量子化的尝试（如弦理论或圈量子引力）、以及物理学标准模型之外的潜在新物理现象，激发读者对探索未知的热情。

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这本书的语言风格呈现出一种**古典的、近乎学术宣言式的庄重感**，这使得阅读体验充满了仪式感，但也牺牲了流畅性。作者似乎非常推崇欧拉和拉格朗日时代的叙事方式，每一个论断都力求无懈可击，措辞极其审慎，但这导致了大量的从句和复杂的修饰语的堆砌，使得信息的传递效率大大降低。当你试图快速浏览或查找某个特定公式的推导过程时，会发现自己必须逐字逐句地去啃那些冗长的段落，就像在阅读一份需要反复斟酌的法律文书。例如，在阐述能量守恒原理时，作者用了近乎半页的篇幅来铺陈“孤立系统”的严格定义，其间穿插了对不同类型“力场”的分类讨论，虽然这些讨论在严格的物理分类学上是准确的，但对于一个只想快速知道“能量是如何守恒”的读者来说，无疑是过度阐释和效率低下。这本书更像是为那些时间充裕、习惯于深度沉浸式阅读的学者准备的，而不是给时间紧张的在校学生使用的快餐读物。

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坦率地说，这本书的内容编排逻辑是极其**“自洽”**的，它构建了一个严密无缝的理论体系，但这种完美却带来了一种冰冷的疏离感。从第一章到最后一章，所有的概念都像是从一个预设的公理系统里推导出来的，逻辑的闭环做得非常好，几乎找不到逻辑上的漏洞。然而，正是这种极致的逻辑自洽，使得它在“如何将理论应用于实践”这个环节上显得力不从心。书中对实际工程应用，比如阻尼振动、刚体动力学的高级应用等，涉及非常有限，而且即便是提到了，也只是点到为止，似乎作者对应用层面的兴趣远不如对纯粹数学形式的构建。读完后，我感觉自己对力学的基本原理有了更深刻的数学理解，但如果让我去解决一个涉及复杂摩擦力和非线性约束的实际机械问题，我反而感到无从下手，因为书里提供的工具箱里，大部分都是精美的、理论上无暇的“象牙塔”工具，真正需要敲敲打打的“扳手”却很少。这使得这本书更像是一部高深的数学物理专著，而非一本实用的工程力学参考书。

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这本《理论力学》的排版简直是一场灾难，纸张的质量也让人不敢恭维，拿到手的时候就有股说不清道不明的油墨味，翻开目录，目录的排版就让人心里咯噔一下，各种符号和公式的间距时而拥挤得像是沙丁鱼罐头，时而又空旷得让人找不到重点。更别提那些插图了，线条粗糙得像是小学生用蜡笔画的，很多关键的受力分析图，箭头方向模糊不清，看得我一头雾水，根本无法清晰地理解向量的分解过程。我试着去阅读第一章的质点运动学部分，结果发现作者似乎完全没有考虑到初学者的感受，上来就是一大堆抽象的数学定义，什么拉格朗日量、哈密顿正则方程，根本没有给出一个直观的物理图像来铺垫，感觉像是直接把高年级研究生的笔记拿来当教材。我花了整整一个下午，才勉强弄懂一个简单的抛体运动，但那中间跳过的逻辑链条，着实让人抓狂，恨不得把书狠狠地摔在桌子上。真的，如果这是一本面向本科生的入门教材，那它的设计者对“入门”二字一定有什么特殊的、令人费解的理解。我严重怀疑作者是不是真的接触过现代的印刷技术，或者对读者的阅读体验抱有一丝一毫的敬意。

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我花了很大力气才把这本厚重的“砖头”啃完第一部分，老实说，它的理论深度毋庸置疑，对于那些已经有扎实基础，渴望挖掘更深层次物理内涵的读者来说，或许能提供一些独特的视角。作者对**牛顿力学**框架的解构和向**分析力学**过渡的处理方式，尤其是在引入**虚功原理**和**达朗贝尔原理**时，显得尤为细腻和严谨。他没有满足于仅仅罗列公式，而是花费了大量篇幅去探讨这些原理背后的哲学基础和数学结构，这一点我很欣赏。比如，他对约束力的处理，不是简单地用一个方程带过，而是详细比较了有、无完整约束体系下的描述差异，这种比较性分析，确实有助于提升读者的思维层次。然而，这种深度也带来了巨大的阅读障碍。书中的例子，大多是高度理想化、脱离实际的物理情景，缺乏与真实世界工程问题的联系，让人感觉像是在一个纯粹的数学空间里做游戏。而且，书中对某些关键概念的定义，比如“惯性系”和“非惯性系”的区分，虽然在数学上无懈可击，但在物理直觉的建立上，显得有些生硬和刻板，需要读者自行去脑补大量的背景知识才能真正体会。

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这本书的习题部分，简直可以被视为一种“智力挑战”，而不是学习辅助工具。我通常习惯于通过解题来巩固理论知识，但这本《理论力学》的习题设计，更像是对作者本人数学技巧的炫耀。很多题目一开始根本看不出它到底在考察哪个知识点，题目描述极其精简，很多必要的物理背景信息被刻意省略，美其名曰“留给读者思考的空间”，但实际上，如果没有参考答案，绝大多数人都会卡在第一步的建模上。更让人恼火的是，即便是那些看起来相对基础的计算题，其计算量也大得惊人，动辄需要进行三次以上的变量代换和复杂的三角函数运算，很容易在中间环节出错，导致最后结果与标准答案南辕北辙。我甚至怀疑，作者在编写这些习题时，是不是完全没有考虑在规定的考试时间内完成的可能性。对于需要通过考试的同学来说，这本书的习题可能是一个噩梦，它似乎更偏向于培养理论物理学家的“解题耐力”，而不是普通工科学生的“应用能力”。

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