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出版者:Chelsea House Pub (T)

作者:Andrew Dean, Ph.D. Foland

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-1

价格:USD 175.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780791098103

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 物理
• 科学
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宇宙的织锦：探索宏观与微观的边界 图书简介 本书《宇宙的织锦》旨在引领读者深入探索物质世界最根本的结构与规律，从宇宙的宏大尺度到粒子亚微观的奇妙领域，勾勒出一幅由基本力、时空结构和物质基本单元共同编织而成的复杂而和谐的图景。我们不满足于对现象的简单描述，而是力求揭示驱动这些现象背后的深刻原理，理解自然界是如何以其简洁而优雅的数学语言构建出我们所感知的复杂现实。 第一部分：时空的结构与运动的法则 本部分聚焦于经典物理学的基石，这是理解日常经验世界的基础。我们将从亚里士多德的朴素直觉出发，逐步过渡到牛顿的普适定律，并深入探究这些定律背后的哲学内涵。 第一章：从运动到力的革命 我们首先回顾人类对运动理解的演变。伽利略的相对性原理和惯性思想如何打破了旧有的天球观？随后，牛顿力学体系的建立，特别是万有引力定律，如何首次将天上和地上的物理规律统一起来？本章将详细解析牛顿三大定律在不同参考系下的适用性，并通过深入的案例分析，如行星轨道计算和抛体运动分析，展示矢量分析在描述复杂运动中的强大能力。我们将探讨能量和动量的守恒概念，它们作为更深层次的普适量，如何超越瞬时力的限制，为动力学问题提供更稳健的求解框架。 第二章：振动、波与场的初探 运动不仅仅是宏观物体的位移，它也体现在介质的周期性扰动——波。本章将系统阐述机械波的本质，包括横波与纵波、波速、频率、波长以及叠加原理。我们将特别关注声波和水波的特性，理解驻波的形成和傅里叶分析如何将复杂的波形分解为简单的正弦波组合。 随后，我们将引入场的概念。引力场作为一种超距作用的媒介被引入，为后续的电磁场理论奠定基础。本章将为读者构建一个直观的理解：场是时空中分布的物理量，它在空间中传播能量和影响。 第三章：刚体、流体与热力学的门槛 在经典物理的框架内，物质被视为连续体。本章考察宏观系统的平衡与运动。刚体力学分析了旋转动力学、转矩和角动量守恒，这对于理解陀螺仪的稳定性至关重要。在流体力学部分，我们将探讨流体的静力学（如帕斯卡定律和阿基米德原理）和动力学（如伯努利方程），重点关注粘性和层流、湍流的现象学描述。 热力学被视为连接微观分子运动与宏观能量传递的桥梁。本章将详细阐述热力学三大定律。从温度、热容的概念，到功、热和内能的关系（第一定律），再到熵的概念和不可逆过程的本质（第二定律），我们力图揭示自然界中能量流动的基本方向性。卡诺循环的分析将展示热效率的理论极限，为工程应用提供坚实的理论依据。 第二部分：电磁世界的交响曲 电与磁的统一是物理学史上最伟大的成就之一。本部分将遵循这条历史脉络，从静电现象出发，构建完整的麦克斯韦方程组。 第四章：静电场与稳恒电流 本章从库仑定律开始，定义电荷和电场强度。通过高斯定律的简化应用，我们能够优雅地解决具有高度对称性的电场分布问题。电势的概念被引入，它将电场问题转化为标量势能问题，极大地简化了计算。随后，我们转向稳恒电流，讨论欧姆定律、电阻的物理本质，以及直流电路的分析方法，包括基尔霍夫定律的应用。磁场的引入则从毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律开始，描述稳恒电流对空间产生的磁效应。 第五章：电磁感应与麦克斯韦的统一 法拉第的电磁感应定律揭示了变化的磁场如何产生电场——这是现代电力技术的核心。本章深入探讨自感、互感，并分析RL、RC和RLC电路的暂态与稳态响应，理解电磁振荡的周期性。 最后，我们将汇集所有已知电磁现象，解析麦克斯韦引入的“位移电流”概念，从而推导出完整、对称的麦克斯韦方程组。本章的精髓在于，这些方程组不仅统一了电、磁、光，更预言了电磁波的存在及其传播速度，为相对论的诞生铺平了道路。 第六章：光——电磁波的具象化 光被证实是一种电磁波。本章从几何光学回顾出发，解释反射和折射定律，以及透镜和光学仪器的成像原理。随后，我们转向波动光学，重点分析干涉（如杨氏双缝实验）和衍射现象，这些是光具有波动性的确凿证据。偏振光的特性，作为电磁波横波性质的体现，也将被详尽讨论。 第三部分：量子革命与物质的本质 进入20世纪，经典物理学的完备性受到挑战，特别是对微观尺度的描述。本部分将带领读者进入量子力学的奇特世界。 第七章：旧量子论的曙光 本章探讨经典物理在解释黑体辐射、光电效应和原子光谱时的失败。普朗克对能量量子化的假设，爱因斯坦对光子概念的深化，以及玻尔对氢原子能级的成功解释，标志着量子思维的开端。我们将分析能级、激发态和跃迁的概念，理解为什么原子只能吸收或发射特定频率的光子。 第八章：波粒二象性与不确定性 德布罗意提出的物质波概念，将波粒二象性推广到一切物质。我们探讨电子衍射实验如何证实了粒子的波动性。薛定谔方程作为描述量子态演化的核心工具被引入，虽然不涉及复杂的数学推导，但将侧重于理解波函数的概率解释（玻恩诠释）。海森堡不确定性原理被视为量子力学的基本限制，它深刻地改变了我们对精确测量的传统观念。 第九章：原子结构与化学键的量子基础 本章将量子力学的原理应用于多电子原子。泡利不排除原理如何决定了元素的周期性？量子数如何描述电子的轨道和自旋状态？我们将探讨量子力学如何解释化学键的形成，理解共价键和离子键的本质，从而为化学现象提供最根本的物理学解释。 第十章：现代物理学的延伸——核与粒子 最后，我们将目光投向原子核的内部世界和更基本的粒子。核能的起源——质能方程 $E=mc^2$ 的深刻意义将被解析。核衰变的类型（$alpha, eta, gamma$）及其半衰期概念将清晰阐述。最后，我们将简要介绍粒子物理学的标准模型，认识夸克、轻子和规范玻色子，以及它们之间传递的强、弱、电磁相互作用。本章旨在展示物理学研究的边界，即我们目前对宇宙最基本组成部分的理解。 结语：未竟的探索 本书的终点，同时也是无尽探索的起点。我们总结了经典物理的辉煌成就，审视了量子力学的革命性突破，并指出当代物理学仍面临的重大挑战，如量子引力、暗物质与暗能量的谜团。我们邀请读者继续以批判性的眼光和探索的热情，去理解和塑造我们身处的这个既严谨又充满奇迹的宇宙。

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当我翻开这本书的第一个章节时，就被作者那种近乎诗意的叙事方式深深吸引住了。这完全不是我记忆中那种充满冰冷数字和晦涩公式的物理读物。作者似乎擅长将那些宏大的宇宙尺度和微观粒子的奇异行为，用一种极其贴近生活、充满人文关怀的语言娓娓道来。例如，在讨论相对论时，书中没有一上来就抛出洛伦兹变换，而是从一个发生在火车站台上的，关于时间流逝速度差异的设想情景开始，将读者的思维慢慢引导进入那个奇妙的时空弯曲之中。这种循序渐进，由表及里，由感性到理性的构建方式，极大地降低了初学者的入门门槛。我个人尤其欣赏它对一些历史背景的穿插叙述，比如某位物理学巨匠在发现一个新定律时所经历的挣扎与顿悟，这使得科学发现的过程充满了戏剧张力，让人感觉物理学的发展并非坦途，而是充满了人类智慧的闪光与曲折。这本书更像是一部物理学的“英雄史诗”，而非单纯的知识手册。

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这本书的装帧和纸张选择，透露出一种对知识的极度尊重。它采用了高质量的哑光纸张，不仅使得印刷的文字锐利清晰，对于那些复杂的图表和实验照片的色彩还原度也极高，几乎没有偏色或模糊的情况。我注意到书中在介绍热力学和统计物理的部分，对“熵”的概念进行了非常深入且多角度的阐述。它不仅仅停留在宏观的能量转换，更是追溯到了微观粒子无序性的统计学意义。书中穿插的几页专门介绍“信息熵与物理熵的联系”，简直是神来之笔，将两个看似不相关的领域巧妙地焊接在一起，极大地拓宽了我的认知边界。这本书的排版非常注重呼吸感，每段文字之间留白得恰到好处，使得长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。这种对细节的执着，使得每一次拿起它，都变成了一种沉浸式的、高质量的阅读享受，而不是一项任务。

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坦白说，我是一个对数学公式有轻微恐惧的读者，所以我通常会避开那些纯粹的理论物理书籍。然而，《物理行动》的出现，完全颠覆了我的固有印象。这本书的精妙之处在于，它似乎找到了一个完美的平衡点——在需要数学表达的地方，它毫不含糊，但又确保这些数学工具是为理解物理现象服务的，而不是反过来束缚读者的想象力。书中对量子力学的介绍部分，无疑是全书的亮点之一。它没有试图用复杂的薛定谔方程来吓退读者，而是通过一系列精巧的类比和思想实验，比如那个著名的“薛定谔的猫”的变体，来深入探讨叠加态和测量问题。这些解释清晰、逻辑严密，同时又不失趣味性。我感觉自己仿佛在跟随一位技艺高超的魔术师，他一步步揭示了世界的底层构造，但始终保持着神秘和敬畏感。对于那些希望在不深陷高等数学泥潭的前提下，掌握现代物理核心思想的爱好者来说，这本书的价值是无可估量的。

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这本《物理行动》的封面设计简直是视觉的盛宴，那种流动的线条和充满活力的色彩组合，一下子就抓住了我的眼球。我一直对那种将抽象的物理概念具象化的书籍情有独钟，而这本书显然在这方面做得非常出色。它没有采用那种传统教科书式的严肃布局，而是更像一本精心策划的视觉艺术品。我特别喜欢它在介绍经典力学部分时，所使用的那些复杂的机械装置的剖视图，每一个齿轮、每一个杠杆的运动轨迹都被描绘得细致入微，仿佛我能亲手触摸到那些运动中的能量。书中对光学的阐述，更是采用了大量使用棱镜和光栅实验的彩色照片，那些折射和干涉产生的斑斓色彩，直观地解释了波粒二象性的奥秘。阅读体验非常流畅，图文排版之间的切换自然得让人几乎感觉不到知识点的转换，就像在看一部高质量的科普纪录片，只不过是以纸张的形式呈现。对于那些希望通过视觉线索来深入理解物理世界的读者来说，这本书绝对是一次非凡的旅程的开始。它成功地将原本枯燥的公式和理论，转化为了一场场令人兴奋的、可供观察和思考的“行动”。

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我最欣赏这本《物理行动》的地方，在于它始终保持着一种面向未来的探索精神。它并没有止步于十九世纪的经典物理，而是大篇幅地聚焦于当代物理学的热点和前沿领域，比如引力波的探测、暗物质和暗能量的搜寻，以及粒子物理学的最新进展。作者在阐述这些尚未完全定论的理论时，展现出一种难得的老练和审慎——既能激发读者的好奇心，又不会给出过于武断的结论。书中对CERN大型强子对撞机内部构造的插图描绘，细节丰富到令人赞叹，仿佛能感受到粒子束在环形隧道中加速时的巨大能量。它成功地营造了一种氛围：物理学不是一门已经完成的学科，而是一个充满未知、等待下一代人去解开谜团的宏伟疆域。这本书不仅教会了我知识，更重要的是，它点燃了我心中对探索未知世界的那种原始的、强烈的冲动，这比任何公式都来得宝贵。

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