Problems and Solutions in Theoretical and Mathematical Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Willi-Hans Steeb

出品人:

页数:428

译者:

出版时间:2009-8-5

价格:USD 59.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789814282161

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态物理
• 理论物理
• 数学物理
• 问题求解
• 习题集
• 物理学
• 数学
• 高等教育
• 经典力学
• 电磁学
• 量子力学

《物理学之奥秘：概念、推导与洞见》 这是一本面向渴望深入理解物理学核心原理、探究其数学表达并获得深刻洞见的读者的书籍。本书并非仅仅罗列公式或进行机械的计算，而是致力于引导读者踏上一段探索物理学概念之美、领悟数学工具之力的旅程。我们相信，真正的理解源于对基础概念的透彻把握，以及对这些概念如何被严谨的数学语言所刻画的深刻认识。 本书的目标与特色： 本书的核心目标是帮助读者建立一个坚实的理论物理学基础，培养其独立解决复杂物理问题的能力，并激发对物理世界更深层次的求知欲。我们着重强调物理直觉的培养，即在理解抽象概念时，能够与其背后的物理意义建立清晰的联系。同时，我们也毫不回避数学的严谨性，引导读者学习并运用必要的数学工具来精确描述物理现象，并从中推导出更深层次的规律。 与许多教科书式的书籍不同，本书更侧重于“理解”而非“记忆”。我们不会提供一套固定不变的解题模板，而是通过层层递进的分析，展示物理学研究的思维方式。每一章都将围绕一个或几个核心的物理概念展开，并以此为基础，逐步引入相关的数学框架。我们深信，只有理解了“为什么”和“怎么做”，才能真正掌握物理学。 本书的特色在于： 概念驱动，数学为证： 我们始终将物理概念置于核心地位。每一个数学公式的出现，都伴随着对其物理含义的详细解释。我们致力于让读者理解数学表达式是如何从物理直觉中自然生长出来的，而非凭空出现。 循序渐进的推导过程： 我们精心设计了每一个数学推导的步骤，力求清晰、流畅。复杂的推导将被分解为一系列易于理解的子步骤，并辅以详细的论证和必要的数学背景提示。读者将有机会亲身感受物理定律是如何一步步被揭示出来的。 探究与洞见的启迪： 除了对基本原理的阐述，本书还将引导读者思考这些原理的深层含义、适用范围以及与其他理论的联系。我们将探讨一些经典的物理思想实验，并分析它们如何帮助我们突破思维的局限。 强调物理直觉的培养： 我们认识到，对于物理学而言，数学工具固然重要，但物理直觉更是灵魂。本书将通过多种方式，如形象的比喻、直观的图示以及对物理过程的细致描绘，帮助读者在脑海中构建起清晰的物理图像，从而培养敏锐的物理直觉。 精选的代表性问题： 本书并非一个包罗万象的公式大全，而是精选了能够代表理论物理学核心思想和关键技术的一系列问题。这些问题涵盖了多个物理学分支，并且具有一定的深度和挑战性，能够有效地检验和提升读者的理解能力。 内容概述： 本书的结构设计旨在为读者提供一个连贯而全面的学习体验。我们将从物理学的基石出发，逐步拓展到更广泛、更复杂的领域。 第一部分：力学基础的再审视与拓展 我们将从经典力学出发，但并非简单重复高中或大学初级的知识。我们将深入探讨牛顿力学的严谨性，例如，从达朗贝尔原理的角度理解虚功原理，并由此引出拉格朗日力学。拉格朗日方程不仅仅是一个数学公式，更是对作用量最小原理的深刻体现。我们将详细解析其推导过程，并展示它在处理复杂保守和非保守系统中的强大能力。 接着，我们会进入哈密顿力学，这是连接经典力学与量子力学的关键桥梁。我们将详细介绍相空间的概念，泊松括号的作用，以及正则变换的意义。通过对哈密顿方程的深入理解，读者将为后续学习量子力学打下坚实的数学和概念基础。 第二部分：电动力学与场的优雅 电动力学是描述电磁现象的核心理论，也是场的概念首次得到充分发展的领域。我们将从麦克斯韦方程组出发，深入剖析其每一个方程的物理含义，以及它们如何统一了电和磁的现象。我们将详细介绍标势和矢势的概念，以及它们在求解电磁场问题中的作用。 本书还将探讨电磁场的能量和动量，以及电磁波的产生和传播。我们会涉及一些经典的电动力学问题，例如点电荷的辐射、偶极子的辐射等，并展示如何利用四维向量和洛伦兹变换来理解电磁场的相对论性。通过对电动力学的学习，读者将深刻体会到场的思想在现代物理学中的重要性。 第三部分：热力学与统计物理的宏观与微观连接 热力学和统计物理是研究大量粒子系统宏观性质的学科。我们将从热力学基本定律开始，深入理解熵的概念，以及其在不可逆过程中的重要作用。我们将探讨吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能等热力学势，以及它们在判断过程的自发性中的应用。 统计物理部分，我们将介绍玻尔兹曼统计、费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计。我们将详细推导它们各自的分布函数，并分析它们在不同粒子性质系统中的适用性。通过对统计物理的学习，读者将理解宏观热力学量是如何从微观粒子的随机运动中涌现出来的，从而建立起宏观与微观世界之间的深刻联系。 第四部分：量子力学初探：粒子的波动性与不确定性 量子力学是描述微观粒子行为的革命性理论。我们将从普朗克的能量量子化和爱因斯坦的光电效应引入量子概念。然后，我们将详细介绍薛定谔方程，并对其进行细致的推导和解释。本书将聚焦于理解薛定谔方程的物理意义，以及其在描述粒子行为中的核心作用。 我们将探讨波函数与粒子概率的关联，以及归一化条件的重要性。我们会分析一些简单的量子力学模型，例如一维无限深势阱、有限深势阱以及谐振子，通过对这些模型的求解，读者将直观地感受到量子世界与经典世界的巨大差异，例如能级的量子化、隧穿效应等。 我们还将深入探讨海森堡不确定性原理，不仅是其数学表述，更重要的是对其物理含义的理解，即微观粒子固有的不可预测性。我们会分析自旋的概念，以及它如何引入了新的量子数和新的物理现象。 第五部分：相对论的基本原理与时空观念 狭义相对论是理解高速运动和引力现象的基础。我们将从迈克尔逊-莫利实验的背景出发，详细阐述狭义相对论的两个基本假设，并由此推导出洛伦兹变换。我们将深入分析时间膨胀、长度收缩以及相对论性速度叠加等效应，并强调它们与我们日常经验的差异。 本书还将介绍四维时空的概念，质能方程 $E=mc^2$ 的推导及其深远意义。我们将探讨相对论性动量和能量，以及它们在粒子物理中的重要性。通过学习相对论，读者将认识到时间和空间不再是独立的、绝对的概念，而是相互关联、且依赖于观察者的相对实体。 学习方法与建议： 本书的学习并非一蹴而就，而是一个需要投入时间和精力、积极思考的过程。我们建议读者： 1. 带着问题去阅读： 在阅读每一章节之前，先思考本章的主题和核心概念是什么，以及它可能解决哪些物理问题。 2. 勤于动手推导： 不要满足于仅仅阅读公式。尝试自己动手，一步步地完成书中的数学推导。这样才能真正理解公式的来源和意义。 3. 深入理解物理概念： 在遇到数学公式时，务必停下来思考其背后的物理含义。想象一下物理过程是如何发生的，它意味着什么。 4. 联系与比较： 在学习新概念时，尝试将其与之前学过的知识联系起来，找出它们之间的异同。这将有助于建立一个更宏观、更完整的知识体系。 5. 独立思考与解决问题： 书中提供的每一个问题，都经过精心设计，旨在帮助你巩固和深化所学知识。务必尝试独立解决它们，即使遇到困难，也要反复思考，而不是轻易放弃。 6. 寻求讨论与交流： 如果可能，与同学、老师或同好讨论书中遇到的问题和概念。集体的智慧往往能够带来新的启示。 结语： 《物理学之奥秘：概念、推导与洞见》旨在成为读者在物理学探索旅程中一位值得信赖的伙伴。我们希望通过本书，你不仅能够掌握一套解决物理问题的工具，更能点燃你对这个奇妙宇宙的好奇心，培养批判性思维和严谨的科学态度。物理学的世界充满了挑战，但也充满了无尽的魅力。愿本书能助你开启探索物理学奥秘的大门，获得深刻而持久的洞见。

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