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出版者:Cambridge University Press

作者:Nicola A. Spaldin

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2010-9-27

价格:USD 65.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521886697

丛书系列:

图书标签:

• 磁性
• 材料
• 基础
• 凝聚态物理
• 应用
• 凝聚态7
• 磁性材料
• 磁学
• 材料科学
• 物理学
• 凝聚态物理
• 纳米材料
• 自旋电子学
• 磁记录
• 磁传感器
• 磁致伸缩效应

《物质的微观律动》 本书将带领读者踏上一段穿越物质世界微观奥秘的精彩旅程，深入探索构成我们身边一切事物的基本粒子、原子和分子所遵循的精妙规律。我们并非专注于某种特定材料的特性，而是着眼于更广阔的视角，揭示物质在微观层面的普遍行为准则。 第一章：量子世界的基石 我们将从量子力学的基础概念入手，介绍波粒二象性、量子叠加和量子纠缠等颠覆性的思想。读者将了解到，电子、光子等微观粒子并非如经典物理学所描述的那样“实在”，它们的行为方式更为复杂和概率化。我们会用形象的比喻和简洁的数学工具（避免复杂的推导），阐释海森堡不确定性原理，理解为何我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。本章旨在构建一个全新的认知框架，为后续的深入探讨奠定基础。 第二章：原子光谱的语言 原子是如何发光发色的？本章将深入剖析原子的结构，特别是电子围绕原子核的运行轨迹。我们将解释量子化的能级概念，以及电子在不同能级间跃迁时所释放或吸收的光子，是如何形成独特的原子光谱的。通过解读不同元素的原子光谱，科学家们能够“识别”元素，就像人类通过指纹识别个体一样。我们将探讨玻尔模型及其局限性，并引入更准确的量子力学描述，如原子轨道理论。 第三章：化学键的黏合剂 原子并非孤立存在，它们通过化学键相互连接，形成分子和更复杂的结构。本章将详细介绍不同类型的化学键，包括离子键、共价键和金属键。我们将解释电负性在离子键形成中的作用，分享共价键中电子的共享机制，以及金属键为何能赋予金属优异的导电性和延展性。读者将理解，这些不同性质的化学键，是导致物质呈现出如此多样化宏观特性的根本原因。 第四章：分子几何的奥秘 分子的形状并非随意，而是由原子间的键角和键长决定的。本章将介绍价层电子对互斥理论（VSEPR）等模型，帮助读者预测和理解各种分子的空间构型。我们将展示，分子的几何形状如何影响其极性、反应活性以及与其他分子的相互作用，例如在生物体内，酶与底物的精确匹配就依赖于分子的特定三维结构。 第五章：宏观世界的微观根源 为何有些物质坚硬如铁，有些则柔软如棉？为何有些物质导电，有些则绝缘？本章将把微观世界的规律与我们熟悉的宏观物质特性联系起来。我们将解释晶体结构如何决定材料的力学性能，电子在金属中的自由移动如何导致导电性，以及分子间作用力（如范德华力、氢键）如何在聚合物和液体中扮演重要角色。我们将探讨材料科学中的一些基础概念，理解不同材料性能差异的微观根源。 第六章：相变的内在动力 固态、液态、气态，物质是如何在不同相之间转换的？本章将从热力学的角度解释相变。我们将介绍熵和焓的概念，以及它们在驱动相变过程中的作用。我们会分析不同温度和压力下，分子动能与分子间作用力之间的平衡如何决定物质的相态。读者将了解，例如水的结冰和沸腾，都是这些微观粒子在能量驱动下进行的集体行为。 第七章：统计力学的桥梁 如何从大量微观粒子的行为推断出宏观系统的性质？本章将介绍统计力学的基本思想。我们将解释平均值和概率在描述大量粒子系统中的重要性。读者将理解，虽然我们无法跟踪每一个原子，但通过统计平均，我们可以精确地预测系统的宏观行为，例如气体的压强和温度。 第八章：量子效应的宏观体现 在特定条件下，微观量子现象也可能在宏观层面显现。本章将介绍超导、超流等奇特的量子现象。我们将简要解释这些现象的发生机理，例如在超导材料中，电子形成“库珀对”，在零电阻的情况下流动。这些现象表明，量子力学的影响远比我们想象的更为深远。 《物质的微观律动》 并非一本枯燥的理论书籍，它旨在激发读者对物质世界的好奇心，用一种清晰易懂的方式，带领大家走进那看不见却无处不在的微观世界。通过理解这些基本规律，我们将能更深刻地认识我们所处的宇宙，以及我们自身。本书的重点在于揭示“为何”物质会表现出如此的行为，而非仅仅描述“如何”制造特定的物质。

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这本书的深度令人敬佩，但广度却令人发指地受限。作者的专业背景显然深植于某一个非常狭窄的子领域，这使得整本书的视角极其片面。我期待的是一本能够涵盖铁磁性、抗磁性、顺磁性以及反铁磁性等所有主要磁性态的综合性教材，能够对比不同材料体系的优缺点和应用领域。然而，这本书似乎对“铁磁性”这个主题有着近乎偏执的热爱，几乎所有案例、所有图表都围绕着铁氧体或镍铁合金展开。其他如磁致伸缩材料的最新进展，或者在生物医学领域应用的超顺磁性纳米粒子，在书中只占用了寥寥数语，甚至某些前沿的量子磁性材料，如拓扑绝缘体中的马约拉纳费米子，连提纲挈领的介绍都没有。这就像是一个世界级的厨师只教你如何做一道菜，而对其他所有精美的菜肴闭口不谈。对于希望建立全面知识体系的学生或工程师而言，这本书更像是一本高度专业化的工具书，而不是一本通识性的“磁性材料百科”。要依赖它来理解整个磁学领域的全貌，恐怕会留下巨大的认知盲区，读完后会觉得思维的边界被不必要地收窄了。

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这本书的封面设计简直是视觉盛宴，那深邃的靛青底色配上抽象的、仿佛被强磁场扭曲的金属线条，初看就让人心头一震。我抱着极高的期待翻开了第一页，希望能领略到材料科学中那些深奥而迷人的磁性现象。然而，读完前几章，我感到一股强烈的落差感。书中似乎花费了大量的篇幅去详述晶体结构中电子自旋的理论基础，那些复杂的数学推导和量子力学概念，对于一个更偏向应用层面、渴望了解现代磁存储技术如何突破瓶颈的读者来说，显得过于冗长和晦涩。我期待的是对稀土永磁材料的最新性能提升，或是新型铁氧体在高温环境下的应用案例分析，书中却反复在基础物理的泥潭里打转。比如，关于畴壁运动的讨论，与其说是探讨如何优化磁滞回线，不如说是对玻尔兹曼方程的十八种不同推导方式的百科全书式罗列。如果作者能用更直观的图示，或者结合实际的工程挑战来讲解这些理论，也许还能挽救一下这种枯燥感，但很遗憾，这本书的文字密度之高，常常让人在试图理解一个概念时，就被淹没在无休止的公式和定义之中，读起来如同啃一块又硬又涩的石头，实在称不上愉快的阅读体验。

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我必须指出，这本书的“工具性”体验极差。一本好的技术参考书，应该提供清晰的索引、详尽的附录和实用的图表查找功能。然而，这本书的索引部分简直形同虚设，很多关键术语在索引里找不到对应的页码，导致我需要花费大量时间在各个章节间来回翻找某个特定的公式或常数。更糟糕的是，图表质量令人担忧。许多示意图看起来像是上世纪八十年代的低分辨率扫描件，线条模糊，关键参数的标注不清不楚，甚至有些图例的标记与正文的描述存在明显的矛盾。例如，在讨论居里温度（$T_c$）对材料性能影响的章节中，附带的相图清晰度低到让人无法准确判断不同温度下的磁化强度曲线的拐点位置。这对于需要精确引用数据的读者来说是致命的缺陷。我试图用这本书去校对一个实验数据点，结果因为图表的模糊性，我不得不放弃，转而去查阅其他更现代化的在线数据库。一本以“材料”为主题的书，如果连作为参考工具的准确性和可用性都无法保证，那么它的核心价值也就大打折扣了。

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说实话，这本书的排版和整体叙事节奏简直是一场灾难。每一章节的衔接都像是把几篇完全不相关的研讨会论文强行缝合在一起。我本以为可以循序渐进地了解从传统软磁到先进纳米磁性薄膜的发展脉络，结果却是，前一章还在讨论19世纪法拉第的电磁感应实验，下一章突然就跳跃到了21世纪的斯皮nt电子学前沿，中间缺失了大量必要的过渡和解释。这种跳跃性让人筋疲力尽。更令人不解的是，某些看似重要的技术细节，比如如何在高精度溅射过程中控制薄膜厚度的波动，仅仅是一笔带过，仿佛这些“动手操作”的经验不值一提。相比之下，对于一些已经被研究得非常透彻的经典磁场计算方法，作者却用了近百页的篇幅进行详尽的推演，这显然是本末倒置了。我拿着这本书试图解决一个关于磁屏蔽效率低下的实际问题，结果发现里面提供的计算模型完全不适用于我正在处理的复杂几何结构，书中的例题大多是理想化的、二维平面模型，对于现实世界中那种三维、非均匀磁场环境下的材料响应，几乎没有提供任何有价值的指导思路或调试建议，读完后感觉自己知识量似乎增加了，但解决实际问题的能力却原地踏步。

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从语言风格上来说，这本书给人的感觉是极度学术化和疏离感的结合体。作者的文字表达非常正式，大量使用被动语态和极其复杂的长句，使得本该是严谨的科学陈述，读起来却像是在解读一份古老的法律文书。几乎没有发现任何能让人产生共鸣的“人情味”或者对科学发现过程的生动描述。我期待能读到一些关于材料制备过程中那些反复试验、最终突破的“灵光乍现”的瞬间，或者作者在面对实验异常数据时的思考路径。但这本书完全是结果导向的，只呈现冰冷的、已被证实的结论，完全剥夺了读者体验科学探索乐趣的机会。这种“黑箱式”的知识传授，虽然保证了内容的准确性，却严重削弱了其作为学习材料的激励作用。对于初学者而言，这本书可能是一堵高不可攀的知识之墙，让人望而生畏，而非一扇通往新世界的大门。它似乎是写给那些已经精通此道的专家审阅的，而不是为了教育和启发下一代磁学研究人员而创作的。

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静态情况：电荷产生电场-Gauss Law，电流产生磁场-Ampere Law； 动态情况：变化的电场产生磁场-Maxwell-Ampere Law，变化的磁场产生电场-Faraday Law。永磁材料，宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。软磁材料，低矫顽力和高磁导率的磁性材料。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

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静态情况：电荷产生电场-Gauss Law，电流产生磁场-Ampere Law； 动态情况：变化的电场产生磁场-Maxwell-Ampere Law，变化的磁场产生电场-Faraday Law。永磁材料，宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。软磁材料，低矫顽力和高磁导率的磁性材料。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

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静态情况：电荷产生电场-Gauss Law，电流产生磁场-Ampere Law； 动态情况：变化的电场产生磁场-Maxwell-Ampere Law，变化的磁场产生电场-Faraday Law。永磁材料，宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。软磁材料，低矫顽力和高磁导率的磁性材料。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

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静态情况：电荷产生电场-Gauss Law，电流产生磁场-Ampere Law； 动态情况：变化的电场产生磁场-Maxwell-Ampere Law，变化的磁场产生电场-Faraday Law。永磁材料，宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。软磁材料，低矫顽力和高磁导率的磁性材料。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

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静态情况：电荷产生电场-Gauss Law，电流产生磁场-Ampere Law； 动态情况：变化的电场产生磁场-Maxwell-Ampere Law，变化的磁场产生电场-Faraday Law。永磁材料，宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。软磁材料，低矫顽力和高磁导率的磁性材料。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。