高等数学(上册)(本科)

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出版者:高等教育出版社
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页数:0
译者:
出版时间:1900-01-01
价格:4.0
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isbn号码:9787040017991
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具体描述

现代物理学导论:从经典力学到量子场论 作者: 李明,张伟,王芳 出版社: 科学技术出版社 版次: 第一版 页数: 约 850 页 开本: 16 开 --- 内容简介 《现代物理学导论:从经典力学到量子场论》是一部全面、深入且富有启发性的教材,旨在为理工科本科生、研究生以及对现代物理学前沿领域感兴趣的自学者提供一个扎实的知识框架和清晰的逻辑脉络。本书内容覆盖了二十世纪以来物理学最重要的发展,清晰地阐述了从经典物理学的局限性到相对论和量子力学的诞生,再到量子场论的宏伟架构。 本书的特色在于其“历史发展与物理图像并重,数学工具与物理洞察相结合”的编纂理念。我们力求在介绍严谨的数学推导的同时,不牺牲对核心物理思想的直观理解。 全书共分为六大部分,共二十章,结构如下: --- 第一部分:经典物理的终结与狭义相对论的诞生(约 150 页) 本部分首先回顾了经典电磁学(麦克斯韦方程组)和经典力学的基本框架,并指出其在高速运动和微观现象面前的局限性。 第一章:经典物理学的回顾与危机 经典力学的时空观及其在高速运动下的失效(伽利略变换的局限)。 黑体辐射问题与普朗克假设:能量量子化的萌芽。 光电效应与康普顿散射:光子概念的确立。 第二章:狭义相对论的原理与时空结构 狭义相对论的两个基本原理(光速不变原理与相对性原理)。 洛伦兹变换的详细推导及其几何意义。 时空间隔、四维矢量(四维动量、四维力)的引入。 相对论的动力学:质能关系 $E=mc^2$ 的深刻含义。 第三章:相对论的扩展与应用 动量和能量在相对论框架下的修正。 相对论性碰撞与粒子衰变分析。 粒子加速器中的相对论效应。 --- 第二部分:量子力学的基石(约 200 页) 本部分是全书的核心之一,详细介绍了量子力学的基本公设、数学形式化以及对微观世界的描述。 第四章:波粒二象性与不确定性原理 德布罗意波与物质波的概念。 海森堡不确定性原理的精确表述及其物理意义(不是测量误差,而是物理实在的内在属性)。 态矢量与希尔伯特空间:量子态的数学描述。 第五章:薛定谔方程与含时动力学 薛定谔方程的推导与基本假设。 一维势阱、势垒与隧穿效应的精确求解。 谐振子问题的求解:利用升降算符方法(代数方法)与级数解法(微分方程方法)的对比。 第六章:全同粒子与角动量 算符、对易关系与守恒定律。 轨道角动量与自旋角动量:角动量算符的代数结构。 泡利不相容原理:费米子与玻色子的区分。 二体问题与中心力:角动量在中心势场中的应用。 第七章:氢原子与微扰理论 氢原子的精确解:能级与波函数的物理图像。 时不依赖微扰理论:对精细结构(相对论修正与自旋-轨道耦合)的初步探讨。 简谐振子与微扰理论的应用案例。 --- 第三部分:广义相对论基础(约 130 页) 本部分从等效原理出发,引导读者理解引力如何被几何化描述,为现代宇宙学奠定基础。 第八章:等效原理与弯曲时空 等效原理的物理含义与思想实验。 曲线坐标下的物理学:协变导数、张量分析基础。 测地线方程:物体在弯曲时空中的运动轨迹。 第九章:爱因斯坦场方程 黎曼几何的关键要素:度规张量与里奇张量。 爱因斯坦-希尔伯特作用量简介。 爱因斯坦场方程的物理诠释:物质决定时空曲率,时空决定物质运动。 史瓦西解:非旋转、不带电黑洞的解及其视界。 --- 第四部分:从量子力学到量子场论(约 220 页) 本部分是连接非相对论量子力学与现代粒子物理学的桥梁,重点在于相对论性量子力学方程的建立和量子化过程。 第十章:相对论性量子力学 相对论性波方程的尝试:克莱因-戈登方程的局限性(负概率密度)。 狄拉克方程的构建:自旋的自然涌现。 狄拉克旋量与反粒子概念的提出(正负能谱的解释)。 第十一章:量子场论的粒子图像 经典场论的拉格朗日表述与正则动量。 玻色子场的二次量子化:产生算符与湮灭算符。 费米子场的二次量子化:用产生湮灭算符描述费米子。 粒子成为激发态:量子场论的本质。 第十二章:相互作用与微扰展开 相互作用绘景与时间演化算符。 费曼图与微扰展开:定则和可视化工具。 散射振幅的计算:以电子-电子散射为例。 --- 第五部分:量子电动力学(QED)简介(约 100 页) 本部分聚焦于第一个成功的量子场论——量子电动力学,并引入了重整化的初步概念。 第十三章:光子的产生与湮灭 QED 拉格朗日量与规范不变性。 电子与光子的耦合。 费曼规则(定则)的详细介绍与应用。 第十四章:散射过程与不可重整化 两点和三点绿色函数(关联函数)的物理意义。 高阶修正与紫外发散:量子场论面临的“无穷大”问题。 简要介绍重整化群的基本思想(仅作概念引入)。 --- 第六部分:粒子物理学与标准模型概述(约 50 页) 本部分作为现代物理学的展望,简要介绍了粒子物理学的最新进展和未解之谜。 第十五章:基本粒子与对称性 基本粒子分类:轻子、夸克与规范玻色子。 强相互作用与色荷:量子色动力学(QCD)的定性描述。 弱相互作用与宇称不守恒(宇称的破坏)。 第十六章:自发对称性破缺与希格斯机制 规范场论中的自发对称性破缺。 希格斯场的引入:赋予规范玻色子和费米子质量的机制。 标准模型的胜利与局限(引力、暗物质、暗能量)。 --- 本书特色 1. 深入的数学工具介绍: 虽然是导论性质,但对张量分析、群论(如 $SU(2), SU(3)$ 的基本结构)、狄拉克代数等必需的数学工具,均提供了清晰的物理动机和必要的背景介绍,而非仅仅作为公式罗列。 2. 重视物理直觉的培养: 针对狭义相对论的时空弯曲、量子力学的概率诠释、量子场论的粒子激发等抽象概念,配以大量的图示和启发性的思想实验,帮助读者建立直观的物理图像。 3. 平衡的难度跨度: 本书难度适中,前半部分(经典到量子力学)适合物理系大二、大三学生;后半部分(相对论、场论基础)则为高年级本科生或初级研究生提供了坚实的入门基础。 4. 丰富的习题与案例: 每章末尾设有不同难度的习题,从概念验证到复杂的计算推导,旨在巩固所学知识。 《现代物理学导论》不仅是一本教科书,更是一幅描绘二十世纪物理学辉煌成就的地图,引导读者穿越时空,领略人类对宇宙最深层规律的探索历程。

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读后感

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读完这本教材,我最大的感受是它在“严谨性”和“易读性”之间找到了一个完美的平衡点,这一点在处理不定积分那一章时体现得淋漓尽致。我之前接触的教材,在讲分部积分法或三角代换时,往往直接给出公式,对于公式背后的推导逻辑一带而过,导致我虽然会套用公式计算,但一旦题目稍微变化,我就完全无从下手。这本书则不然,它不仅详细展示了每一种积分技巧的来源和适用条件,更是在一些经典例题的求解过程中,穿插了对不同方法的比较分析,比如为什么在这个问题上用有理化更高效,而在另一个问题上应该优先考虑变量替换。这种“对比教学法”极大地提升了我对数学工具的理解深度,不再是孤立地记忆知识点。此外,这本书在插图的质量上也下了大功夫,特别是对多变量函数图像的呈现,很多复杂的曲面和立体图形,通过不同视角的投影图,让我得以清晰地感知其三维结构,这在纯粹的二维文字描述中是很难达成的效果。对于希望扎实掌握微积分基础,未来想在工程或理论领域深耕的读者来说,这本书绝对是首选的“内功心法”。

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我对这本书的实用价值给予高度评价,尤其是在处理那些看似抽象但实际应用极其广泛的“微分中值定理”和“泰勒公式”时。很多时候,我们只是被要求记住罗尔定理、拉格朗日中值定理的条件和结论,但这本书却花了大篇幅去解释这些定理在误差分析和函数逼近中的核心地位。比如,它非常清晰地展示了如何利用泰勒展开式来估计物理模型中的小量变化,这一点在我的专业课学习中简直是立竿见影的帮助。作者没有把这些知识点束之高阁,而是紧密地与实际工程问题挂钩,例如振动系统的稳定性分析,或是电路中的瞬态响应计算,都巧妙地引用了微积分的原理。这使得我不再觉得“我学高等数学有什么用”的困惑,因为书中的每一个理论工具都有清晰的“应用出口”。对于一个以应用为导向的本科生来说,这种紧密贴合未来工作需求的教学设计,是衡量一本教材是否优秀的黄金标准,而这本《高等数学(上册)(本科)》无疑是达到了极高的水准。

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这本书最让我感到惊喜的是它对数学史料的穿插引用,这绝对是市面上大多数硬核教材所缺乏的“人情味”。在讲到微积分的诞生和牛顿、莱布尼茨之间的争论时,作者没有简单地用几句话带过,而是用一个小小的“历史角注”板块,生动地描述了当时数学家们在概念形成过程中的挣扎与突破。这种叙事方式,让原本冷峻的数学公式仿佛有了温度和背景故事,让我意识到,这些定理并非一开始就是“真理”,而是经过了漫长的人类智慧的锤炼。这种人文关怀的融入,让我对高等数学的理解不再仅仅停留在计算层面,而是上升到了对科学思想史的探索。我开始思考,为什么是这样定义,而不是那样定义,这种思考的深度是单纯的习题训练无法给予的。这本书让我体会到了数学的创造性,而不仅仅是其工具性。对于那些对数学背后的哲学思考感兴趣的读者,这本书提供了非常宝贵的启发。

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说实话,我对很多数学教材的排版和字体设计都比较头疼,拿到这本《高等数学(上册)(本科)》时,最初的期望值并不高,但它的视觉体验确实让人眼前一亮。整个版面设计非常大气、清晰,页边距处理得当,给读者留下了足够的思考和批注空间,这对于习惯在书上做大量标记的我来说非常重要。更重要的是,公式的排版简直是艺术品,那些复杂的连分式和积分符号排列得井井有条,不同于我之前遇到的那种拥挤不堪的页面布局。作者在引入新概念时,会特意用不同的颜色和字体加粗来区分定义、定理和推论,使得知识点的层级关系一目了然,这极大地帮助了我在快速浏览和复习时快速定位关键信息。这种对细节的关注,体现了编者对学习者阅读体验的尊重。虽然内容本身是枯燥的数学,但通过这种精良的制作工艺,学习过程的痛苦感被有效稀释了许多,让人愿意沉下心来,细细品味每一个数学推理的精妙之处。

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这本《高等数学(上册)(本科)》简直是大学数学的“救星”,我本来对微积分这块儿一直是抱着一种敬而远之的态度,总觉得那些极限、导数、积分的符号看得我头晕眼花。然而,这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范。它不像有些教材上来就给你一堆抽象的定义,而是用非常贴近实际应用的例子作为引入,比如讲述斜率时,会用坡道的设计来解释导数的几何意义,这种方式一下子就拉近了理论与实践的距离。尤其是对“极限”这一核心概念的阐述,作者没有采取那种冷冰冰的 $varepsilon - delta$ 定义硬砸,而是用了大量的图示和直观的描述,让我花了大力气啃下来的概念,终于在脑海里形成了清晰的图像。书中的习题设计也极其巧妙,从基础的计算题到需要深入思考的应用题,难度梯度把握得恰到好处,做完每一章的练习,都感觉自己的数学思维被重新塑造了一遍,那种“豁然开朗”的感觉,是其他几本参考书都没能带给我的。我特别喜欢它在证明过程中的注释,很多关键步骤都会用小字标注出推理依据或者可能出现的思维误区,这对于自学或者基础薄弱的同学来说,简直是太贴心了,可以说,这本书极大地降低了我攻克高等数学的心理门槛。

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