物理学导论

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出版者:西安交通大学
作者:查新未
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2007.09
价格:22
装帧:
isbn号码:9787560525426
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

宇宙的低语:从原子到星辰的宏大叙事 一、引言:探寻万物之本源 人类的好奇心,如同宇宙中永恒的脉冲,驱使着我们不断向外和向内探索。我们仰望星空,试图理解那无垠黑暗中闪耀的规律;我们深入物质的微观结构,渴望揭示构成世界的最基本单元。本书并非一部教科书,它更像是一场精心策划的漫游,带领读者穿越时空,领略自然界最深刻、最令人敬畏的现象。我们旨在描绘一幅宏大的图景,从基本粒子的喧嚣到星系团的静默,展现物理学如何作为理解宇宙运行机制的通用语言。 二、第一部分:实在的基石——经典物理学的辉煌与局限 在进入现代物理学的迷宫之前,我们必须尊重那些奠定了我们理解基础的经典支柱。本部分将从运动的本质出发,探究亚里士多德到牛顿构建的宏伟框架。 1. 运动的几何学:力学与平衡的艺术 我们将深入分析牛顿三大定律,它们不仅是计算火箭轨迹的数学工具,更是描述宇宙中一切宏观物体相互作用的哲学宣言。重点探讨动量守恒的普适性,以及能量如何在不同形式间转换。特别关注拉格朗日和哈密顿力学,揭示如何用更优雅、更抽象的数学结构来描述系统的演化,为后续量子理论的概率解释埋下伏笔。我们将审视简谐振动、天体力学中的轨道稳定性问题,以及复杂系统中混沌现象的初现端倪。 2. 场的召唤:电磁学的交响乐 电与磁,这对曾经被视为分离力量的现象,在法拉第和麦克斯韦的手中融合成一个统一的、优雅的框架。我们将详细阐述麦克斯韦方程组的深远意义——它们不仅统一了电学、磁学和光学,更预言了光本身就是一种电磁波。我们不会止步于基础的库仑定律和安培定律,而是会探讨电磁场在物质内部的传播、波的偏振、辐射的产生及其在现代技术中的隐秘应用。同时,本章也将指出经典理论在解释黑体辐射和光电效应时的明显“紫外灾难”,为我们转向量子世界敲响警钟。 3. 热的逻辑:熵与时间之箭 热力学是关于宏观世界不可逆过程的科学。我们将聚焦于热力学第二定律——熵增原理,探讨它如何赋予时间一个明确的方向性。理解热力学第三定律如何界定绝对零度的不可达到性,以及统计力学如何将微观粒子的随机运动与宏观的热力学定律联系起来。我们将探讨相变现象的复杂性,以及在信息论和宇宙学中对“熵”概念的延伸解读。 三、第二部分:微观世界的革命——量子力学的奇异性 当经典物理学的巨轮驶入二十世纪初,面对微观世界时,它开始失速。本部分将带领读者体验物理学史上最深刻、最反直觉的范式转变。 1. 量子的诞生与波粒二象性 我们将追溯普朗克对能量量子化的首次假设,爱因斯坦对光子概念的确认,以及玻尔原子模型的半经典解释。核心在于德布罗意提出的物质波概念,以及著名的双缝实验——这个实验是理解物理实在本质的关键节点。我们将探讨如何用波函数来描述粒子的状态,以及波函数的概率解释。 2. 海森堡的幽灵:不确定性与叠加态 不确定性原理并非测量技术的限制,而是宇宙内在的根本属性。我们将详细剖析动量和位置之间的互补关系,以及能量与时间的不确定性。随后,我们将进入量子力学的核心——薛定谔方程,并讨论叠加态的奇特现象。从薛定谔的猫的佯谬出发,我们将探讨测量的本质,以及波函数“坍缩”的解释难题。 3. 纠缠的魔网:非定域性与量子信息 量子纠缠是爱因斯坦所说的“鬼魅般的超距作用”。本部分将深入解析贝尔不等式及其实验验证,证明量子关联的非定域性是真实存在的。我们将探讨EPR佯谬的真正含义,并展望量子计算和量子加密技术对未来信息处理方式的颠覆性潜力。 四、第三部分:时空与宇宙的宏大结构 物理学的探针不仅深入微观,也投向了最宏大的尺度,重新定义了我们对时间、空间和引力的理解。 1. 相对性革命:时空的交织 我们将从狭义相对论出发,探讨光速不变原理如何重塑了同时性、长度和时间的观念,引入洛伦兹变换。随后,我们将转向爱因斯坦的广义相对论,理解引力不再是牛顿的“力”,而是时空弯曲的表现。我们将讨论水星近日点的异常进动、光线在引力场中的弯曲,以及引力时间延迟效应的验证。 2. 黑洞、引力波与时空极限 广义相对论的极端预言——黑洞——将是本章的焦点。我们将解析史瓦西半径、事件视界和奇点,理解物质在引力坍缩下的终极命运。随后,我们将探讨引力波的理论预测,以及LIGO等探测器如何捕捉到遥远黑洞合并产生的时空涟漪,为我们打开了“聆听”宇宙的新窗口。 3. 宇宙的演化:从大爆炸到暗能量 我们将概述现代宇宙学的标准模型——Lambda-CDM模型。从宇宙微波背景辐射的发现,到宇宙膨胀的加速——哈勃定律的最新修正,我们将勾勒出宇宙的诞生、演化和未来命运。特别关注暗物质和暗能量这两个占据宇宙绝大部分质量和能量的神秘成分,它们是当前物理学面临的最重大挑战,迫使我们重新审视引力、粒子物理学乃至时空本身的本质。 五、结论:未竟的探索与统一的渴望 本书的终点,正是新一轮探索的起点。我们将简要回顾当前物理学的未解之谜:量子引力问题、标准模型的局限性、费米子的质量来源,以及如何将描述微观世界的量子场论与描述宏观世界的广义相对论统一起来。我们希望读者在合上书页时,感受到一种深刻的敬畏:我们所掌握的知识虽然浩瀚,但在宇宙的尺度上,我们仍处于认识的黎明。理解世界,是一个永无止境的旅程。

作者简介

查新未,教授,男,汉族,生于1957年12月,陕西省兰田县人。1982年毕业于陕西师范大学物理系,获得学学士学位,同年毕业后留校任教。1983年至1984年曾在中国科学院物理研究所进修学习,1984年至1986年曾在中国科技大学固体物理研究生班学习,1993年晋升为副教授,1994年至今,在西安邮电学院从事教学与量子通信的科研工作。

多年来,先后为研究生和本科生开设《量子力学》、《光纤通信原理》、《光学》、《激光原理》、《量子光学》等多门课程。先后与北京大学、清华大学、西安交通大学等名校老师合作,在科学出版社、电子工业出版社、西安电子科技大学出版社出版《普通物理、大学物理经典名题名师解析》、《物理学》、《现代广播网络技术及其应用》等教材及教学指导书籍。1991年曾获陕西师范大学教学质量优秀奖。2005年获西安邮电学院优秀教师。

主要研究集中在量子信息方面,并取得一定的成绩,相关论文已发表在权威期刊《Physics. Review. A》, 《Physics. Letter. A》上.另外在《Commun. Theor. Phys.》《Modern Physics Letters》、《Optics Communications》、《物理学报》《中国激光》、《光子学报》、《西安交通大学学报》、《西北大学学报》、《量子电子学报》等学术期刊上发表科研论文80多篇。其中SCI, EI检索20多篇。并于1991年获陕西省自然科学优秀论文奖;2005年获陕西省陕西省高等学校科学技术三等奖。

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格非常适合初学者,有一种令人放松的亲切感,像是邻家学长在给你讲解难题。它避免了任何故作高深的术语堆砌,即便是首次接触热力学或电磁学概念的读者,也能很快找到切入点。我尤其欣赏它在跨学科连接上的努力。比如,在介绍熵的概念时,作者并没有仅仅局限于宏观的热力学定义,而是立刻将其与信息论中的“信息熵”建立了联系,展示了物理学概念的普适性和美感。这种“举一反三”的教学方法,极大地拓宽了我的知识边界。读这本书时,我很少需要频繁地查阅字典或额外的参考资料,因为作者总能在首次提出新概念的同时,给出最直观、最易于记忆的类比。它成功地将一个通常被认为难以掌握的领域,转化成了一场富有启发性的智力探索之旅。

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我对这本书中对现代物理学前沿领域的介绍感到非常惊喜和满意。很多入门级的读物在讲到相对论或量子力学时,通常会因为篇幅限制而流于表面,难以抓住精髓。然而,这本书却敢于深入探讨这些“硬核”概念,并且找到了一个极佳的平衡点。它既没有陷入过于深奥的数学陷阱,也没有用过于简化的比喻来稀释物理图像。比如,在解释量子纠缠时,作者巧妙地引入了贝尔不等式的思想实验,而不是仅仅停留在波函数坍缩的描述上,这让读者能更深刻地理解量子力学在哲学层面带来的冲击。对于一个渴望了解物理学发展方向的读者来说,这本书提供了一个扎实可靠的跳板,让我对接下来的专业学习充满了期待。它展现了一种对未知领域探索的勇气和清晰的逻辑梳理能力。

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这本关于微积分的书简直是为我量身定做的!我一直觉得那些复杂的公式和概念让人望而却步,但作者的讲解方式简直像一位耐心又高明的私人教师。他不是简单地堆砌定理和证明,而是非常注重概念的引入和直观理解。比如,在讲解极限的时候,他不是直接抛出ε-δ语言,而是通过实际生活中的例子,比如追赶一个移动物体,来形象地阐述“无限接近”的含义。那种由浅入深、层层递进的逻辑构建,让我这个数学基础相对薄弱的人,也能逐步建立起对微积分核心思想的信心。书中的习题设计也极其巧妙,从基础的计算练习到更具挑战性的应用题,难度梯度设置得非常合理,让你在不断练习中巩固知识点,而不是感到挫败。更让我赞赏的是,书中对历史背景的穿插介绍,让我明白了这些数学工具是如何在科学发展中应运而生的,这极大地增加了学习的趣味性和深度。读完前几章,我已经能以一种全新的视角去看待变化率和面积的计算问题了。

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这本书在实验设计和数据分析的实操性上,绝对是同类书籍中的佼佼者。很多理论书籍讲完原理就戛然而止,留给读者的只有一堆束之高阁的公式。但这本书不同,它花了大量的篇幅来指导读者如何真实地操作仪器、如何识别和量化误差。书中对不确定性分析的讲解细致入微,从随机误差到系统误差的区分,再到如何用最小二乘法拟合数据,每一步都有清晰的图例和算例支撑。我尝试按照书中的步骤去复现书中所描述的某个简单的光电效应实验,发现即便是最基础的测量,其中蕴含的科学严谨性也需要细致考量。作者反复强调“测量即认识”,这种实证精神贯穿始终。对于理工科学生来说,这本书提供的不仅仅是知识,更是一套严谨的科学思维训练,让我明白,一个好的物理学家必须同时是一个细致入微的实验家。

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说实话,我本以为这是一本枯燥的理论教材,没想到它在语言风格上竟然如此富有文采和启发性。作者的行文流畅自然,很少有那种生硬的学术腔调,反而读起来像是在进行一场深入的哲学思辨。他不仅仅是在教授知识,更像是在引导我们思考物理学的本质和方法论。例如,在讨论经典力学框架时,他引入了对“绝对空间”和“时间”的深刻反思,并巧妙地将其与牛顿的时代背景联系起来。这种宏观的视角让我不再局限于公式的推导,而是开始思考这些公式背后的世界观。书中的排版和插图也处理得非常到位,那些精美的示意图不仅仅是辅助理解,本身就具有很高的艺术价值,让阅读过程成为一种享受。我特别喜欢其中一些留白的处理,让人有时间消化刚接触到的信息,而不是被密集的文字压垮。这本书更像是一部引人入胜的科学史诗,而非单纯的工具书。

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