Modern Physics for Scientists and Engineers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Brooks Cole

作者:Stephen T. Thornton

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2005-3-25

价格:USD 235.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780534417819

丛书系列:

图书标签:

物理学
现代物理
科学
工程
量子力学
相对论
固体物理
统计物理
电磁学
光学

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具体描述

In addition to featuring the latest discoveries, MODERN PHYSICS presents a contemporary and comprehensive approach to physics with a strong emphasis on applications. The authors discuss the experiments that led to key discoveries in order to illustrate the process behind scientific advances and to give students a historical perspective. The text features a flexible organization that allows instructors to select and teach topics in a preferred sequence without compromising the student's learning experience. A sound theoretical foundation in quantum theory is included to help physics majors succeed in their upper division courses.

宇宙的编织：从宏观到微观的物理学探索图书名称：《宇宙的编织：从宏观到微观的物理学探索》作者：杰出物理学家团队出版信息： [此处可虚构出版年份和出版社] 图书定价： [此处可虚构价格] --- 导言：重塑我们对实在的认知本书旨在引导读者穿越经典物理学的边界，进入一个由相对论和量子力学所定义的、更为奇特而深刻的物理实在。我们生活在一个看似稳定、遵循牛顿定律的世界中，然而，当我们深入探究极高速的运动、极微小的尺度以及宇宙的起源与命运时，会发现那些熟悉的直觉和经验法则逐渐失效。《宇宙的编织》并非一本教科书，而是一部详尽的、面向对现代物理学有浓厚兴趣的科学爱好者、本科生和非专业研究人员的导览手册。它摒弃了繁复的数学推导，转而聚焦于核心概念的物理图像、历史背景的铺陈以及它们对当代科技和哲学思考的深远影响。本书的核心目标是建立一个连贯的叙事框架，将十九世纪末遗留下的“经典危机”直至当前前沿研究的脉络清晰地展现出来。第一部分：相对论的革命——时空观念的颠覆相对论，作为二十世纪物理学的两大支柱之一，彻底重塑了我们对时间、空间、质量和能量的理解。本部分将系统地梳理爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的精髓。第一章：经典物理的终结与光速的谜团本章追溯了迈克尔逊-莫雷实验的重大发现，即光速在所有惯性参考系中保持不变的惊人事实。我们将探讨伽利略变换如何无法调和电磁学定律与光速不变性之间的矛盾。随后，我们将深入剖析洛伦兹变换的几何意义，解释“同时性”的相对性如何导致时间膨胀和长度收缩。第二章：狭义相对论：能量与质量的等价性重点解析著名的质能方程 $E=mc^2$。我们不仅会讨论它在核能释放中的直接应用，更会探究质量不再是永恒不变的量，而是能量的一种高度集中的体现。本章将描绘四维时空（闵可夫斯基空间）的结构，并解释相对论动量和相对论能量的精确形式。第三章：引力的几何化：广义相对论的宏伟构想本部分的核心在于理解引力不再是牛顿所描述的“超距作用力”，而是时空本身的弯曲。我们将阐释等效原理——引力效应与加速度效应的不可区分性。随后，读者将接触到爱因斯坦场方程的直观物理意义：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。本章将通过对水星近日点进动、光线在恒星附近弯曲的观测证据，确立广义相对论的地位。第四章：宇宙学的疆界从广义相对论的框架出发，我们自然延伸至宇宙尺度。本章将讨论弗里德曼方程组的物理含义，描绘一个动态的、膨胀的宇宙模型。我们还将回顾宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其对大爆炸模型的强有力支持，并初步探讨黑洞——时空奇点——的形成和基本特性。第二部分：量子的觉醒——微观世界的奇异法则如果说相对论改变了我们对“大”的理解，那么量子力学则彻底颠覆了我们对“小”的认知。本部分将循序渐进地引入量子论的核心概念，揭示一个充满概率和不确定性的微观世界。第五章：旧量子论的萌芽与黑体辐射本章始于对经典物理在解释黑体辐射谱时遇到的“紫外灾难”的描述。普朗克的能量量子化假设 $(E=h u)$ 是一个革命性的开端。我们将探讨光电效应如何确立了光的粒子性（光子），以及康普顿散射如何进一步巩固了这一观点。第六章：波粒二象性与物质波量子论的精髓在于其核心悖论：粒子既是波又是粒子。本章将详述德布罗意的物质波假设，并通过电子衍射实验来展示电子（传统意义上的粒子）所表现出的波动性。我们将探讨双缝实验在量子尺度下的迷人景象，以及测量行为对系统状态的干预。第七章：薛定谔方程的统治本章聚焦于量子力学的核心数学表述——薛定谔方程。我们不深入复杂的算符代数，而是侧重于波函数 $Psi$ 的物理诠释：它代表着粒子在特定位置出现的概率幅。我们将探讨定态薛定谔方程在无限深势阱和有限势垒等基本模型中的应用，并清晰阐述量子隧穿效应的奇特现象。第八章：不确定性、叠加态与测量问题海森堡的不确定性原理是量子世界中无法回避的限制。本章将解释位置和动量（以及能量和时间）的测量精度之间的根本性制约，它源于波的固有特性而非测量仪器不够精密。此外，我们将深入讨论量子叠加态的概念——一个系统可以同时处于多种可能状态的奇特状态，并探讨“测量”如何导致波函数的坍缩，将概率世界转化为我们可观测的确定性结果。第三部分：超越标准模型——核子、粒子与统一的尝试现代物理学的研究深入到原子核内部，探索构成物质的基本粒子及其相互作用力。本部分将构建粒子物理学的图景，并展望统一场论的前景。第九章：原子核的结构与核能本章介绍原子核的构成——质子和中子。我们将分析强核力的本质，它如何克服质子间的电磁排斥力来束缚核子。读者将了解到核衰变的几种主要形式（阿尔法、贝塔、伽马衰变），以及核裂变和核聚变在能源和武器技术中的应用原理。第十章：基本粒子家族的盛宴进入粒子物理学的微观领域，我们开始认识到质子和中子并非基本粒子。本章将介绍夸克模型，阐述强子（如质子、中子）由夸克和胶子构成。随后，我们将概述粒子物理学的标准模型，介绍费米子（物质粒子，如电子、夸克）和玻色子（力载子，如光子、W和Z玻色子）。第十一章：相互作用力的统一与希格斯机制自然界存在四种基本力：引力、电磁力、强核力和弱核力。本章探讨物理学家如何成功地将电磁力和弱核力统一为电弱力。最后，我们将讨论标准模型中一个至关重要的缺失环节——希格斯场和希格斯玻色子，它们为基本粒子提供了质量的起源。第十二章：前沿展望：量子引力与弦理论的幽灵本书以对未来物理学的探索收尾。面对广义相对论（宏观）与量子力学（微观）在黑洞奇点和宇宙大爆炸等极端情形下的不兼容性，构建量子引力理论成为物理学的圣杯。我们将简要介绍弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等主流尝试，让读者对当前物理学研究的前沿方向和未解之谜（如暗物质和暗能量）有一个宏观的认识。结语：科学的谦逊与永恒的好奇心《宇宙的编织》试图证明，科学的进步并非是简单地累积事实，而是一个不断推翻既有框架、构建更优越模型的迭代过程。从亚里士多德到爱因斯坦，再到薛定谔，每一次跃进都伴随着对人类直觉的挑战。本书希望激发读者对这个既宏大又精微的宇宙保持永恒的好奇心，认识到我们对实在的理解永远处于动态的、开放的探索之中。