Physics, Foundations and Applications pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Mcgraw-Hill College

作者:Robert Martin Eisberg

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1981-07

價格:USD 58.70

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780070190924

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 基礎物理
• 應用物理
• 大學物理
• 物理教材
• 科學
• 教育
• 理工科
• 物理學原理
• 力學

《宇宙的織錦：從量子到宏觀的探索》 一、 導言：我們身處的實在 我們的世界，從最微小的誇剋到最宏大的星係團，都遵循著一套深刻而優雅的自然法則。本書旨在引導讀者深入探尋這些法則，構建一個從微觀量子現象到宏觀宇宙演化的完整物理圖像。我們不會拘泥於繁瑣的數學推導，而是聚焦於核心概念的建立、物理直覺的培養以及這些理論如何精確地描述我們所觀察到的現象。 本書的核心理念是：物理學是理解“實在”的語言。我們將從經典物理學的基石齣發，逐步過渡到現代物理學的革命性成果，展示物理學思想的連續性與顛覆性。 二、 經典物理學的堅實基礎：秩序與和諧 1. 運動的定律：牛頓的遺産與拉格朗日-哈密頓的視角 我們將從艾薩剋·牛頓奠定的經典力學框架開始。重點在於理解力和運動之間的精確關係，以及動量、角動量等守恒量在不同參考係中的普適性。隨後，我們將引入更高級的分析力學方法——拉格朗日量和哈密頓量。這不僅是解決復雜力學問題的工具，更是現代物理學（特彆是場論和量子力學）概念的直接源頭。我們會探討保守係統、正則變換，以及哈密頓力學如何揭示瞭時間演化的內在對稱性。 2. 電磁場的交響麯：從靜電到光速 麥剋斯韋方程組是物理學中最美麗、最統一的理論之一。本章將詳述這四個核心方程如何將電、磁、光現象整閤成一個單一的電磁場理論。我們將深入探討靜電學（高斯定律）、靜磁學（安培定律）的幾何約束，以及法拉第感應定律揭示的動態關聯。最重要的是，我們將展示麥剋斯韋如何預言瞭電磁波的存在，並推導齣光速的精確數值。這部分內容將強調場作為物理實在的獨立性。 3. 熱力學與統計力學：無序中的秩序 熱力學描述瞭能量、溫度和熵宏觀性質之間的關係。我們將嚴格定義熱力學三大定律，特彆是熵的概念——它不僅是無序的度量，更是時間之箭的體現。隨後，我們將躍入統計力學。通過玻爾茲曼的視角，我們將看到宏觀的熱力學定律是如何從大量粒子（原子或分子）的微觀隨機運動中湧現齣來的。我們將分析理想氣體模型，理解統計平均如何替代對單個粒子的精確追蹤。 三、 現代物理學的黎明：舊秩序的瓦解 1. 能量的量子化：黑體輻射與普朗剋革命 經典物理學在解釋黑體輻射譜時遭遇瞭“紫外災難”。本章將聚焦於馬剋斯·普朗剋在1900年提齣的革命性假設：能量以不連續的“量子”形式發射和吸收。我們將探討這個假設的深遠影響，它標誌著量子時代的開端。 2. 光的粒子性與物質的波動性：波粒二象性 愛因斯坦的光電效應解釋鞏固瞭光子的概念，確立瞭光的粒子性。然而，德布羅意隨後提齣物質波（如電子）也具有波動性，這在電子衍射實驗中得到瞭證實。我們將詳細剖析波粒二象性這一深刻的哲學和物理學難題，理解其在不同實驗情境下的錶現。 3. 時空的相對性：狹義與廣義的變革 狹義相對論徹底顛覆瞭我們對時間和空間的傳統觀念。我們將審視愛因斯坦的兩個基本公設，並推導齣洛倫茲變換。重點將放在時間膨脹、長度收縮以及著名的質能等價關係 $E=mc^2$ 上。 隨後，我們將進入廣義相對論的殿堂。廣義相對論將引力解釋為時空幾何的彎麯，而非一種“力”。我們將討論測地綫、引力時間延遲，以及廣義相對論在解釋水星近日點進動和引力透鏡效應中的成功。 四、 量子力學的核心：概率與不確定性 1. 薛定諤方程：粒子的波函數 量子力學的核心工具是薛定諤方程，它描述瞭波函數 $Psi$ 隨時間如何演化。我們將詳細分析波函數的概率詮釋（玻恩定則），並研究一維勢阱、無限深勢壘等基本模型，理解量子隧穿效應。 2. 哥本哈根詮釋與不確定性原理 本章將深入探討量子力學的核心哲學爭議。我們將闡釋算符、本徵值和測量過程的概念。海森堡的不確定性原理不僅是實驗技術的限製，更是自然界的基本屬性——我們無法同時精確確定粒子的位置和動量。我們將通過對雙縫實驗的深入剖析，體會量子疊加態的奇特性質。 3. 自鏇與全同粒子：量子統計 我們將引入粒子的內在角動量——自鏇，並理解它如何區分費米子（遵循泡利不相容原理）和玻色子。這直接導緻瞭電子在原子中的排布規則，以及費米-狄拉剋統計和玻色-愛因斯坦統計在描述物質性質中的關鍵作用。 五、 結構與統一的嘗試 1. 原子與分子：量子世界的可視化 我們將應用量子力學原理來解釋原子結構，從玻爾模型到更精確的薛定諤方程解（氫原子）。重點討論電子軌道的概念、能級結構，以及原子如何通過量子化的規則結閤成分子，形成化學鍵。 2. 凝聚態物理的復雜性：從晶體到超導 在宏觀尺度上，大量原子的集體行為産生瞭全新的物理現象。我們將探討晶體結構中電子的能帶理論，解釋導體、半導體和絕緣體的本質區彆。隨後，我們將介紹宏觀量子現象的典範——超導性，探討其背後的BCS理論（如果適用，將簡要介紹其理論框架）。 3. 標準模型：粒子物理學的地圖 本章將概述我們目前對基本粒子和基本相互作用（強力、弱力、電磁力）的最佳描述——粒子物理學的標準模型。我們將介紹誇剋和輕子傢族，以及傳遞力的玻色子。最後，我們將探討希格斯機製如何賦予基本粒子靜止質量，並展望超越標準模型的可能方嚮，如引力與其他力的統一。 總結：未完的探索 物理學是一項持續進行的探險。本書的終點，也是下一階段思考的起點。通過構建從經典到量子的連續知識體係，我們希望讀者能夠領略到自然界令人敬畏的統一性與無限的復雜性，並為理解未來物理學的突破做好思維上的準備。本書的價值不在於提供所有答案，而在於教會讀者如何提齣正確的問題。

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這本書的排版和視覺設計堪稱典範，這對於提升閱讀體驗至關重要，尤其是在處理復雜圖錶和數學符號時。頁麵的留白處理得非常恰到好處，既保證瞭信息密度，又避免瞭視覺疲勞。圖錶的清晰度和準確性是專業書籍的生命綫，而本書在這方麵做得非常齣色。例如，在熱力學章節中，對熵增過程的示意圖，不僅標注清晰，而且色彩的運用也極具啓發性，幫助我立刻捕捉到瞭係統無序化的趨勢。此外，書中的“延伸閱讀”和“思考題”部分的質量也極其高。思考題往往不是簡單的數值計算，而是需要結閤多個章節知識點進行綜閤分析的開放性問題，極大地鍛煉瞭我的批判性思維和解決復雜問題的能力。可以說，這本書從觸感到內容組織，處處體現齣對讀者體驗的尊重和對學術嚴謹性的堅持。

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這本《物理學：基礎與應用》的書簡直是為我量身定做的！我一直覺得物理學是個深奧莫測的領域，每次翻開教材，那些密密麻麻的公式和抽象的概念都能讓我望而卻步。但是這本書的敘述方式非常親切自然，仿佛一位經驗豐富的老師在我耳邊娓娓道來。它沒有一開始就堆砌復雜的數學推導，而是從我們日常生活中的現象入手，比如為什麼天空是藍色的，或者拋體運動的軌跡是如何形成的。作者巧妙地將這些看似不相關的日常觀察串聯起來，展現齣物理規律的普適性和內在美。特彆是關於力學的部分，講解得深入淺齣，插圖和實例都極為貼閤現代生活，讓我真正理解瞭牛頓定律不僅僅是教科書上的死知識，而是支撐著我們整個宏觀世界的基石。對於那些希望打下堅實基礎，又不願被枯燥理論束縛的初學者來說，這本書無疑提供瞭一個極佳的入門路徑，它成功地將“科學的嚴謹”與“理解的樂趣”完美地結閤在瞭一起，那種豁然開朗的感覺，真是太棒瞭。

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我必須強調這本書在連接基礎物理學與前沿工程應用方麵的獨到之處。很多教材在講完基礎定律後就戛然而止，留下讀者對“這有什麼用”感到睏惑。《物理學：基礎與應用》則不然，它係統地設置瞭多個“跨界應用案例”，例如在半導體物理的介紹之後，緊接著就詳細解析瞭晶體管的工作原理及其在現代計算中的核心地位；在光學章節，它深入探討瞭激光技術的原理和在精密製造中的作用。這種關聯性使得學習不再是一個孤立的過程，而是讓我清晰地看到物理學是如何驅動技術革命的。它激勵我不僅僅停留在理解“是什麼”，更要去探究“如何做”和“為什麼這樣做更有效”。對於理工科學生或者希望將物理知識應用於實際工作的專業人士來說，這本書提供瞭一個從理論深度到實踐廣度的無縫過渡橋梁，其應用價值是無可估量的。

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我花瞭大量時間研究瞭這本書中關於電磁學的章節，坦率地說，這部分內容的組織結構和深度遠超我的預期。很多同類書籍在處理麥剋斯韋方程組時，往往直接給齣復雜的微分形式，讓人感到無所適從，但《物理學：基礎與應用》采取瞭循序漸進的策略。它首先用矢量分析的直觀圖像幫助讀者建立場概念，然後纔過渡到嚴格的數學錶達。更令人稱道的是，它在理論闡述後緊接著安排瞭大量的“應用聚焦”模塊，詳細探討瞭從無綫電通信到醫學成像技術中電磁學原理的具體應用。這種“理論—應用”的交替模式，極大地增強瞭學習的內在驅動力。我特彆喜歡它對曆史發展的梳理，它沒有把科學發現描繪成一蹴而就的奇跡，而是展現瞭先驅者們在實驗與理論的反復拉鋸中如何最終確立現代物理框架的過程，這使得知識點不僅僅是知識點，而更像是一場人類智慧的史詩。

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對於一個追求知識深度和廣度的讀者而言，這本書在量子物理和相對論的處理上展現齣的平衡性令人印象深刻。很多科普讀物為瞭追求趣味性而犧牲瞭理論的精確性，而一些專業教材又過於偏重數學模型而忽略瞭概念的哲學意義。然而，《物理學：基礎與應用》在這兩者之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它沒有迴避量子力學的反直覺性，而是通過對波函數、不確定性原理的細緻剖析，幫助讀者建立起對微觀世界的初步認知框架。在相對論部分，作者沒有滿足於僅僅介紹質能方程，而是深入探討瞭時空彎麯如何影響我們對宇宙的宏觀理解。我尤其欣賞它對實驗證據的強調，無論是光電效應還是宇宙微波背景輻射，每一個理論結論背後都有堅實的實驗支撐，這讓抽象的物理概念變得觸手可及，也極大地提升瞭我對現代物理學的信心。

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