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作者:Patino, Pedro

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價格:217.00 元

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isbn號碼:9780757555008

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• 化學基礎
• 化學原理
• 普通化學
• 入門教材
• 大學化學
• 化學導論
• 基礎化學
• 化學學習
• 科學教育
• 教材

物理學的基石：深入探索宏觀與微觀世界的統一 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的物理學基礎知識體係，涵蓋從宏觀經典力學到微觀量子現象的廣闊領域。我們聚焦於物理學的基本原理、核心概念及其在現實世界中的應用，緻力於搭建一座連接理論與實踐的堅實橋梁。 第一部分：經典力學的恢弘敘事 (The Grand Narrative of Classical Mechanics) 本部分將從牛頓的運動定律齣發，係統地構建經典力學的理論框架。我們將超越簡單的力與運動分析，深入探討能量、動量以及角動量等守恒定律的深刻內涵。 1. 運動學的精確描繪： 我們將詳細解析描述物體運動的數學工具，包括位移、速度和加速度的矢量特性。特彆關注麯綫運動中的切嚮和法嚮加速度，以及在不同參考係（慣性係與非慣性係）中觀察到的錶觀力現象。 2. 動力學的基礎： 重點解析牛頓第二定律的嚮量形式，並將其應用於復雜的係統，如多體問題和約束運動。我們將引入“力”的本質理解，區分不同類型的力（引力、彈力、摩擦力）及其數學模型。 3. 能量與守恒： 功的概念是能量轉化的核心。我們將深入探討動能、勢能（引力勢能、彈性勢能）的定義，並利用能量守恒定律解決看似復雜的動力學問題。勢能麵分析將成為理解係統穩定性的關鍵工具。 4. 剛體動力學與轉動： 經典力學的敘事在引入轉動時變得更加豐富。本章將定義轉動慣量、力矩，並推導齣角動量守恒定律。對陀螺儀和進動現象的分析，將展示這些抽象概念在實際工程中的巨大威力。 5. 振動與波的韻律： 簡諧振動（SHM）是物理學中最基本、最普適的周期性運動模型。我們將詳細分析彈簧振子和單擺的運動方程，引入阻尼振動和受迫振動，並探究共振現象的物理機製。隨後，我們將過渡到波動的世界，討論機械波的傳播特性、疊加原理、乾涉與衍射現象。 6. 狹義相對論的革命： 經典力學在接近光速時失效。本章將基於兩條基本假設（光速不變原理和相對性原理），推導齣洛倫茲變換。由此衍生齣的時間膨脹、長度收縮、質速關係以及質能方程 ($E=mc^2$)，徹底顛覆瞭絕對時空觀。 第二部分：場論與電磁學的交響 (The Symphony of Fields and Electromagnetism) 電磁學是描述自然界除引力外最基本相互作用的理論。本部分將從靜電現象齣發，逐步構建麥剋斯韋方程組這一物理學的奇跡。 1. 靜電學基礎： 電荷的性質、庫侖定律是靜電學的起點。我們將引入電場強度和電勢的概念，並使用高斯定律簡化對稱性電荷分布的計算。電偶極子在電場中受到的力和力矩分析，將為理解介質特性打下基礎。 2. 電容與導體： 詳細探討導體在靜電平衡下的行為，分析電容器的結構與儲能原理。介質的極化現象，包括相對介電常數和電位移場的引入，是深入理解電磁場的重要一步。 3. 恒定電流與磁場： 歐姆定律和電阻的概念是電路分析的基礎。進入磁場領域，我們將討論畢奧-薩伐爾定律和安培環路定律，用於計算穩恒電流産生的磁場。洛倫茲力定律將我們帶入帶電粒子在磁場中運動的動力學描述。 4. 電磁感應與激勵： 法拉第電磁感應定律揭示瞭變化的磁場如何産生電動勢，這是發電機和變壓器工作的核心。我們將深入分析楞次定律，理解感應電流的方嚮性。 5. 麥剋斯韋方程組的統一： 本章是電磁學的高潮。我們將引入麥剋斯韋的“位移電流”概念，最終整閤四大基本方程。電磁場理論的最終成果——電磁波的預測與性質（傳播速度等於光速），將經典電磁學與狹義相對論緊密聯係起來。 6. 交流電路與電磁波的發射： 分析RLC串並聯電路的阻抗、相移和功率，尤其關注諧振現象。最後，我們將探討電磁波的産生、輻射過程，以及電磁波譜的廣闊範圍。 第三部分：熱力學與統計物理的微觀詮釋 (Thermodynamics and Statistical Mechanics: A Microscopic Interpretation) 本部分將視角從宏觀可觀測的溫度、壓力和體積，轉嚮微觀粒子（原子、分子）的隨機運動，從而解釋宏觀定律的統計起源。 1. 熱力學的基本定律： 零定律確立瞭溫度的概念。第一定律是能量守恒在熱過程中的錶達。我們將詳細分析理想氣體的內能、比熱容，並區分絕熱、等溫、等壓等過程。 2. 熵與不可逆性： 熱力學第二定律引入瞭熵（Entropy）這一描述係統混亂程度的物理量。我們將探討卡諾循環的效率極限，理解熱力學第三定律的含義，並認識到熵增原理是自然界演化的根本方嚮。 3. 理想氣體的動理學理論： 利用統計方法推導氣體的宏觀性質。我們將計算氣體分子平均速率、方均根速率，並將宏觀壓力與微觀碰撞頻率聯係起來，展示統計平均的強大力量。 4. 分子速率分布： 介紹麥剋斯韋-玻爾茲曼分布，分析不同溫度下分子速度的分布形態，並解釋蒸發、擴散等現象的微觀機製。 5. 統計力學的橋梁： 介紹配分函數（Partition Function）的概念，將其作為連接微觀能級和宏觀熱力學量（如自由能）的關鍵數學工具。 第四部分：現代物理學的黎明 (The Dawn of Modern Physics) 隨著經典物理學的局限性暴露，本部分將引導讀者進入20世紀的物理學革命，理解原子、光子和物質波的本質。 1. 黑體輻射與能量量子化： 經典物理對黑體輻射的預測（瑞利-金斯定律的“紫外災難”）促使普朗剋引入能量量子化的假設 ($E=h u$)，這是量子理論誕生的標誌。 2. 光的粒子性： 通過對光電效應和康普頓散射的分析，我們將確鑿地證明光的粒子性——光子理論，並確定普朗剋常數（$h$）的實驗值。 3. 原子結構與能級： 介紹盧瑟福的原子核模型及其不穩定性。波爾模型雖然不完美，但成功解釋瞭氫原子光譜的規律，引入瞭電子軌道量子化和能級躍遷的概念。 4. 波粒二象性： 德布羅意提齣物質波的假設，認為一切物質都具有波動性。電子衍射實驗（如戴維孫-革末實驗）證實瞭這一猜想，確立瞭波粒二象性的基本原理。 5. 量子力學的初步： 介紹波函數的概念（$Psi$），理解其概率解釋（玻恩定則）。我們將簡要討論定態薛定諤方程在綫勢阱、階梯勢等基本模型中的應用，並理解量子化能級和隧穿效應的奇特現象。 本書的敘事結構旨在強調物理學知識的內在邏輯和連續性，從最直觀的宏觀運動，過渡到精密的場論，最終揭示微觀世界的奇特規律。通過大量的例題和概念辨析，讀者將能夠建立起一個紮實、連貫且充滿洞察力的物理學知識框架。

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這本書的封麵設計初看之下頗為樸實，沒有那種抓人眼球的炫酷排版，但內頁的質感卻讓人眼前一亮。紙張的選擇似乎是經過深思熟慮的，墨水在上麵暈染得恰到好處，即便是最復雜的化學結構圖，綫條也清晰銳利，不會有模糊不清的感覺。我尤其欣賞它在內容組織上的匠心。它似乎並不想用那些艱澀難懂的術語把你一下子推到深淵裏去，而是采取瞭一種循序漸進的“階梯式”教學法。從最基礎的原子模型講起，每推進一個章節，都會用生活中的實例來佐證理論的可靠性。比如，講解酸堿平衡時，作者竟然引入瞭釀酒過程中pH值的微妙變化，這種將宏大理論與日常經驗巧妙結閤的方式，極大地降低瞭初學者的畏難情緒。可以說，這本書就像一位經驗豐富的導師，他深知你卡在哪裏，然後耐心地為你鋪平前方的障礙，讓你在不知不覺中掌握瞭原本認為高不可攀的知識點。讀完前三分之一，我感覺自己對化學的認知不再是零散的碎片，而是一個有機的整體，每個概念都找到瞭它在整體框架中的準確位置。

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這本書的真正價值，我認為體現在它對“跨學科連接”的深度挖掘上。許多基礎化學書讀完後，你依舊會感覺化學是一個孤立的學科，與物理、生物學之間存在著明顯的鴻溝。但這本書在這方麵做得尤為齣色。它在介紹分子間作用力時，會自然而然地銜接到生物大分子（如蛋白質摺疊）的穩定性問題；而在討論有機閤成反應的立體選擇性時，它又穿插瞭對過渡態理論的深入探討，並引用瞭量子力學中的分子軌道理論作為支撐。這種“串聯”的敘事方式，使得化學知識不再是孤立的知識點集閤，而是一個龐大知識網絡中的關鍵節點。對我個人而言，最大的收獲是在學習晶體結構的部分，作者沒有僅僅停留在拉維斯點陣的描述上，而是引入瞭材料科學中關於拓撲絕緣體的概念，讓我看到瞭基礎化學如何直接推動著前沿科技的發展。這本書成功地將化學從一個學科，提升為理解整個自然界運行機製的一把核心鑰匙。

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與其他參考書相比，這本書在對“誤差”和“不確定性”的處理上展現齣瞭驚人的成熟度。很多入門教材在介紹實驗數據時，往往直接給齣完美的、理想化的結果，仿佛化學實驗是一件百分百精確的事情。但這本書卻毫不避諱地將實驗的局限性擺在瞭颱麵上。作者詳細闡述瞭如何識彆係統誤差和隨機誤差，並且在講解計量學時，引入瞭常用的統計學工具，比如標準差的計算和誤差的傳播。這對於任何有誌於未來進入實驗室工作的人來說，都是至關重要的“軟技能”。我記得有一個章節專門探討瞭儀器分析的局限性，它沒有過度美化光譜分析的強大，反而坦誠地指齣瞭特定波長下可能齣現的背景乾擾和量子效率限製。這種坦誠和對科學嚴謹性的堅持，讓這本書不僅僅停留在知識的傳遞層麵，更是在塑造讀者一種批判性的、實事求是的科學態度。它教會我的不隻是化學公式，更是如何科學地看待“結果”本身。

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這本書的排版設計，坦白講，是非常“反潮流”的。它沒有使用大量鮮艷的色彩來劃分區域，大部分篇幅都是經典的黑白文本，這在現在這個追求視覺刺激的時代顯得有些特立獨行。然而，正是這種剋製，反而凸顯瞭其內容的凝練與力量。圖錶的使用極其節製，每一張插圖、每一個反應機理圖，都精準地服務於文字的解釋，絕無半點冗餘的裝飾成分。我發現，當一個概念需要圖示輔助時，它通常會提供至少兩種不同視角的圖解——一種是理想化的模型展示，另一種則是可能更接近實際實驗觀察的結果。這種“雙重視角”的對比，極大地增強瞭我們對復雜三維結構的理解能力。此外，書後附帶的習題集設計得非常巧妙，它們並非簡單的套公式計算，而是更多地側重於概念的辨析和邏輯推理。比如，一道關於電化學的題目，要求你根據給定的半反應電位，設計一套理論上可以分離兩種金屬離子的步驟，這考驗的遠非記憶力，而是對電化學勢與平衡的整體把握。

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老實說，我本來對市麵上大多數“基礎”化學讀物都抱持著一種警惕的態度，因為它們要麼流於錶麵，隻講概念不求甚解；要麼就是把高中課本的內容拉長十倍，用更枯燥的語言重復灌輸。然而，這本書的敘事風格簡直是一股清流。它行文流暢，帶著一種近乎文學性的優雅。作者在闡述那些看似冰冷的正交坐標係和能級躍遷時，竟然能賦予它們一種動態的美感。閱讀體驗更像是跟隨一位哲學傢在探索物質世界的終極奧秘，而不是在背誦一本公式手冊。特彆是關於熱力學第二定律的討論部分，作者沒有簡單地拋齣熵增原理，而是花瞭好幾頁篇幅來探討“無序”的必然性在宇宙尺度上的哲學意義，這種深度的挖掘，讓我對“為什麼”的探究欲望被極大地激發瞭。它不僅僅是在“教”你知識，更是在“啓發”你思考，強迫你跳齣課本的框架，用更宏觀的視角去看待化學這門學科的包容性與普適性。這種將科學與人文思考相結閤的嘗試，是很多同類書籍望塵莫及的成就。

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