Physics of Mass pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Kursunogammalu, Behram N.; Mintz, Stephan L.; Perlmutter, Arnold

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2010-12-1

价格:USD 205.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781441933058

丛书系列:

图书标签:

物理学
质量
粒子物理
相对论
量子力学
宇宙学
引力
高能物理
理论物理
现代物理学

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具体描述

探寻宇宙的构成：从微观粒子到宏观结构的深度解析这是一部旨在带领读者深入探索物质世界根源的著作，它并非局限于某个狭窄的领域，而是以广阔的视角，层层剥茧，揭示物质构成及其背后统一规律的奥秘。本书的核心在于“物质”，但绝非止于对“质量”这一属性的简单罗列，而是将其视为理解宇宙运行机制的关键线索，贯穿于微观粒子、原子、分子、宏观物体乃至宇宙整体的演化过程中。第一部分：微观世界的基石——量子与基本粒子旅程的起点，我们将潜入比原子更深邃的微观领域，那里是构成我们所知世界的最基本单元的所在地。本书将细致地介绍量子力学的基本原理，例如波粒二象性、量子叠加与量子纠缠。读者将了解到，在普朗克尺度下，经典物理学的直觉将失效，而概率和不确定性成为描述粒子行为的语言。我们将深入探讨标准模型，剖析构成物质的夸克与轻子，以及传递基本相互作用的玻色子（光子、胶子、W和Z玻色子、希格斯玻色子）。每一个基本粒子，都拥有其独特的属性，如电荷、自旋、质量，而这些属性的组合，构成了丰富多彩的物质世界。我们不仅仅是描述这些粒子，更重要的是理解它们为何拥有这些属性。本书将阐述希格斯机制在赋予基本粒子质量方面的核心作用，解释为何有些粒子质量巨大，而有些则几乎没有质量。这将引出对“质量”这一概念的哲学和物理学层面的探讨，超越简单的“重量”概念，深入其作为能量表现形式、时空扭曲根源的本质。此外，本书还将触及一些前沿领域，例如暗物质和暗能量的猜想。尽管它们对我们所见的宇宙构成了绝大部分，其本质却仍笼罩在神秘之中。我们将梳理目前主流的理论模型，包括弱相互作用大质量粒子（WIMPs）、轴子等暗物质候选者，以及宇宙加速膨胀背后的暗能量的可能解释，如宇宙学常数或第五种力。这些“看不见的”物质和能量，构成了宇宙的骨架和驱动力，它们的质量和相互作用，深刻影响着宇宙的演化。第二部分：物质的组合与相互作用——原子、分子与物质相变从基本粒子汇聚成原子开始，物质的世界变得更加复杂和多样。本书将详细介绍原子结构，包括原子核的组成（质子和中子）以及电子的轨道模型。我们将探讨原子核的稳定性，核力在其中扮演的角色，以及放射性衰变等现象。质子和中子的质量，以及它们结合形成的原子核的总质量，都与原子的基本属性息息相关。随后，我们将进入分子世界的构建。电子在原子核外的排布，决定了原子之间形成化学键的方式，从而诞生出千姿百态的分子。本书将深入分析不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键），以及它们如何影响分子的结构、极性、反应性和宏观性质。水、二氧化碳、蛋白质等我们日常接触的物质，其分子结构及其所蕴含的质量，都决定了它们的独特功能。物质的宏观性质，并非仅仅取决于其微观构成，更与分子之间的相互作用以及宏观环境密切相关。本书将系统地阐述物质的相变，从固态、液态、气态到等离子态，以及更复杂的相（如超导态、超流态）。我们将解释温度、压力等宏观参数如何影响分子的动能和相互作用力，从而导致物质状态的转变。例如，水的结冰和蒸发，是分子间作用力与热运动能量相互博弈的结果，而不同相态的物质，其宏观上的质量分布和密度也截然不同。本书还将探讨固体物理学中的重要概念，如晶体结构、能带理论。晶体中原子的周期性排列，以及电子在能带中的运动，决定了材料的导电性、导热性、光学性质等。半导体材料的出现，更是对人类科技产生了革命性的影响，其导电性的精确控制，离不开对其微观电子结构的深刻理解。第三部分：宏观世界的规律与宇宙尺度——经典力学、热力学与宇宙学当我们尺度放大到宏观世界，经典力学便成为描述物体运动的有力工具。本书将系统地阐述牛顿运动定律，以及能量、动量、角动量等守恒定律。这些定律在解释行星运动、物体坠落、机械能转化等现象中至关重要。物体的质量，作为惯性的度量，直接影响其在受力情况下的加速度，是经典力学分析的核心参数。热力学是另一门研究宏观系统能量转化和物质性质的学科。我们将深入理解热力学第一定律（能量守恒）、第二定律（熵增原理）和第三定律。热力学在解释发动机工作原理、热传导、相变等现象中扮演着关键角色。物质的质量，在热力学过程中，其能量的体现形式——内能，也是一个重要的考量因素。本书的视野将进一步拓展至宇宙尺度，探索宇宙的起源、演化和结构。我们将介绍宇宙学中的基本观测事实，如宇宙膨胀、宇宙微波背景辐射、大尺度结构。爱因斯坦的广义相对论，将成为理解宇宙时空结构和引力作用的基石。我们将探讨质量在时空中的分布如何导致引力的产生，以及宇宙的整体几何形态。黑洞的形成和性质，也将是本书的重要章节。黑洞是质量极端集中的天体，其强大的引力弯曲了周围的时空，连光也无法逃脱。我们将解析黑洞的事件视界、奇点等概念，并探讨霍金辐射等量子效应在黑洞附近的表现。此外，本书还将触及宇宙的演化模型，如大爆炸理论。我们将追溯宇宙从一个极高温、极高密度的奇点开始，如何经历膨胀、冷却，物质如何逐渐凝聚形成恒星、星系，乃至我们所见的宇宙结构。在这个过程中，宇宙中总质量的分布和演化，是理解宇宙结构形成和命运的关键。第四部分：连接微观与宏观——统一理论的探索与未来展望本书的终极目标，并非止于对各个物理学分支的独立介绍，而是力求揭示其内在的联系和统一。我们将探讨当前物理学领域仍在积极探索的统一理论，例如弦理论、圈量子引力等。这些理论试图将量子力学和广义相对论这看似不兼容的两个理论框架统一起来，描述一个能够解释宇宙一切现象的终极理论。我们将分析在不同理论框架下，“质量”这一概念的可能演变和统一。是否存在一种更基本的实体，其不同表现形式构成了我们所见的粒子，并赋予了它们不同的质量？暗物质和暗能量的本质，是否隐藏着理解质量来源的更深层线索？本书的结尾，将带领读者展望未来的科学探索方向。随着粒子加速器技术的不断进步，引力波探测的日益精进，以及对宇宙观测能力的不断提升，我们有望在不久的将来，进一步揭开物质世界最深层的秘密。本书旨在激发读者对科学的兴趣，培养严谨的科学思维，并鼓励大家积极参与到对宇宙奥秘的探索之中。通过对“物质”及其根源的深入理解，我们不仅能更好地认识我们所处的世界，更能为人类的未来发展提供深刻的洞见和不竭的动力。