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出版者:中国大百科全书出版社

作者:

出品人:

页数:688

译者:

出版时间:1992-04

价格:145.00

装帧:精装

isbn号码:9787500059707

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 大学物理
• 物理
• 力学
• 热学
• 电磁学
• 光学
• 经典物理
• 教材
• 基础物理

宏观世界与微观粒子：跨越经典与现代的探索之旅 本书旨在为读者提供一个全面而深入的物理学基础导论，重点聚焦于经典力学、热力学以及电磁学的核心原理，并辅以对量子力学和相对论的初步介绍，构建起理解自然界运作规律的完整知识框架。我们避开了任何特定教材《物理学 I》中可能包含的特定章节划分或侧重点，转而以物理学思想本身的演进和相互关联性为主线进行阐述。 第一部分：运动的法则——经典力学的宏伟结构 本部分将读者带回艾萨克·牛顿奠定的经典物理学基石之上。我们从对运动学的精确描述开始，探讨矢量、位移、速度和加速度等基本概念，它们是描述任何物体运动状态的语言。随后，我们将深入研究牛顿三大运动定律，这些定律不仅是理解日常宏观物体运动的基础，也是工程学和天文学的理论支柱。 重点将放在“力”的概念上，分析重力、弹力、摩擦力等常见作用力的性质及其对物体运动的影响。通过对功和能的引入，我们将构建起物理学中最为强大的概念之一——能量守恒定律。读者将学习如何运用动能、势能（包括重力势能和弹性势能）来解决复杂的动力学问题，从而绕过繁琐的力积分运算，实现对系统行为的深刻洞察。 角动量和转动定律的讨论将拓展我们的视野，从直线运动转向旋转现象。我们将解析刚体的转动惯量、力矩的概念，以及角动量守恒定律在星系动力学和陀螺仪稳定中的应用。 此外，本部分还将涵盖振动与波动的基本原理。简谐振动（SHM）作为物理学中最基本的周期性运动模型，将被详尽分析，包括弹簧振子和单摆的运动特性。随后，我们将过渡到机械波的传播，讨论波的叠加原理、干涉、衍射等现象，为理解声波和光波奠定必要的数学和物理基础。 第二部分：物质的尺度与能量的转化——热力学的规律 本部分聚焦于描述大量粒子集合行为的统计物理学和热力学。我们将从宏观的温度、压力、体积等状态变量入手，定义热力学第零定律，即温度的普适性概念。 随后，对气体行为的精确描述——理想气体状态方程将被引入，并结合微观的分子动理论来解释宏观性质的统计起源。读者将理解气体分子的平均动能与温度之间的直接联系，以及麦克斯韦速率分布的意义。 热力学三大定律构成了本部分的内核。第一定律，即能量守恒的另一种表述形式，将被应用于各种热力学过程（如等温、等压、绝热过程），并探讨内能、热量和功之间的关系。第二定律——熵增原理，将以多种等价形式（卡诺循环、克劳修斯不等式）进行阐述，揭示自然过程中时间的方向性，以及能量“品质”的衰减趋势。 最后，我们将探讨热力学第三定律，即绝对零度的不可达到性，并简要讨论实际气体（范德华气体）与真实过程中的不可逆性问题。 第三部分：电磁场的统一图景——从静电到电磁波 本部分是对电磁现象的系统性梳理，展示了电、磁、光如何被统一在一个优雅的理论体系之下。我们将从库仑定律出发，定义电场和电势，学习如何计算由点电荷、连续电荷分布（如电荷壳层或导线）产生的场强和电势。高斯定律作为电场研究的强大工具，将被深入剖析，并应用于求解高对称性情况下的电场问题。 在静电学之后，我们将讨论电势能和电容器的充放电过程。导体的电学平衡状态和静电屏蔽现象也将被详尽解释。 随后，我们转向电流和磁场。欧姆定律、电阻的物理本质以及直流电路（包括复杂的串联和并联网络）的分析方法将是基础内容。接着，我们将引入毕奥-萨伐尔定律和安培定律，用于计算由载流导线产生的磁场。洛伦兹力定律将描述带电粒子在电磁场中的受力情况。 法拉第电磁感应定律是电磁学中至关重要的一环，它揭示了变化的磁场如何产生电动势。结合楞次定律，我们将探究电磁感应的本质，并过渡到自感和互感概念。 最终，本部分将汇集所有基础定律，展示麦克斯韦方程组的完整形式，并解释这些方程如何预言了电磁波的存在，揭示光本质上是一种电磁波，并阐述电磁波的产生、传播特性（如能流密度和坡印廷矢量）。 第四部分：新物理学的曙光——对经典极限的超越 在经典物理学体系建立之后，本部分将引导读者探索二十世纪初物理学的革命性突破。我们不会深入复杂的数学推导，而是侧重于理解这些新理论的哲学意义和实验基础。 我们将考察黑体辐射的“紫外灾难”问题，以及普朗克为解决此问题而提出的能量量子化假设（$E=h u$），这是量子论的开端。随后，对光电效应的分析将进一步巩固光子的概念，解释经典波动理论的局限性。 玻尔模型将作为原子结构研究的第一步，解释氢原子光谱的离散性。随后，我们将引入德布罗意波的概念，提出物质波假说，从而确立了波粒二象性的核心思想。 在相对论方面，我们将讨论狭义相对论产生的背景——迈克尔逊-莫雷实验。基于光速不变原理和相对性原理，我们将推导出时间膨胀、长度收缩等反直觉但被实验证实的效应，并阐述质能等价原理（$E=mc^2$）的深刻含义。 本书的结构旨在通过层层递进的逻辑，确保读者不仅掌握了解决问题的技术（如计算功或磁场），更重要的是理解了物理学的核心思想：从精确的机械描述到对能量流动的把握，再到电磁现象的统一，最终认识到经典理论在极端条件下的边界，从而为未来更深入的学习打下坚实的基础。

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我必须承认，我带着一种近乎怀疑的态度打开了这本书，因为市面上充斥着太多徒有其表、只顾炫技的科普读物。但这本书却完全不同，它展现出一种令人敬佩的、对基础概念的坚守和深度挖掘。作者似乎对“理解”有着近乎偏执的追求，他不会满足于简单地抛出一个公式，而是会追溯到那个公式诞生的实验基石，乃至更深层的逻辑假设。在处理热力学第二定律（熵增原理）时，作者的论述层次感极强，先从宏观的能量转化效率入手，然后逐步深入到微观粒子的统计行为，最后才将两者完美地统一起来。这种由表及里、层层递进的论证方式，极大地增强了我对物理世界内在一致性的信心。唯一让我感到有些吃力的地方是，某些证明过程的细节省略得有些大胆，或许是作者默认读者已经具备了高等数学的基础，这使得我不得不中断阅读，去重新温习微积分中关于偏导数和多重积分的知识。但话说回来，这种适度的挑战，正是我所期待的，它避免了将读者完全当作无知者来对待的傲慢。

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这本书的价值，体现在它成功地搭建了一座连接高中物理和前沿研究的坚实桥梁。对于那些希望在大学阶段深入学习物理学的学生来说，它提供了无可替代的预备课程。它不回避那些让人望而生畏的数学工具，而是将它们视为描述自然语言的必要语法。例如，在处理振动和波的部分，作者没有停留在简单的正弦函数图像上，而是直接引入了复数表示法，并巧妙地解释了其在描述相位关系上的巨大优势。这种“不绕弯子”的处理方式，虽然初期学习曲线陡峭，但一旦掌握，便能体会到那种茅塞顿开的畅快感。我注意到，这本书在处理实验误差和不确定性原理时，态度非常坦诚，它没有试图美化物理学的“不完美”一面，而是清晰地指出，所有的测量都带有固有的局限性，而正是这些局限性，推动了理论的不断修正和深化。这对于培养科学的批判性思维至关重要。可以说，它不是给你鱼，而是教你如何用最科学的工具去捕捞鱼。

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这本书，坦率地说，给我带来了一场智力上的过山车之旅。从翻开扉页的那一刻起，我就感觉自己被拽入了一个由基本粒子、宏大宇宙以及那些难以捉摸的自然规律编织而成的迷宫。作者的叙事风格极其独特，他不像传统教材那样冰冷地堆砌公式，反而像一位经验丰富的登山向导，在带领我们攀登知识高峰的过程中，不时停下来，用生动贴切的类比，将那些抽象得令人头疼的概念，描绘得栩栩如生。比如，在解释量子叠加态时，他引用了一个关于古老钟楼的故事，那个瞬间，我脑中那团关于概率云的迷雾豁然开朗。然而，这种深入浅出的叙事也带来了一点小小的挑战——对于完全没有物理学背景的初学者来说，某些章节的跳跃性略显突兀，需要读者有极强的自我驱动力去查阅和补充背景知识。特别是关于狭义相对论的讨论，虽然精彩绝伦，但涉及的数学工具稍微超出了我预期的入门门槛。总而言之，这是一本激发好奇心、挑战思维极限的上佳读物，它不是那种让你轻松度过的周末读物，而是需要你投入心力去咀嚼、去争辩的伙伴。它成功地将“看”物理，变成了“体验”物理的过程。

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这本书的装帧和排版，给我的第一印象是朴实而可靠，如同它所探讨的那些永恒不变的物理定律一般。它的纸张质量上乘，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的矢量图和实验装置示意图，细节也毫无模糊之处，这对于需要反复对照图形来理解复杂力学模型的读者来说，简直是福音。我尤其欣赏它在章节结构上的严谨布局。每一章的开头，都会有一个简短的历史背景介绍，勾勒出该领域关键思想的演变脉络，这使得我们不仅仅是在学习“是什么”，更是在理解“为什么是这样发展过来的”。例如，对牛顿力学框架的构建，作者花了大量笔墨去描绘那个时代背景下，人类认知是如何一步步被解放出来的。虽然内容详实，但它从未让人感到冗长，因为穿插其中的“思考题”和“实验展望”，总能适时地将读者的注意力重新拉回到核心概念的辨析上。阅读体验上，它更像是一本准备精良的工具书，你可以随时翻阅任何一个角落，都能找到可以直接应用的清晰定义和推导过程，体现出一种古典的、不容置疑的学术权威感。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“冷静而富有远见”。它没有使用那些花哨的文学修辞来吸引眼球，而是用一种近乎工程师般的精确性来构建知识的殿堂。读起来，你会感觉到作者始终站在一个制高点上，冷静地俯瞰着整个物理学领域的全貌。在介绍电磁感应现象时，书中对法拉第的描述简练而有力，没有过多的个人情感渲染，而是将重点放在了“磁场变化导致电场产生”这一革命性洞察的深刻性上。这种克制的表达方式，反而让知识本身的力量得以凸显。我发现自己越来越习惯于这种沉静的节奏，它迫使我放慢语速，去品味每一个术语背后的精确含义。我特别喜欢其中穿插的“哲学反思”小栏目，它会短暂地将我们从公式的泥沼中拔出来，去思考物理定律的局限性以及人类认识的边界。这让整本书的阅读体验，从单纯的知识灌输，升华为一场关于“认识论”的深度对话，极大地拓展了我的思维边界。

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