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出版者:东方科龙

作者:福田务

出品人:

页数:174

译者:赵立竹

出版时间:2000-1

价格:16.50元

装帧:

isbn号码:9787030080714

丛书系列:OHM电子电气入门丛书

图书标签:

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深入探索宇宙奥秘：从经典理论到前沿应用 书籍名称：宇宙的织锦：从牛顿到量子引力 书籍简介 《宇宙的织锦：从牛顿到量子引力》是一部旨在为物理学爱好者、专业研究人员以及对宇宙终极奥秘抱有好奇心的读者，提供一个全面而深刻的导览。本书的核心目标是勾勒出人类理解自然界基本力量和物质结构的历史脉络，并深入剖析当前物理学面临的最尖锐挑战。我们不满足于仅仅罗列公式，而是力求揭示驱动这些理论发展的哲学思考、实验验证的曲折历程，以及它们如何共同编织成我们对宇宙的宏大叙事。 本书的结构设计遵循时间逻辑与概念递进相结合的原则，共分为五大部分，确保读者能够循序渐进地掌握从宏观经典世界到微观量子领域，再到超越现有框架的前沿探索。 第一部分：经典物理学的辉煌奠基 本部分回顾了自启蒙运动以来，人类如何通过数学和实验构建起对宏观世界的精确描述。 第一章：机械世界的构建者——牛顿力学的再审视。 我们详细探讨了牛顿三大定律及其万有引力定律的革命性意义。重点不在于基础公式的简单复述，而在于分析其在行星运动、潮汐现象中的应用，以及其在哲学上确立的决定论宇宙观。同时，我们也会探讨经典力学在处理高速和高精度问题时的局限性，为后续的相对论铺设逻辑起点。 第二章：能量的发现与热力学的法则。 本章深入热力学第一、第二和第三定律。我们将解析熵的概念，它如何从经验性的观察上升为描述宇宙不可逆过程的深刻物理量。重点分析热机效率的极限，以及“热寂说”这一宏大推论对我们理解宇宙命运的启示。我们还会讨论统计力学如何架起宏观热力学与微观分子运动之间的桥梁。 第三章：场的概念的诞生——连续介质与弹性理论。 在电磁学革命爆发之前，流体力学和弹性理论确立了“场”在描述分布相互作用中的重要性。本章考察了流体动力学中的伯努利原理，以及材料力学中对刚体和形变的数学描述，这些思想为麦克斯韦统一电磁场提供了必要的数学工具。 第二部分：时空革命——狭义与广义相对论的洗礼 本部分是全书的转折点，探讨了爱因斯坦如何彻底颠覆了牛顿的绝对时空观。 第四章：速度的极限与时间的相对性——狭义相对论。 我们细致解析了光速不变原理和相对性原理的深远影响。重点讨论洛伦兹变换如何取代伽利略变换，时间膨胀、长度收缩以及质量与能量的等价性（$E=mc^2$）的物理意义。本章将穿插分析迈克尔逊-莫雷实验的精妙设计及其对以太假设的致命一击。 第五章：引力的几何化——广义相对论的结构。 本章是物理学中最具美感的理论之一。我们不再将引力视为一种力，而是时空自身的弯曲。我们将介绍黎曼几何的基本概念（无需艰深的数学推导，侧重几何直觉），以及爱因斯坦场方程的核心思想。深入讨论水星近日点的进动、光线在恒星引力场中的偏折等关键验证，并展望黑洞和引力波的理论预言。 第三部分：微观世界的幽灵——量子力学的兴起与完备性争论 本部分聚焦于二十世纪初物理学最为剧烈的变革——对物质和能量本质的认识。 第六章：粒子的波性与波的粒子性——早期量子论的萌芽。 从黑体辐射的紫外灾难到普朗克的假设，再到光电效应中爱因斯坦对光的量子性的确认。本章详细阐述了德布罗意波与戴维孙-革末实验如何确立了物质波的概念，以及波粒二象性带来的哲学冲击。 第七章：不确定性的枷锁——薛定谔方程与海森堡矩阵力学。 本书将对描述量子态的波函数（$Psi$）进行深入解读，解释其概率诠释的意义。我们将剖析薛定谔方程的结构，并讨论其在氢原子能级计算中的成功。随后，我们将重点讨论海森堡的矩阵力学如何与波动力学等价，并深入探讨海森堡测不准原理的内在逻辑——它不是实验能力的限制，而是自然本身的内在属性。 第八章：量子力学的哲学思辨与诠释。 本章是理论探讨的高峰，我们将公正地审视哥本哈根诠释的核心——波函数的坍缩。讨论薛定谔的猫、EPR佯谬（定域性与实在性问题）以及贝尔不等式的实验验证。我们也会介绍对现有诠释的挑战，例如多世界理论的逻辑推演。 第四部分：粒子宇宙的蓝图——标准模型的构建与超越 本部分转向对基本物质及其相互作用力的分类和统一。 第九章：基本粒子的分类与强弱相互作用。 系统梳理夸克模型、轻子家族以及规范玻色子（光子、W和Z玻色子）。重点分析弱相互作用在放射性衰变中的作用，以及手性（Chirality）在描述弱相互作用中的关键角色。 第十章：质量的来源与规范场的自发对称性破缺。 详细解释希格斯机制如何为W和Z玻色子赋予质量，同时保持电弱理论的规范不变性。本章将清晰勾勒出标准模型中各个理论组件的精确数学结构，并讨论其在诸如粒子对撞机实验中的成功印证。 第十一章：标准模型的局限性与悬而未决的问题。 尽管标准模型取得了巨大成功，但它并非终极理论。本章将集中探讨其无法解释的现象：暗物质和暗能量的引力效应、中微子的质量、引力为何未被量子化，以及电荷量子的不一致性。 第五部分：通往终极理论的征途——前沿物理学的展望 本书的最后部分将视野投向当前理论物理学研究的最前沿，探索统一所有基本力的可能性。 第十二章：大统一理论（GUTs）的尝试与预测。 探讨如何将强相互作用与电弱相互作用在极高能量下统一起来的努力。分析如质子衰变等GUTs模型的关键预测，及其与当前实验观测的对比。 第十三章：弦理论与M理论：高维空间下的宇宙几何。 作为量子引力最有希望的候选者之一，本章将介绍弦理论的基本概念——粒子作为一维的振动“弦”的图像。解释额外维度（Calabi-Yau流形）的必要性，以及M理论如何试图将五种不同的超弦理论统一在一个十维（或十一维）的框架内。 第十四章：圈量子引力（LQG）的另辟蹊径。 作为弦理论的主要竞争者，本章介绍LQG如何从背景独立出发，将时空本身量子化，引入离散的“时空原子”的概念，避免了对背景流形的依赖。 结论：物理学的未来图景与科学方法论的反思。 本书最后，我们将总结人类探索自然界的基本驱动力，并反思理论物理学在面对不可观测领域时，如何平衡数学的优雅性与实验的检验性。这是一场跨越数个世纪的知识接力，其终点仍遥不可及，但每一步探索都加深了我们对“存在”本身的理解。 目标读者群体： 渴望系统性了解物理学全貌的工科生、希望拓宽知识边界的文科背景人士、以及对宇宙学和高能物理有浓厚兴趣的业余科学爱好者。本书假设读者具备高中或大学基础物理学知识，并致力于提供清晰、逻辑严密的叙述，以实现对这些复杂概念的深刻理解。

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坦白说，我对物理一直有点“畏惧”，尤其是那些涉及到场、力、波这些抽象概念的学科。但《图解电与磁》这本书，用一种非常独特的方式，化解了我这种心理。它最大的特色就是“图解”，而且不是那种敷衍了事的图。我感觉作者在插图上下了很大的功夫，每一个图都精心设计，能够精准地传达信息。例如，在讲解电磁波的传播时，它不是简单地画一条波形线，而是用不同颜色的光波和磁波交织在一起，并且标注了它们之间的相位关系，让整个传播过程变得立体而生动。书中的排版也非常舒服，文字和图注的比例得当，不会出现信息过载的情况。而且，它的叙述方式也很吸引人，像是在讲故事，娓娓道来。比如，讲到电磁感应的发现时，还会介绍相关的历史背景和科学家的思考过程，让这些知识不仅仅是冷冰冰的公式，而是充满了人文关怀。这本书让我觉得，即使是没有物理基础的读者，也能通过这种图文并茂、循序渐进的方式，逐步建立起对电磁学的理解。它让我看到，学习也可以是一件轻松愉快的事情。

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最近在书店翻到一本《图解电与磁》，当时就被它精美的插图吸引了。我一直对物理学，尤其是电磁学，抱有一种模糊又向往的情感。虽然上学的时候物理成绩算不上拔尖，但那种对宇宙运行规律的好奇心从未消退。所以，看到这本书的封面，就觉得这可能是个不错的入门或者重拾兴趣的机会。翻了几页，发现它不像我记忆中那种枯燥乏味的教科书，而是通过大量的图示，把抽象的电场、磁场、电荷运动等等概念变得直观易懂。我特别喜欢它对不同实验的图解，比如法拉第电磁感应定律的那部分，用几个简单的线条和箭头，就把导体切割磁感线产生感应电动势的过程讲清楚了，这比纯文字描述要高效得多。而且，书中的语言也相对通俗，没有太多复杂的专业术语，即使是我这样多年没接触过物理的人，也能大概理解其中的意思。我感觉这本书更侧重于概念的建立和直观理解，而不是深入的数学推导，这对于非物理专业的读者来说，无疑是一个福音。它让我重新找回了对物理学的兴趣，开始思考生活中那些不为人知的电磁现象，比如为什么手机能充电，为什么我们能听收音机，这些背后是不是都有电和磁的影子。虽然我还没完全读完，但初步的体验已经让我觉得物超所值。

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我之前一直对电磁学有点“恐慌”，总觉得那是一门非常高深的学科，充满了复杂的数学公式和抽象的概念，望而却步。直到我偶然间看到了《图解电与磁》。这本书的出现，完全改变了我对电磁学的看法。它最吸引我的地方在于“图解”二字，这不仅仅是说说而已。我看到书中的插图，不仅仅是简单的示意图，而是非常精细、富有表现力的绘画，有些甚至带着一定的艺术感。比如，描绘磁感线的时候，不是简单的几条弧线，而是用颜色深浅、疏密的变化，生动地展现了磁场的强度和方向。讲解静电力的库仑定律时，不是直接扔出公式，而是用可视化的方式展示了两个带电粒子之间的相互作用力，以及这种力如何随距离和电荷量的变化而变化。这种“眼见为实”的学习方式，极大地减轻了我的认知负担。而且，它还介绍了一些生活中的电磁现象，比如雷电是如何形成的，手机信号是如何传播的，这些内容让我觉得电磁学离我们并不遥远，而是与我们的日常生活息息相关。这本书让我觉得，学习科学知识，也可以是一种享受，一种视觉的盛宴。

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我向来对那些只讲理论不讲实践的书籍不太感冒，总是觉得少了点什么。所以，《图解电与磁》这本书对我来说，简直是恰到好处。它在介绍基础理论的同时，非常注重将概念与实际应用联系起来。我记得书中有专门讲到电动机和发电机的工作原理，不仅仅是画出了内部结构图，还详细地解释了线圈在磁场中旋转时，如何产生感应电流，以及如何利用电磁力驱动转子转动。这些图解都非常细致，甚至能看到电流的方向、磁场的变化等细节。而且，书里还穿插了一些简单易懂的实验演示，虽然只是图示，但却能让我对这些实验有一个直观的认识。比如，通过一个简单的实验图，我就明白了为什么条形磁铁的两极会有不同的磁场分布，以及如何用小铁屑观察磁感线。这种“动手”式的学习方式，让我感觉自己也在参与其中，而不是被动地接受信息。这本书让我觉得，学习电磁学，不应该只停留在书本上，而应该去感受它、理解它在现实世界中的各种体现。

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这本《图解电与磁》最近真的给我带来了不少惊喜。我本来以为这种“图解”类的书，大概就是图多字少，或者图和字之间关联不强，只能算是一个辅助性的读物。但没想到，这本书在图文结合上做得相当出色。它不仅仅是用图来“装饰”，而是真正把图作为理解的核心。我印象最深的是关于电容器充放电的部分，它用动态的图示模拟了电荷在电路中的流动，从一开始的电荷聚集，到逐渐平衡，再到放电过程中电荷的反向运动，整个过程清晰可见。这种“动画”式的呈现方式，让我瞬间理解了之前一些似懂非懂的概念。书中的章节安排也很合理，从最基础的静电学讲起，逐步过渡到电场、电势，然后是电流、电阻，再到磁场、电磁感应，最后是电磁波。逻辑性很强，层层递进，不会让人感到突兀。而且，它还穿插了一些历史典故和科学家的小故事，让原本可能有些冰冷的科学知识变得更加生动有趣。比如讲到欧姆定律的时候，还附带了欧姆的画像和一些背景介绍，增加了阅读的趣味性。这本书让我觉得，学习物理并不一定要面对密密麻麻的公式，通过巧妙的图解和生动的叙述，也能让复杂的概念变得触手可及。

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