無所不在的磁－粒子磁矩與個體磁性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:世潮

作者:李國棟

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年05月31日

价格:NT$ 170

装帧:

isbn号码:9789577766953

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 磁学
• 粒子物理
• 量子力学
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 自旋
• 磁矩
• 微观磁性
• 磁性材料

磁的宏观与微观世界：从古老传说到现代科学的探索之旅 本书旨在深入探讨磁现象的广袤领域，内容横跨历史、物理学、材料科学乃至生物学，力求为读者呈现一幅丰富而立体的磁性世界图景。我们不着墨于粒子层面的精确量化或量子电动力学的复杂推导，而是聚焦于宏观现象的解释、技术应用的发展脉络，以及磁性在自然界和工程实践中扮演的关键角色。 第一部分：磁的起源与历史足迹 本篇将追溯人类对磁的认知演变历程。从古代文献中对“吸铁石”的记载与神话传说，到中国指南针在航海和风水学中的早期应用，磁性早已渗透于人类文明的早期发展中。我们将细致考察古希腊哲学家对天然磁石性质的初步思索，以及中世纪炼金术士和早期的自然哲学家们如何试图理解这种“无形之力”。 随后，我们将进入科学革命时期。重点解析威廉·吉尔伯特在17世纪早期撰写的《论磁学》（De Magnete），这部被公认为现代磁学开端的重要著作。我们将着重讨论吉尔伯特如何通过严谨的实验，首次提出地球本身就是一个巨大的磁体，并区分了磁体与天然磁石的不同特性。随后，我们将简要概述法拉第发现电磁感应定律的里程碑意义，这种发现如何将电与磁紧密地联系起来，为后续的工程应用奠定了基础。最后，我们将概述麦克斯韦方程组的建立，理解经典电磁学如何以简洁优美的数学形式统一了电与磁的规律，将宏观电磁现象置于一个完备的理论框架之下。 第二部分：日常应用中的磁：从能源到信息存储 本部分将专注于磁性在现代社会中不可或缺的应用层面，侧重于其功能实现和工程原理，而非底层的量子力学细节。 首先，我们将深入探讨电磁铁的设计与应用。阐述如何通过控制电流大小和线圈匝数来调节磁场强度，并以电磁起重机、继电器和电磁阀为例，说明它们在工业自动化中的核心地位。 其次，是关于电能传输与转换的讨论。分析变压器如何利用电磁感应原理实现交流电压的有效升高与降低，这是现代电网能够高效运行的关键所在。在电机与发电机方面，我们将解释如何通过磁场的相互作用，实现机械能与电能之间的可逆转换，区分直流与交流电机的工作差异及其在不同负载下的适用性。 信息存储领域是磁性应用的另一大支柱。我们将详细介绍磁性存储技术的发展历程，从早期的磁带到现代的硬盘驱动器（HDD）。重点分析磁头如何通过磁阻效应实现对微小区域磁化方向的精确读写，以及高密度存储所面临的挑战，例如“超顺磁极限”对存储密度的制约，以及热辅助开关（HAMR/MAMR）等前沿技术如何尝试突破这些限制，以求在更小的空间内承载更多信息。 第三部分：磁性材料的分类与特性 本章将对不同类型的磁性材料进行分类介绍，聚焦于其宏观可测量的特性，如磁化率、矫顽力、剩磁和居里温度，并将其与材料的微观结构联系起来进行定性解释。 我们将详细介绍铁磁性材料（如铁、镍、钴及其合金）的显著特性，讨论磁畴的概念，以及外部磁场如何导致磁畴壁的移动和转向，从而产生强烈的磁化现象。我们将区分软磁材料（低矫顽力，适用于变压器铁芯）和硬磁材料（高矫顽力，适用于永磁体），并列举它们在电感器、磁屏蔽和扬声器等设备中的典型用途。 接着，我们将探讨顺磁性材料和抗磁性材料。对于顺磁体，阐述其原子磁矩在热运动下的随机分布，以及在弱磁场下产生的微弱吸引力；对于抗磁体，解释其电子轨道运动在外部磁场下产生的微弱排斥力，并以石墨烯或超导体为例，说明抗磁性可以达到的极致表现。 最后，我们将简要介绍亚铁磁性材料（Ferrimagnetism），尤其是在软磁铁氧体中的应用，以及它们在微波电路和高频应用中的优势。 第四部分：生物体与地磁场：磁性在生命系统中的隐秘角色 本部分将目光投向磁性在自然界，特别是生命科学中的潜在影响。我们将探索动物导航的奥秘。重点讨论鸟类、海龟和鲑鱼等生物如何利用地球磁场进行长距离迁徙，涉及的理论包括光敏性磁感应机制（如基于自由基对的假说）以及磁铁矿颗粒的感应机制。我们将审视这些生物磁感应器官的结构和功能，尽管其精确机制仍在研究中。 此外，我们还将讨论地磁场对地球生态系统稳定性的重要性，例如它如何屏蔽来自太阳和宇宙的高能粒子流，保护地球生命免受损害。简要提及一些关于低频磁场暴露对生物体影响的争议性研究，强调科学界对该领域保持审慎和持续研究的态度。 总结 本书通过对磁现象历史、应用技术、材料特性以及生物学关联的全面梳理，旨在提供一个宏大而扎实的磁学视野。我们希望读者能够在阅读结束后，不仅理解磁力是如何驱动现代科技的运转，更能体会到这种基本自然力在宇宙万物中无处不在的深刻影响。

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读完这本书，我最大的感受是，它彻底颠覆了我过去对“磁性”这一概念的片面理解。我原以为这会是一本偏向工程应用的技术手册，但出乎意料的是，它更像是一部思想史诗。作者巧妙地将巴斯卡（Pascal）的抗磁性概念与居里（Curie）的热力学解释串联起来，展现了一条清晰的理论演进路线。书中对反铁磁性和亚铁磁性的对比分析尤其精彩，那种层次分明的逻辑结构，让人感觉仿佛跟随作者一起，从最基本的电子轨道运动，一步步攀登到复杂的多层膜结构中的耦合效应。我特别留意了关于磁畴壁运动的章节，作者对布洛赫（Bloch）模型和尼科尔（Neél）模型的精妙区分，以及如何用实验数据去验证这些模型的适用边界，处理得非常成熟老练，充分体现了大家风范。

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老实说，这本书的阅读体验是具有挑战性的，但绝对是物超所值的。它对费米能级附近电子态密度的深入探讨，直接关联到了材料的电磁响应特性，这对于我们理解新型电子器件的性能极限至关重要。我最欣赏的是作者对“赝势方法”在计算磁性结构中的作用的讨论，虽然涉及到的计算物理背景较深，但作者用极其精炼的语言，概述了其背后的物理直觉，使得非专业背景的读者也能领略到计算模拟的强大威力。书的后半部分，涉及到的非平衡态磁化动力学，更是前沿中的前沿，它为理解超快光学现象提供了坚实的理论基础。整本书的叙事节奏张弛有度，在严谨的理论论证之后，总能恰当地穿插一些历史轶事或研究趣闻，让人在紧张的思考之余获得片刻的放松。

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这本书的文字风格非常独特，它有一种近乎诗意的精确性。不同于一般教科书那种冷峻的公式堆砌，作者似乎更倾向于用一种更具画面感的语言来描述那些看不见摸不着的量子效应。比如，描述电子自旋在晶格场中“挣扎”着寻找最低能量态时的场景，那种描述方式极大地激发了我的想象力。虽然专业性极强，但它真正做到了“授人以渔”，它教给我的不是固定的知识点，而是一套分析和解决新型磁性问题的通用思维框架。我甚至发现自己开始用书中介绍的视角去审视日常生活中的一些电磁现象，试图从更底层的粒子相互作用去解释它们。这种思维方式的转变，是阅读任何一本优秀学术专著所能带来的最大收获。

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这是一部厚重的作品，需要沉下心来仔细品味。我特别赞赏作者在全书贯穿始终的辩证思维。他从不将任何一个磁性模型视为终极真理，而是不断地探讨现有理论模型的局限性，并引导读者思考如何在新环境下（比如极端温度或高压）修正这些模型。书中对麦克斯韦方程组在各向异性介质中的张量形式的推导非常详尽，这为理解磁光克尔效应等界面现象打下了坚实基础。虽然书中的某些高级主题——比如拓扑磁性——对我目前的知识水平来说还略显吃力，但清晰的章节结构和详尽的参考文献索引，使得后续的深入学习路径变得异常清晰。总而言之，这本书是磁学领域学者案头必备的工具书，也是所有对物质本质充满好奇心的探索者的精神食粮。

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这本《無所不在的磁－粒子磁矩與個體磁性》真是一部引人入胜的著作！我花了整整一个星期才啃完第一遍，过程中时常需要停下来，反复琢磨那些深奥的物理概念。作者在阐述宏观磁现象和微观粒子磁矩之间的联系时，展现了惊人的洞察力。特别是关于朗之万理论在现代材料科学中的应用那几章，描述得极其细腻，让我对永磁材料的设计原理有了全新的认识。我尤其欣赏它在保持科学严谨性的同时，并未陷入纯粹的数学推导泥潭，而是通过大量的实例和类比，将量子力学中那些抽象的自旋概念具象化。书中的图表制作得非常精良，那些复杂的能级图和磁化曲线，清晰地勾勒出了理论的脉络。对于一个对凝聚态物理有基础了解的读者来说，这本书无疑是一次思维的洗礼，它不仅仅是知识的传递，更像是一次对物质世界基本作用力深层本质的哲学叩问。

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