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出版者:信誼（上誼）

作者:KLEINSINGE,SUSANBROMBERG陳季萍譯

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20021120

价格:NT$ 220

装帧:

isbn号码:9789576427862

丛书系列:

图书标签:

• 游戏化学习
• 科学普及
• STEM教育
• 青少年科普
• 趣味科学
• 教育创新
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• 科普读物
• 实验科学
• 思维训练

《探寻物质的奥秘：经典物理学前沿与未来展望》 引言：理解我们所处的宇宙 自人类仰望星空，对世界本源的好奇心便从未停歇。从古希腊哲人的思辨到伽利略的实验，再到牛顿的宏大体系，物理学构建了我们理解自然界运行规律的基石。《探寻物质的奥秘：经典物理学前沿与未来展望》并非一本面向初学者的科普读物，而是一部深入探讨十九世纪末至二十世纪初经典物理学遭遇的挑战、催生的革命性理论，及其对现代科学发展的深远影响的专著。本书旨在带领有一定基础的读者，穿越时空的界限，重温那些决定了我们现代世界观的关键转折点。 第一部分：经典物理学的辉煌与裂痕 (约 400 字) 本书的第一部分聚焦于十九世纪末物理学界看似“大功告成”的景象。麦克斯韦方程组统一了电与磁，热力学阐述了能量转换的铁律，牛顿力学在宏观尺度上达到了无与伦比的精确性。然而，在这片看似平静的水面下，暗流已涌动。 我们将详细剖析那些“两朵乌云”——黑体辐射的能量分布问题和迈克尔逊-莫雷实验揭示的光速恒定性——如何成为瓦解经典框架的突破口。特别地，我们将对黑体辐射的分析进行深入的数学推导，展示经典理论（瑞利-金斯定律）如何导致“紫外灾难”，以及普朗克提出能量量子化假设时的思想挣扎与伟大。这部分内容将强调，科学的进步往往源于对现有理论无法解释的异常现象的执着探究。 此外，对以太概念的批判性回顾也是本部分的重点。我们将细致考察迈克尔逊-莫雷实验的设计精妙之处，以及相对论诞生前，物理学家们试图用各种修正理论（如洛伦兹收缩）来修补以太理论的努力，最终揭示为何这些修补终究是徒劳的，为爱因斯坦的革命铺平了道路。 第二部分：相对论革命：时空观的重塑 (约 500 字) 相对论是物理学史上最深刻的变革之一。本书的第二部分将以严谨的逻辑，剖析爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论如何彻底颠覆了牛顿的绝对时空观。 在狭义相对论部分，我们不会仅仅停留在速度相加公式的表面，而是深入探讨洛伦兹变换的几何意义。我们将分析时间膨胀和长度收缩如何从基本假设（光速不变和相对性原理）中必然导出。本章特别强调了质量与能量的等价性（$E=mc^2$）不仅仅是一个公式，而是对物质本质理解的深刻洞察，以及它如何影响了后续的核物理发展。 广义相对论的阐述则更为侧重于其深刻的哲学意义和数学框架。本书将详细解析等效原理的核心思想，即引力与惯性力的不可区分性。我们会探讨黎曼几何在描述弯曲时空中的作用，解析爱因斯坦场方程的结构及其在解释水星近日点进动、光线在引力场中的偏折等经典实验证据上的卓越表现。此外，本章还会展望广义相对论在黑洞理论、引力波探测等现代天体物理学前沿中的指导作用，将经典理论的终结与现代物理的开端紧密联系起来。 第三部分：量子世界的黎明与不确定性 (约 450 字) 如果说相对论重塑了宏观宇宙的结构，那么量子力学则彻底揭示了微观世界的奇异规则。《探寻物质的奥秘》的第三部分，将追溯量子力学的诞生历程，重点分析其与经典物理学的本质冲突。 我们将详细考察玻尔模型的成功之处（对氢原子光谱的解释）及其局限性（无法解释多电子原子体系）。随后，本书将转向波粒二象性的核心概念，分析德布罗意波的提出，以及电子衍射实验如何最终确认了物质的波动性。 海森堡的不确定性原理是本章的理论高潮。我们不仅要理解 $Delta x Delta p geq hbar/2$ 的数学表述，更要探究其物理内涵——它不是测量技术的限制，而是自然界固有的基本属性。我们将对比薛定谔的波动力学与海森堡的矩阵力学，展现同一物理实在如何通过不同的数学语言被成功描述。最后，本书将简要回顾哥本哈根诠释的争议及其对“实在”定义的挑战，为读者理解量子场论和量子信息科学的复杂性打下坚实基础。 结论：未竟的探索 (约 200 字) 全书的收尾部分，将总结经典物理学在二十世纪初的“终结”实则是一场宏大“开启”。相对论与量子力学虽然在各自的领域取得了惊人的成就，但它们在描述极端条件下（如宇宙大爆炸中心或黑洞内部）的不相容性，构成了现代物理学最大的难题——量子引力的探索。 本书旨在引导读者认识到，物理学的进步是一个不断推翻和超越自我的过程。从亚里士多德到牛顿，再到爱因斯坦和普朗克，每一次理论的崩溃都孕育着更深层次的理解。对这些奠基性理论的深入剖析，能够帮助读者以更批判性的眼光看待当前的科学前沿，理解现代物理学家们正试图用弦论、圈量子引力等新范式，去弥合那道横亘在宏观与微观之间的巨大鸿沟。本书是对人类理性力量的赞颂，也是对未来未知领域的庄严致敬。

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阅读体验上，这本书的“互动性”设计做得极为出色，让人感觉自己不是在“读”书，而是在“做”书。书中随处可见一些“动手思考”的环节，它们通常会引导读者利用身边最简单的工具——比如一支笔、一张纸、甚至是一个手机的计时器——来模拟一个复杂的物理场景。这些小练习并非为了检验记忆，而是为了让读者亲身感受变量之间的关系是如何影响结果的。例如，在讲解空气动力学时，它建议读者用不同形状的纸片进行折叠投掷，并记录下飞行轨迹的差异，这种即时反馈的学习方式，极大地增强了知识的内化过程。我认为，这本书成功地打破了传统科学书籍与读者之间的“第四堵墙”，使得抽象的理论知识变得具体、可操作，极大地激发了读者的好奇心和实验精神。

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我发现这本书在阐述基本物理定律时，采取了一种非常新颖的叙事角度，它没有直接抛出公式，而是通过一系列我们日常生活中看似毫不相关的现象进行层层剥茧。比如，它解释动量守恒时，不是直接用碰撞公式，而是从一个游乐场的旋转木马的启动与停止，再过渡到太空中的行星轨道微调，这种由近及远的类比手法，极大地降低了抽象概念的理解门槛。书中对光学的讲解尤为精彩，它没有停留在反射和折射的课本定义上，而是深入探讨了现代全息投影技术背后的光场重建原理，并配有详细的历史脉络梳理，让人清晰地看到科学是如何一步步演进的。读完这部分，我立刻产生了一种“原来如此！”的豁然开朗的感觉，它成功地将那些陈旧的知识点重新焕发出了生命力，让读者不再是被动接收知识，而是主动参与到科学思辨的过程中去。

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从文字风格来看，作者的语言组织带着一种沉稳而富有哲理的腔调，但又绝不枯燥。它更多地采用了一种“对话式”的写作手法，仿佛一位经验丰富的导师正在你耳边娓娓道来。书中很多地方都引用了著名科学家的轶事和他们研究过程中的“失败经历”，这使得原本高高在上的科学人物变得更加鲜活和人性化。这种叙事策略的好处在于，它向读者传递了一个重要的信息：科学探索本身就是一个充满挫折和反复试错的过程，允许犯错，鼓励质疑。这种对科学精神的深刻诠释，远比单纯讲解定律本身更有价值。我尤其欣赏作者在总结部分对未来科学发展方向的展望，那种既充满希望又不失审慎的笔调，让人读完后心潮澎湃，仿佛自己也成为了这场伟大探索的见证者和参与者。

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这本书的装帧设计和排版实在是太吸引人了！封面色彩运用大胆又不失稳重，那种略带复古的插画风格让人忍不住想立刻翻开它。拿到手里沉甸甸的质感，感觉制作方在细节上花了不少心思。内页的纸张选择也十分考究，摸上去细腻光滑，即便是长时间阅读也不会感到刺眼。更值得称赞的是它的版式布局，图文穿插得恰到好处，那些复杂的概念旁边总能配上清晰明了的示意图，完全避免了传统教科书那种密密麻麻的压迫感。尤其是那些实验步骤的图解，步骤划分得极其细致，即便是初学者也能轻松跟着操作。这种对阅读体验的重视，让学习过程本身变成了一种享受，而不是负担。我尤其喜欢它在章节开头设置的那种“导读小故事”，既能快速抓住读者的注意力，又能巧妙地引出接下来的科学原理，可见编辑团队在提升可读性方面下了大功夫。总而言之，这是一本从物理外观到内在编排都充满诚意的作品，光是放在书架上，都能感受到它散发出的知识气息。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它似乎并不满足于介绍主流的科学理论，而是不断地挖掘那些边缘却至关重要的细节。我特别关注了它关于材料科学的那一章，它详细介绍了纳米材料的合成过程以及它们在生物医学领域的潜在应用，甚至连不同晶格结构对材料力学性能的影响都进行了细致的比较分析。更令人惊喜的是，它还穿插了对科学哲学中“可证伪性”的讨论，将科学的探索精神与其方法论紧密地结合起来。这种跨学科的整合能力非常强大，它不仅仅是一本科学入门读物，更像是一部引导读者建立全面科学世界观的指南。作者的学术背景显然非常深厚，才能在保证科普易懂的同时，丝毫不牺牲内容的严谨性，这在同类书籍中是相当罕见的。

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