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出版者:电子工业出版社

作者:余辉晴

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2006-6

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787121026027

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探寻物质的奥秘：从量子纠缠到宇宙演化 一本穿越时空的科学启蒙之旅 本书并非传统的教科书，它更像是一扇通往浩瀚科学世界的窗户，带领读者以一种全新的视角，去理解我们赖以生存的宇宙以及其中万事万物的运作规律。我们暂且将它命名为《物质的低语》，因为它试图捕捉那些肉眼不可见、却深刻影响着现实的物理学原理。 第一章：微观世界的奇妙舞蹈——量子力学初探 想象一下，组成我们身体、我们周围一切事物的最小单元，并非像我们日常认知中的那样，是一个个实实在在、有明确边界的小球。量子世界，这个我们难以用直觉去理解的领域，展示了截然不同的景象。 在本章中，我们将首先接触到“量子”这一概念，它打破了能量的连续性，揭示了能量是以离散的“份”——即量子——存在的。我们会探讨光电效应，这个看似简单的现象，却是证明光具有粒子性的关键证据，它告诉我们，光既可以是波，也可以是粒子，这种“波粒二象性”是量子世界的基本法则之一。 接着，我们将深入到“量子叠加态”的奇妙境地。一个量子粒子，在被观测之前，可以同时处于多种可能的状态之中。想象一个硬币，在空中旋转时，它既不是正面也不是反面，而是两者的叠加。只有当我们伸手去接住它，迫使其“选择”一个确定的状态时，它才会变成正面或反面。这种“测量导致坍缩”的现象，是量子力学中最令人费解却又至关重要的特性。 我们还会触及“量子纠缠”。两个或多个量子粒子，一旦发生纠缠，它们的状态就紧密地联系在一起，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬间影响到另一个粒子。爱因斯坦曾将这种现象称为“鬼魅般的超距作用”，因为它似乎挑战了我们对信息传播速度的认知。这种现象不仅在理论上具有颠覆性，更在现实中孕育着量子计算、量子通信等革命性的技术。 此外，我们还会简要介绍“不确定性原理”，它表明我们无法同时精确地测量一个粒子的某些成对的物理量，例如位置和动量。你越是精确地知道它的位置，就越是不确定它的动量，反之亦然。这并非仪器不够精密，而是自然法则本身就设下了这样的限制。 通过本章的学习，读者将对微观世界的运作方式有一个初步但深刻的认识，挑战固有的认知，为理解更复杂的物理现象打下基础。 第二章：宇宙的宏伟画卷——相对论与时空扭曲 如果说量子力学揭示了微观世界的精妙，那么相对论则描绘了宏观宇宙的壮丽图景，并彻底改变了我们对时间、空间、物质和能量的理解。 在本章中，我们将首先介绍“狭义相对论”。它基于两个基本假设：物理定律在所有惯性参考系中都是相同的，以及真空中的光速对所有惯性观察者来说都是恒定的。从这两个看似简单的出发点，却引出了令人震惊的结论：时间并非绝对，而是相对的。运动的物体会经历时间膨胀，运动得越快，时间过得越慢。同时，长度也会收缩。 更令人惊叹的是，爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc²。这个方程揭示了质量和能量是同一事物的两种不同表现形式，它们可以相互转化。一点点质量就蕴含着巨大的能量，这为核能的利用提供了理论基础，也解释了恒星为何能够持续发光发热。 随后，我们将进入“广义相对论”的殿堂。广义相对论将引力并非看作一种“力”，而是时空本身的弯曲。就像在一个绷紧的橡皮膜上放置一个重物，橡皮膜会向下凹陷一样，大质量的物体（如星球、黑洞）会弯曲周围的时空。而我们感受到的“引力”，实际上是物体在弯曲时空中沿着“测地线”运动的表现。 我们将探讨广义相对论对宇宙的深远影响，例如它如何解释水星近日点的进动，以及它对光线传播的影响——光线在经过大质量物体附近时会发生弯曲，这就是“引力透镜”效应。 本书还将触及黑洞的概念，这些宇宙中最神秘的存在，它们的引力强大到连光都无法逃逸。我们还将简要介绍宇宙膨胀理论，以及引力波——时空涟漪，它们是宇宙大事件（如黑洞合并）产生的时空扰动，其探测成功更是印证了广义相对论的预言。 本章旨在让读者领略到宇宙的尺度和尺度下的奇妙规则，理解引力并非简单的拉力，而是时空本身的几何属性。 第三章：生命与能量的交织——热力学与统计物理 从微观粒子的奇妙舞蹈到宏观宇宙的壮丽图景，我们现在将目光转向那些与我们日常生活息息相关的物理学分支——热力学和统计物理。它们试图解释宏观现象是如何由大量微观粒子相互作用而产生的，并揭示了能量在系统中的流动和转化规律。 在本章中，我们将从“热力学第一定律”开始，也就是能量守恒定律。在任何孤立系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。我们会探讨功、热量、内能等概念，理解它们之间的关系，以及这些概念在各种能量转换设备（如发动机、发电机）中的应用。 接着，我们将进入“热力学第二定律”的深邃领域。这条定律引入了“熵”的概念，它衡量了一个系统的无序程度。热力学第二定律指出，在一个孤立系统中，总熵只会增加，或者保持不变，绝不会减少。这意味着，任何过程都是不可逆的，一切事物都倾向于变得更加混乱和无序。这解释了为何房间不打扫会越来越乱，为何热量总是从高温物体流向低温物体。 我们将讨论“卡诺循环”等理想热力学循环，理解热机的效率极限，以及为什么永动机是不可能实现的。这些定律不仅是理解能量转换的关键，也为我们认识自然界的演化方向提供了深刻的洞见。 随后，我们将引入“统计物理”的思想。它试图通过对大量微观粒子进行统计分析，来解释宏观的热力学性质。例如，当我们描述一个气体的温度时，我们并非测量每一个分子的动能，而是通过大量分子的平均动能来得到。统计物理为理解热力学定律提供了微观基础，它解释了为何看似随机的微观运动能够涌现出宏观上规律性的现象。 我们还会简要提及“玻尔兹曼分布”等概念，它们描述了粒子在不同能量状态下的分布规律。这些概念不仅在物理学中至关重要，也对化学、生物学等领域产生了深远影响。 通过本章的学习，读者将能够理解能量在自然界中的运作方式，认识到过程的不可逆性和熵增的普遍性，并初步领略到微观粒子的统计行为如何塑造宏观世界的规律。 结语：科学之美，永不止步 《物质的低语》并非一本终结性的著作，它更是一个起点。科学的探索永无止境，我们所揭示的只是冰山一角。从量子世界的神秘到宇宙的浩瀚，从能量的转化到生命的起源，每一个领域都充满了等待我们去发现的奥秘。 本书的目标是激发读者对科学的兴趣，培养一种探索精神。我们希望通过清晰易懂的语言，生动的比喻，以及对科学原理背后逻辑的深入浅出地讲解，让读者感受到科学的魅力，理解科学是如何一步步揭示物质世界的本质。 无论是对物理学专业的学生，还是对科学充满好奇的普通读者，本书都将为您打开一扇全新的视野。让我们一起倾听物质的低语，感受科学带来的智慧之光，并在探索未知的旅途中，获得无尽的启发与乐趣。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了深邃的藏青色调，搭配简洁的白色字体，给人一种既专业又沉稳的感觉。书脊的处理也十分考究，书名和作者信息排列得错落有致，即使是放在拥挤的书架上也能迅速被辨识出来。内页的纸张质感也令人满意，不是那种过于光滑的反光纸，而是带有细腻纹理的哑光纸，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。字体排版方面，行距和字号都拿捏得恰到好处，段落之间的留白处理得当，使得整体阅读体验非常舒适流畅。尤其是那些复杂的电路图和波形图，印刷得清晰锐利，即便是细小的元器件标注也能看得一清二楚，这对于需要反复对照细节的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。这本书的开本大小适中，无论是放在手边随时翻阅，还是装入背包携带出门，都显得十分方便，兼顾了实用性和美观性，看得出出版方在细节上确实下了不少功夫。

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这本书的语言风格是那种非常富有文采且兼具高度概括性的表达，读起来完全没有传统技术教材的枯燥感。作者似乎有一种化繁为简的魔力，能够用精准而富有画面感的语句来描述那些抽象的电学现象。比如，在描述某个特定放大电路的频率响应曲线时，他所用的词汇和比喻，仿佛能让人直接在脑海中“看到”信号穿越不同阶段的动态变化过程。这种文字上的精炼和准确，不仅提升了阅读的愉悦度，更重要的是，它有效地帮助我们在大脑中建立了清晰的概念模型，避免了死记硬背。即便是一些涉及较强数学功底的部分，作者也尽量以一种叙事性的口吻来引导，使得即便是对数学推导感到畏惧的读者，也能在理解物理本质的基础上，逐步掌握背后的数学逻辑。

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我个人认为，这本书最大的亮点之一在于其紧密结合了前沿的实验验证和仿真技术。它不仅仅停留在理论层面，而是花费了相当篇幅来指导读者如何利用现代工具来验证和优化设计。书中提供的实例电路，不仅给出了详细的理论计算步骤，还贴心地附带了主流仿真软件的操作指导和关键参数设置，这种“理论+实践”的闭环结构设计得非常巧妙。通过跟随书中的步骤进行仿真操作，我能立刻将书本上的静态分析转化为动态的、可交互的视觉结果，极大地增强了学习的主动性和成就感。这种与时俱进的教学内容组织，确保了读者所学知识体系的实用性和前瞻性，让这本书成为连接课堂理论与真实工程应用之间最坚实的一座桥梁。

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初次接触这本书时，我最大的感受是其内容的组织逻辑极其严谨和清晰。它并非简单地罗列公式和理论，而是像一位经验丰富的大师在循循善诱，从最基础的半导体物理概念开始，层层递进，将复杂的模拟电路构建过程拆解得细致入微。作者似乎非常懂得初学者的思维模式，每引入一个新的概念或器件，都会立刻配以形象的比喻或实际生活中的应用实例来加以佐证，大大降低了理解的门槛。我特别欣赏它在章节衔接处的过渡处理，转折自然流畅，仿佛浑然天成，让人在不知不觉中就完成了对前一知识点的吸收，并顺利过渡到下一个更深层次的探讨。这种“润物细无声”的教学方式，比起那种生硬的知识堆砌，更能激发读者的学习兴趣和探索欲，让人真正体会到知识是如何系统地生长起来的。

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这本书在深度上展现出了惊人的广度，绝非市面上常见的浅尝辄止的入门读物。它深入探讨了许多在实际工程中经常被忽略，但却至关重要的非理想因素，例如热漂移、噪声分析以及不同工作点对器件特性的微妙影响。对于那些希望从“会做题”提升到“能设计”的读者来说，这种对细节的挖掘和对系统级思维的培养是无价的。其中关于反馈机制和稳定性分析的部分，作者用多维度的视角进行了剖析，不仅给出了经典的数学推导，还结合了频域和时域的综合考察，使得我们能够从更宏观和整体的角度去把握电路的性能边界。这种深度的解析，使得这本书即使在后续的工作和学习中，依然能作为一本随时可以查阅和回顾的“案头宝典”，提供源源不断的参考价值。

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