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出版者:郑州大学出版社

作者:梁坤京

出品人:

页数:345

译者:

出版时间:2006-9

价格:35.00元

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isbn号码:9787811063516

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宇宙之弦：当代物理学的探索与前沿 引言：追溯本源，触摸未来 宇宙，这片浩瀚无垠的领域，始终是人类智慧穷尽想象力去叩问的终极疆域。从古希腊哲人对“自然”的朴素观察，到现代物理学将时空、物质和能量编织成一张精密而优雅的数学之网，我们对世界的理解经历了无数次的颠覆与重构。本书《宇宙之弦：当代物理学的探索与前沿》并非对既有经典理论的简单复述，而是聚焦于二十世纪至今，物理学界最激动人心、最具革命性的进展及其对我们世界观的深远影响。我们不再满足于宏观世界的精确描述，而是将目光投向了比原子核还要微小，以及比星系团还要宏大的尺度，试图揭示支配这一切的底层逻辑。 本书旨在为具有一定科学素养的读者，勾勒出一幅当代物理学全景图。我们将避开那些过于偏重工程应用或纯粹数学推导的枝节，而是深入探讨那些塑造了现代科学思想的核心概念、实验突破与未解之谜。我们相信，真正的科学之美，在于其简洁性背后的深刻洞察力，以及它对人类心智疆界的不断拓展。 第一部分：时空的革命——相对论的延伸与光速的极限 爱因斯坦的相对论无疑是二十世纪物理学的双子星之一。本书将从狭义相对论对牛顿绝对时空观的瓦解入手，详述洛伦兹变换的物理意义，以及“同时性”相对性的颠覆性内涵。我们不仅仅会介绍动量和能量如何转化为质能方程 $E=mc^2$，更会着重分析这一方程在核物理、粒子加速器运行机制中的核心地位。 随后，我们将步入广义相对论的宏伟殿堂。本书将详细解析“引力即时空弯曲”这一核心思想。我们将通过类比和几何直觉，解释测地线、黎曼曲率张量（无需复杂的张量分析，而是侧重其物理含义）如何描述行星绕日运行的本质，以及光线在强引力场中的偏折现象。重点章节将探讨黑洞的形成机制——史瓦西半径的意义，以及事件视界对于信息传递的终极限制。此外，我们还将介绍引力波的理论预测及其在LIGO等实验中被直接探测的里程碑意义，这标志着我们首次“听见”了宇宙的震动，开启了引力波天文学的新纪元。 第二部分：微观世界的幽灵——量子力学的深层哲学与实验证据 如果说相对论描绘了宇宙的宏大骨架，那么量子力学则揭示了构成万物的最细微的颗粒如何运作。本书将毫不回避量子力学的“怪异性”，并将其视为理解自然界最根本属性的钥匙。 我们将从黑体辐射和光电效应的经典解释失败开始，引出普朗克的量子假设。随后，深入剖析波粒二象性——光子与电子如何同时展现波和粒子的特性。玻尔的原子模型、德布罗意波的提出，将自然而然地引向海森堡的不确定性原理。我们不会将不确定性原理简单理解为测量误差，而是阐明它作为自然界内在属性的本质限制。 量子力学最引人入胜的部分在于其概率性诠释。本书将详尽介绍薛定谔方程的含义，重点阐述“波函数坍缩”这一概念的争议性与实验后果。我们将探讨双缝干涉实验在量子尺度下对实在性的挑战，以及EPR佯谬提出的“量子纠缠”现象。量子纠缠，即两个粒子无论相隔多远都能瞬间关联的特性，将作为本书探讨量子信息科学和量子计算的理论基础。 第三部分：物质的基石——粒子物理学标准模型及其前沿挑战 粒子物理学致力于回答“世界是由什么构成的”这一古老问题。本书将系统介绍描述基本粒子及其相互作用的“标准模型”。我们将分类解析费米子（夸克和轻子）的家族结构，以及传递基本力的玻色子（光子、胶子、W和Z玻色子）。 标准模型成功的关键在于其对强核力（通过量子色动力学QCD描述）和弱核力（电弱统一理论）的精确描述。特别地，本书将花费大量篇幅介绍希格斯机制的理论构建与2012年CERN大型强子对撞机（LHC）中对希格斯玻色子的发现，阐释质量起源的物理图像。 然而，标准模型并非万有理论。本书的后半部分将聚焦于其无法解释的重大难题： 1. 引力的量子化： 为什么标准模型中没有引力子的位置？如何将广义相对论与量子场论调和？ 2. 暗物质与暗能量： 观测到的物质只占宇宙总能量密度的约5%，剩下的95%（暗物质和暗能量）是什么？它们对宇宙膨胀和结构形成的影响。 3. 中微子质量： 标准模型最初预言中微子没有质量，但观测到的中微子振荡证明它们具有微小质量，这预示着模型的缺失。 第四部分：超越标准模型——统一的渴望与宇宙学的新视野 面对标准模型的局限，当代物理学家们提出了诸多前沿理论，试图构建一个更宏大、更统一的物理学图景。 我们将介绍“超对称理论”（SUSY）的基本思想——每一个已知粒子都有一个尚未被发现的超伴子，以及它如何帮助解决标准模型中的层级问题。随后，我们将探讨“弦理论”和“M理论”，它们提出所有基本粒子和力都是一维“弦”的不同振动模式，试图将引力纳入量子框架。虽然这些理论尚未有直接的实验证据，但它们代表了数学物理学在统一性方面的最高成就。 在宇宙学方面，本书将整合广义相对论和粒子物理学的最新成果，讨论大爆炸理论的现代版本——暴胀模型，它解释了宇宙的均匀性和视界问题。最后，我们将探讨当前对暗能量性质的多种猜想，从宇宙学常数到动态的第五种力，这直接关系到宇宙的最终命运。 结语：未竟的探索 《宇宙之弦》带领我们走过了一条从古典确定性到现代概率性，从牛顿力学到时空弯曲，再到物质基本构成的非凡旅程。物理学的魅力，正是在于它不断揭示我们已知知识的边界。我们所描绘的理论，无论是描述宏大星系的引力效应，还是捕捉微观粒子的量子涨落，都像是宇宙这部宏伟乐章中的几个音符。前方的道路依旧充满挑战，我们对统一自然力、理解暗物质本质的渴望，正是驱动人类文明不断前行的不竭动力。本书所呈现的，是人类在认知宇宙过程中留下的最清晰的足迹，也是对未来探索者发出的最诚挚的邀请。

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老实说，拿起《理论力学》这本书，很大程度上是想填补我知识体系中的一些空白。作为一名对工程技术有浓厚兴趣的人，我深知力学是许多现代科技的基石。这本书并非是一本简单的科普读物，它呈现的是一种更加系统和深入的理解。我尤其欣赏它在介绍概念时所遵循的逻辑顺序，总是从最基本、最直观的定义开始，然后逐步引入更复杂的概念和数学工具。例如，在阐述“功”和“能”的时候，作者非常细致地从力在位移上进行积分的过程讲起，并且区分了功和能的性质，让我理解到它们是描述物体状态改变的两个不同侧面。书中关于“势能”的部分，更是让我对物体的位置与它储存能量之间的关系有了全新的认识，这对于理解弹簧振动、重力势能等现象至关重要。我也会尝试去理解那些看起来有些“烧脑”的微分方程，虽然我可能无法每次都完美地求解，但至少能体会到它们是如何精确地描述物体随时间变化的运动轨迹的。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的传授，更是一种思维模式的塑造。它鼓励我用分析、分解、建模的方式去理解周围的世界，去寻找事物内在的规律。即使我以后不会直接运用书中的每一个公式，但这种解决问题的思路，这种严谨的态度，必将伴随我受益终生。

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当我开始阅读《理论力学》这本书时，我其实带着一种“挑战自我”的心态。我总觉得，如果一个人想真正理解宏观世界的运转，力学是绕不开的门槛。这本书给我的第一印象是它“厚重”的学术气息，但这种厚重并非是令人望而却步的，反而是一种充满力量的邀请。我尤其对书本在讲解“运动的描述”时所采用的方式感到惊叹。从最简单的直线运动，到更复杂的曲线运动，再到三维空间中的位移、速度和加速度，书本都用清晰的语言和精美的图示进行了详尽的阐述。我常常会在阅读时，脑海中浮现出各种运动的场景：一个抛射体在空中划出的抛物线，一个行星围绕太阳的椭圆轨道。书本对于这些运动的数学描述，让我对“精确”这个词有了更深刻的理解。当我进入到“动力学”的部分，特别是关于“牛顿运动定律”的讲解时，我更是被这种揭示因果关系的智慧所折服。它不仅仅告诉我们“为什么”会发生，更用数学语言给出了“如何”精确预测。书本在解释“冲量”和“动量”时，用“物体动量变化率等于其所受合外力”的表述，让我看到了力与运动量之间的直接联系。尽管有些地方我需要反复阅读，甚至查阅一些辅助资料，但每一次的理解，都像是拨开云雾见日出，那种成就感是无与伦比的。

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选择《理论力学》这本书，源于我对物理世界基本规律的强烈求知欲。我深知，力学是许多科学领域的基础，理解它，就等于打开了理解更复杂现象的钥匙。这本书在内容的组织上，给我留下了深刻的印象。它并非一股脑地灌输概念，而是从最基础的“运动的描述”开始，逐步深入到“运动的原因”以及“物体动量和能量的变化”。我尤其欣赏书本在讲解“刚体转动”时所采用的类比和图示。当书本引入“力矩”和“角动量”的概念时，我脑海中仿佛浮现出各种物体旋转的画面：一个旋转的陀螺，一个行星的轨道。书本通过清晰的数学公式，将这些宏观的运动与微观的力联系起来。我曾花了很多时间去理解“转动惯量”这个概念，它揭示了物体在转动时的“惯性”，就像直线运动中的“质量”一样。书本对“角动量守恒定律”的详细阐述，更是让我看到了自然界中一种深刻的“对称性”和“不变性”。无论一个旋转的物体经历怎样的变形，只要没有外力矩作用，它的角动量总是保持不变。这种对普遍规律的探寻，让我感到无比着迷。尽管我承认，书本中某些章节的数学推导对我来说仍然具有一定的挑战性，但我相信，每一次的尝试，都是一次思维的锻炼。

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当我拿到《理论力学》这本书时，我怀揣着对物理世界运行规律的好奇心。这本书给我最直观的感受是它的“系统性”和“完整性”。它从最基础的“参考系”和“运动学”概念开始，逐步深入到“动力学”的核心。我特别欣赏书本在阐述“功”和“能”这两个概念时所展现出的逻辑。书本首先从“力”在“位移”上做功的定义出发，引入了“功”的概念，并将其与物体的“动能”联系起来，形成了“动能定理”。这让我理解到，外界对物体所做的净功，实质上就是改变了物体动能的量。随后，书本进一步介绍了“势能”的概念，以及“机械能守恒定律”。通过对保守力做功的分析，我理解到，在只有保守力做功的情况下，物体的总机械能（动能与势能之和）是保持不变的。这种能量的传递和转化，让我看到了自然界中一种深刻的“不变性”。尽管书本中对于“振动”和“碰撞”等现象的数学描述，其复杂性对我来说仍需时间消化，但我相信，每一次的深入阅读和思考，都让我对物理学的严谨性和普适性有了更深的认识。

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初次翻阅《理论力学》这本书，我被它严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。我一直认为，想要理解我们所处的这个世界，力学是绕不开的基础。这本书并非仅仅罗列公式，而是循序渐进地引导读者去理解每一个概念的由来和应用。我尤其喜欢它在讲解“牛顿运动定律”时的处理方式。书本首先从“惯性”的概念入手，定义了惯性参考系，然后详细阐述了牛顿第一、第二、第三定律，并辅以大量的实例。例如，在解释牛顿第二定律时，书本通过分析质点在各种力作用下的运动，展示了“力”是如何改变物体的“动量”的。当我读到“功”和“能”的概念时，我更是被这种能量转化和守恒的思想所吸引。书本从“力在位移上做的功”定义了“功”，进而引入了“动能”和“动能定理”，揭示了外界对物体所做的净功等于物体动能的变化。而“势能”的概念，更是让我理解到，物体之所以能够运动，往往是由于其所处位置或构型中储存的能量。尽管书本中有些章节的数学推导过程对我来说仍然是一项挑战，但我相信，每一次的深入理解，都让我对物理世界的运行规律有了更深刻的洞察。

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购买《理论力学》这本书，是我学习生涯中的一个重要决定。我一直认为，作为一名对科学发展感兴趣的普通人，理解力学基本原理是至关重要的。这本书并没有让我失望，它以一种循序渐进的方式，将复杂的力学概念层层剖析。我尤其喜欢它在介绍“功”和“能”这两个概念时的逻辑。书本从“力做功”的定义出发，通过对物体在力作用下发生的位移进行积分，引入了“功”的概念。然后，它进一步将“功”与物体的“动能”联系起来，阐述了“动能定理”，揭示了外界对物体所做的净功等于物体动能的变化。这种从“过程”到“状态”的转换，让我对能量的守恒性有了更深刻的体会。当我读到“势能”的部分时，我更是被这种“储存”在物体位置或构型中的能量所吸引。书本通过对保守力做功的分析，引入了“势能”的概念，并给出了重力势能和弹性势能的计算公式。这种将物体的位置转化为能量的描述方式，极大地简化了对许多复杂运动的分析。我发现，利用“能量守恒定律”来解决问题，往往比直接运用牛顿第二定律更为高效。尽管有时候，我需要花很多时间去理解那些微分方程的推导过程，但每一次的理解，都让我对物理世界的内在运行机制有了更深的洞察。

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当我开始接触《理论力学》这本书时，我的目标是希望能够系统地理解物体运动背后的原理。这本书的编排方式非常合理，它从最基本的“参考系”和“运动学”入手，逐步引入“动力学”的概念。我特别被书中对“位移”、“速度”和“加速度”的精确定义所吸引。书本通过绘制速度-时间图和位移-时间图，将抽象的数学关系可视化，这对于我这样的学习者来说，是极大的帮助。我曾经反复研究过书本关于“相对运动”的章节，理解了在不同参考系下，物体的运动状态会如何变化。这让我对“惯性参考系”和“非惯性参考系”有了更清晰的认识。当我进入到“动力学”部分，特别是关于“功”和“能”的讲解时，我更是被这种能量守恒的思想所折服。书本通过对“功”的定义，揭示了力在物体运动过程中所做的改变，并将其与物体的“动能”联系起来，形成了“动能定理”。而“势能”的概念，更是让我理解到，物体之所以能够运动，往往是由于其所处位置或构型中储存的能量。尽管我承认，书本中关于“振动”和“波动”的章节，其数学处理方式对我来说仍有一定难度，但我相信，每一次的努力，都让我离理解物理世界的奥秘更近一步。

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对《理论力学》这本书的探索，是我对科学知识体系的一次主动梳理。我一直认为，力学是理解宏观世界运作的关键。这本书在内容的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。我尤其对书中对于“转动”现象的描述感到着迷。从最基本的“力矩”概念，到“角动量”，再到“转动惯量”，书本用严谨的数学语言和清晰的图示，将复杂的转动现象进行了解析。我曾花很多时间去理解“角动量守恒定律”，它揭示了在没有外力矩作用的情况下，一个旋转物体的“角动量”是保持不变的。这让我联想到花样滑冰运动员在旋转时，收紧身体就能加快转速的现象，这正是角动量守恒的直观体现。书本还详细介绍了“刚体”的概念，以及刚体在受力作用下的“平动”和“转动”。尽管我对书本中关于“陀螺运动”和“章动”等更复杂概念的理解，还需要进一步的消化和吸收，但我相信，每一次的阅读和思考，都是一次对科学精神的体验，也是对自身认知边界的一次拓展。

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初次拿到这本《理论力学》，就被它厚重的封面和严谨的排版所吸引。作为一个并非科班出身，但对物理世界运行规律充满好奇的爱好者，我对这类“硬核”书籍总是抱有一种敬畏又期待的心情。翻开扉页，扑面而来的便是那些熟悉却又带着些许陌生的符号和公式，像是开启了一扇通往微观世界或宏观宇宙的神秘之门。我并非想立刻钻研到每一个定理的推导过程，而是更想感受那种科学的逻辑之美，那种从最基本的公理出发，层层递进，最终揭示复杂现象背后统一规律的震撼。这本书的语言风格，在我看来，是一种非常“古典”的严谨，它不花哨，不卖弄，只是用最精确的词汇来描绘物理世界的运动轨迹。读它的时候，我常常需要放慢速度，反复咀嚼每一个字句，甚至会在脑海中勾勒出那些抽象的概念所对应的具体场景。例如，关于惯性参考系的阐述，让我联想到坐在飞驰的列车上，窗外的景物飞速后退，而车厢内的我却感受不到明显的运动；又或是关于刚体转动，那些复杂的张量运算，在我眼中仿佛是无数个微小质点在空间中协同旋转的舞蹈。这本书带给我的，是一种思考方式的启迪，它教会我如何从表面的杂乱中提取本质，如何用数学的语言来量化和描述现实世界。即便我无法完全掌握所有内容，仅仅是这份沉浸式的学习体验，也足以让我受益匪浅。它就像是一位沉默的导师，在我遇到困惑时，用它内在的逻辑给我指引。

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当我决定深入了解《理论力学》这本书时，我的初衷更多是源于一种对“为什么”的好奇。生活中有太多我们习以为常的现象，比如物体下落，比如行星运行，但在我看来，这些背后一定有着更深层的、可以被理解和预测的原理。《理论力学》正是这样一本致力于揭示这些原理的书籍。它没有把我引入那些光怪陆离的理论物理学领域，而是脚踏实地地从最基础的运动学和动力学开始。书中的那些图示，对于我这样的视觉学习者来说，简直是救星。它们将那些抽象的矢量、力矩、角动量具象化，让我得以在脑海中构建出三维的运动模型。我记得在学习牛顿第二定律的时候，书上那个关于质点受力分析的插图，清晰地展示了各个力的方向和大小，这让我对“合力”的概念有了更直观的认识。然后，当书本继续深入到动量守恒和能量守恒时，我开始体会到一种“平衡”的美感。无论过程多么复杂，总有一些基本量是不变的，这在某种程度上给予了我一种对世界秩序的信心。尽管我承认，有些章节的推导过程对我来说依然是挑战，但作者在解释概念时所使用的类比，比如用“做功”来形容力对物体运动状态的改变，非常巧妙地将枯燥的数学语言与日常经验联系起来。我常常会在阅读的间隙，尝试着在生活中寻找那些与书中所学相呼应的例子，这不仅加深了我对知识的理解，也让我感受到了理论与实践之间那奇妙的联系。

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