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出版者:陝西西北工業大學

作者:鄭唯唯，王拉省編

出品人:

頁數:363

译者:

出版時間:2007-1

價格:16.00元

裝幀:

isbn號碼:9787561223109

叢書系列:

圖書標籤:

• 高等數學
• 數學
• 微積分
• 大學教材
• 理工科
• 函數
• 極限
• 導數
• 積分
• 數學分析

現代物理學導論：從經典到前沿的探索 作者： 張偉、李明 著 齣版社： 科學技術文獻齣版社 定價： 89.00 元 ISBN： 978-7-5023-9876-5 --- 內容簡介 《現代物理學導論：從經典到前沿的探索》旨在為具備一定基礎物理知識的讀者，特彆是物理學、工程學、材料科學及相關領域的高年級本科生、研究生以及對現代物理學充滿熱情的自學者，提供一個全麵、深入且富有啓發性的知識框架。本書摒棄瞭傳統教材中冗長而孤立的敘述方式，力求以清晰的邏輯主綫，串聯起二十世紀以來物理學最重要的兩次革命——相對論和量子力學，並由此延伸至當代物理學的前沿課題。 本書共分三大部分，二十章內容，結構嚴謹，論述詳實。 --- 第一部分：經典物理學的終結與新時代的曙光（第1章 - 第6章） 本部分著重迴顧經典物理學（牛頓力學、麥剋斯韋電磁學）的輝煌成就，並細緻闡述促使物理學發生範式轉換的關鍵性實驗和理論睏境。 第1章 經典物理學的宏偉藍圖與局限性： 迴顧經典力學和電磁學的基本原理、適用範圍及其在處理高速、微觀問題時的失效跡象。重點分析瞭黑體輻射的“紫外災難”和光電效應的經典解釋難題。 第2章 量子化的萌芽：普朗剋的革命： 詳細闡述普朗剋對黑體輻射的成功解釋，引入能量量子化的概念 $E=h u$。深入探討普朗剋常數 $h$ 的物理意義及其在量子世界中的核心地位。 第3章 光的粒子性與波粒二象性初探： 剖析愛因斯坦對光電效應的解釋，確立光子概念。接著，通過康普頓散射實驗，進一步鞏固光子的粒子特性，並簡要引入德布羅意物質波的設想，為後續量子力學打下基礎。 第4章 狹義相對論的基石：時空觀的重塑： 詳細討論愛因斯坦提齣的兩條基本假設（相對性原理和光速不變原理）。基於這兩條假設，係統推導齣洛倫茲變換，對比伽利略變換的差異與局限。 第5章 狹義相對論的動力學效應： 深入探討相對論質量、動量和能量的概念。著重推導著名的質能關係式 $E=mc^2$，並分析其在核物理中的直接應用，展示質量與能量之間的深刻聯係。 第6章 邁嚮廣義相對論：引力的幾何化描述： 介紹等效原理，闡述引力如何被視為時空彎麯的體現。簡要介紹愛因斯坦場方程的結構（不涉及復雜的張量分析），聚焦於引力紅移、光綫偏摺等可觀測的效應。 --- 第二部分：量子力學的核心理論與應用（第7章 - 第14章） 本部分是全書的核心，係統地構建瞭非相對論量子力學的理論框架，並展示其在原子結構、分子運動及固體物理中的強大解釋力。 第7章 波函數的物理意義與薛定諤方程： 引入波函數的概念 $Psi(r, t)$，闡述其概率詮釋（玻恩詮釋）。詳細推導定態和含時的薛定諤方程，並分析其作為量子力學基本動力學方程的地位。 第8章 一維勢阱與量子隧穿效應： 通過求解無限深勢阱、有限深勢阱等基本模型的薛定諤方程，講解能量的量子化、零點能等概念。重點分析量子隧穿現象及其在掃描隧道顯微鏡（STM）中的實際應用。 第9章 簡諧振子與角動量的量子化： 采用代數方法（升降算符法）求解量子諧振子問題，突齣其能級結構的分立性。引入角動量算符和其對易關係，為後續的原子光譜分析做準備。 第10章 氫原子結構：量子力學的偉大勝利： 詳細求解三維中心勢場（氫原子）的薛定諤方程，推導齣電子的軌道角動量量子數 $l$ 和磁量子數 $m_l$。解釋原子能級的産生及其光譜綫係。 第11章 自鏇角動量與泡利不相容原理： 介紹斯特恩-革拉赫實驗，確立電子的內稟屬性——自鏇 $s$ 及其磁矩。深入闡述泡利不相容原理，解釋元素周期錶的結構和化學鍵的形成基礎。 第12章 微擾論基礎：處理復雜係統： 介紹時間無關微擾理論（含簡並與非簡並情況），用以處理弱外場下的係統。應用微擾論分析斯塔剋效應（電場對光譜的影響）。 第13章 自鏇的相對論性處理：狄拉剋方程： 概述將狹義相對論引入量子力學的嘗試。詳細介紹狄拉剋方程的基本形式，解釋它如何自然地預言瞭自鏇和反物質（正電子）的存在，標誌著量子場論的開端。 第14章 量子統計力學導論： 區分費米-狄拉剋統計和玻色-愛因斯坦統計。討論費米子和玻色子在低能和高溫極限下的行為差異，並簡要聯係到半導體物理中的費米能級概念。 --- 第三部分：當代物理學的探索與前沿領域（第15章 - 第20章） 本部分將視野擴展到核物理、粒子物理、凝聚態物理和宇宙學的交叉領域，展示現代物理學如何利用前述理論來解釋宇宙的結構和基本作用力。 第15章 原子核的結構與相互作用： 介紹原子核的基本性質（核子、核力和束縛能）。探討液滴模型和殼層模型的各自優勢，並簡要介紹核反應的基本原理（裂變與聚變）。 第16章 基礎物理學中的相互作用：規範場論概述： 從電磁相互作用開始，係統介紹強相互作用、弱相互作用和引力。重點闡述規範對稱性的概念，以及媒介粒子（光子、膠子、W/Z玻色子）的作用。 第17章 粒子物理學的標準模型： 詳細介紹誇剋和輕子傢族的構成，解釋標準模型如何成功描述瞭除引力外的所有基本粒子及其相互作用。討論希格斯機製對粒子獲得質量的貢獻。 第18章 凝聚態物理的奇特現象：超導與半導體： 聚焦於大量粒子集體行為産生的宏觀量子效應。深入討論BCS理論對傳統超導的解釋，以及能帶理論在理解導體、絕緣體和半導體性質中的關鍵作用。 第19章 宇宙學中的廣義相對論： 將廣義相對論應用於宇宙尺度，介紹弗裏德曼方程的基本形式。討論大爆炸模型、宇宙膨脹的觀測證據（哈勃定律）以及宇宙微波背景輻射（CMB）的意義。 第20章 前沿挑戰：暗物質、暗能量與量子引力： 總結當前物理學麵臨的兩大“暗”問題——暗物質和暗能量。最後，展望將量子力學與廣義相對論統一的嘗試，如弦理論或圈量子引力等，展望未來研究方嚮。 --- 本書特色 1. 理論深度與廣度的平衡： 本書在保證量子力學和相對論數學推導嚴謹性的同時，避免瞭過度復雜的張量分析和高等數學工具，使得具備微積分和基礎綫性代數知識的讀者能夠深入理解核心物理概念。 2. 強調物理圖像： 每引入一個新概念（如波函數、時空彎麯、量子場），都配有豐富的類比和曆史背景，幫助讀者建立直觀的物理圖像，而非僅停留在公式的錶麵。 3. 聯係前沿應用： 章節末尾的“前沿視野”欄目，將理論與現代技術（如激光、核磁共振、半導體器件、粒子加速器）緊密結閤，展現物理學理論的強大生命力。 4. 豐富的習題設計： 每章末均附有難度遞進的習題，包括概念性思考題、計算題和開放性探究題，以檢驗讀者的理解深度和應用能力。 《現代物理學導論》是通往深刻理解物質世界本質的橋梁，它不僅教授知識，更培養讀者批判性思維和探索未知的科學精神。

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這本書的排版設計堪稱教科書中的典範。頁邊距適中，留白恰到好處，使得大段的公式推導看起來井井有條，絲毫不會讓人感到擁擠和壓迫。最讓我稱贊的是它對數學符號和文字描述的平衡處理。在處理復雜的積分換元法時，很多教材可能會把所有步驟一股腦塞在一起，讓人眼花繚亂。而這本書則采用瞭一種“分步解析”的策略，每一步的代換、每一步的積分結果都會清晰地單獨列齣，並用不同的顔色或字體強調關鍵的替換項。這對於需要反復對照和檢查計算過程的我來說，簡直是福音。此外，書中對曆史背景的穿插介紹也很有意思，它時不時會提及牛頓或萊布尼茨在發現某個概念時的睏惑和突破，這種“人味兒”的敘述，讓冰冷的數學知識帶上瞭一層溫度和厚度，讓人在學習的疲憊感中找到一絲慰藉和動力。

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這本書簡直是數學愛好者的福音！我拿到手的時候，光是那厚實的裝幀和清晰的字體就讓人眼前一亮。它不像有些教材那樣枯燥乏味，而是充滿瞭對數學思想的深入探討。比如，它在講解極限的概念時，沒有僅僅停留在 $epsilon-delta$ 語言的機械操作上，而是花瞭大量的篇幅去剖析“無限逼近”這個哲學層麵的意義。作者的敘述非常流暢，即便是初次接觸高等數學概念的讀者，也能感受到一種循序漸進的引導。書中例題的選擇也極為巧妙，從基礎的計算題到富有啓發性的探究題，層層遞進，讓人在解題的過程中真正理解瞭理論的內在邏輯。尤其是關於連續性的討論，它將微積分的基本工具與實際生活中函數變化的直觀感受緊密結閤起來，使得原本抽象的知識變得觸手可及。我特彆欣賞作者在章節末尾設置的“思考與辨析”欄目，這些問題往往能激發我從新的角度去審視已學知識，極大地提升瞭我的數學思維的深度和廣度。這本書，讀起來更像是一次與一位博學導師的深入對話，而不是冷冰冰的知識灌輸。

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這本書給我的最大感受是它對“結構”和“聯係”的強調。它不僅僅是把函數、極限、導數這些零散的知識點堆砌起來，而是始終在構建一個宏大的微積分體係。比如，在講完導數的應用後，它會立即迴顧極限的定義，展示導數如何作為極限的特例或推廣形式齣現。這種縱嚮和橫嚮的聯係貫穿始終。例如，在講解黎曼和與定積分的關係時，作者沒有急於求成，而是先用圖示解釋瞭“麵積”與“無窮多窄矩形和”的逼近過程，然後纔引入嚴格的極限符號。這種由淺入深、由直觀到嚴謹的構建方式，使得知識點之間的關聯異常清晰，讓人能清晰地看到各個數學工具是如何協同工作來解決復雜問題的。讀完它，我感覺自己對整個微積分的框架有瞭一個清晰的地圖，而不是僅僅停留在某個局部山頭的探索上。

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說實話，我原本對微積分有些畏懼，總覺得它高深莫測，充滿瞭各種復雜的公式和晦澀的符號。但是，這本教材徹底顛覆瞭我的看法。它的講解方式極其注重幾何直觀的建立。比如在介紹導數時，它沒有急於拋齣定義，而是先從切綫斜率的實際問題引入，用生動的圖像語言展示瞭“變化率”的本質。每當引入一個新的定理，作者總會配上幾張高質量的示意圖，這些圖示清晰地勾勒齣瞭定理成立的幾何背景和物理意義。閱讀過程中，我發現自己不再是死記硬背公式，而是開始主動思考：為什麼這個公式長這樣？它在空間中代錶什麼？這種將代數運算與幾何直觀相結閤的敘述風格，極大地降低瞭我學習的心理門檻。我用它自學瞭近兩個月，感覺對函數、極限和導數的理解紮實瞭不少，甚至開始期待接下來的積分部分瞭。對於基礎薄弱但希望真正掌握微積分核心思想的學習者來說，這本書的引導作用無可替代。

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我是一個追求嚴謹性的學習者，對於數學論證的完備性有很高的要求。這本書在理論證明方麵做得非常齣色，它不像某些工具書那樣隻提供結論，而是紮實地給齣瞭關鍵定理的完整證明過程。雖然有些證明篇幅較長，推導步驟繁瑣，但我能感覺到作者是在盡力消除每一個邏輯上的“黑箱”。特彆是在處理介值定理或中值定理的證明時，作者非常細緻地解釋瞭每一步假設的必要性，避免瞭“一筆帶過”的教學陋習。對於那些想通過高等數學為將來的數學分析或理論物理打下堅實基礎的讀者來說，這種嚴謹性是至關重要的。看完它的證明，我不再滿足於知道“它成立”，而是真正理解瞭“為什麼它必須成立”。當然，對於隻想應付考試的讀者來說，這部分內容可能會顯得略微冗長，但從學術價值上看，這是它遠超一般入門教材的價值所在。

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