具体描述
《定性与半定量物理学(第2版)》是北京大学物理系赵凯华教授在选修课讲义基础上编写的,全文曾在《大学物理》杂志(1988年第10期到1990年12期)刊载,深受广大读者欢迎。经作者增补修改后汇集出版。第一版出版于1991年,根据科学的最新发展,在第二版中某些章节做了较大的修改和补充。
赵凯华教授在书中把基础物理知识生动地、巧妙地与当今物理学前沿如粒子物理、生物物理、天体物理、对称性分形等等新鲜概念与课题结合起来,与物理学思想、方法及其历史发展结合起来,古今纵横、上下环宇,格调清新、启人心智,是物理爱好者和师生们不可多得的参考资料,也有利于物理教学改革的探索。
本书内容有绪论及对称性原理、量纲分析、数量级估计、自然界的物理学等四章,并有较丰富的例题。
《定性与半定量物理学(第2版)》可作为各类高等学校本科和专科物理专业及学习物理课程的其他理工农医专业大学生、研究生、有关教学或科研人员的参考读物,也可供中专、中学教师及物理爱好者阅读或作进修之用。
作者简介
目录信息
第一章 对称性和对称自发破缺
§1.对称性的概念源于生活
§2.什么是对称性?
§3.各种对称性
3.1 镜像对称性
3.2 转动与平移
3.3 标度对称性
3.4 时间平移和反演
3.5 置换对称性
3.6 联合变换下的对称性
§4.对称性原理及其应用
4.1 因果关系和对称性原理
4.2 电磁学中对称性原理的应用
4.3 原因不能唯一确定结果时的对称性原理
§5.宇称不守恒与CPT变换
5.1 马赫的困惑
5.2 宇称不守恒
5.3 CP守恒与破坏
5.4 麦克斯韦方程的C、P、T对称性
§6.对称性自发破缺的概念和实例
6.1 什么是对称性的自发破缺?
6.2 力学中对称性破缺的实例
6.3 朗道二级相变理论
6.4 宇宙早期的真空相变与暴胀
6.5 耗散结构
6.6 一个蚁群觅食模型与自发涌现效应
6.7 时钟对称破缺与报酬递增律经济理论
§7.重子一反重子的不对称
7.1 重子一反重子不对称及其可能的解释
7.2 质子衰变的实验检验
7.3 阿尔法磁谱仪
§8.生物界的左右不对称性
8.1 巴斯德的发现
8.2 生物分子的手性
8.3 生物分子的手性起源问题
§9.对称性意味着不可分辨性
参考文献
第二章 量纲分析和标度律
§1.量纲分析基本原理及例题
1.1 Ⅱ定理
1.2 例题
§2.量纲法的进一步讨论
2.1 单位制中基本量个数的多寡有什么影响?
2.2 物理方程中常量的压缩与恢复
§3.模拟试验与物理相似性原理
3.1 流体的相似性原理之一——管道流动问题
3.2 流体的相似性原理之二——运动物体受阻问题
3.3 静力学模拟的相似性原理
3.4 原子弹爆炸火球
§4.生物界的标度律
4.1 大人国、小人国的比喻
4.2 单一特征长度的标度律
4.3 圆柱的标度律
§5.生长的标度律与自组织
5.1 生长的标度律
5.2 斐波那契数列与黄金分割
5.3 植物的花序与斐波那契数列
5.4 植物的叶序与黄金分割
参考文献
第三章 数量级估计
§1.物理世界的层次和基本物理常量
§2.原子
§3.原子核
§4.分子和化学键
4.1 氢分子
4.2 共价键的饱和性和方向性
4.3 共价键结合能
4.4 离子键
4.5 金属键
4.6 范德瓦耳斯键
4.7 氢键
4.8 分子的振动、转动和电子能级
§5.物性
5.1 固体和液体的密度与原子间隔
5.2 固体的弹性模量与液体的压缩性
5.3 熔解与汽化
5.4 液体的表面张力
5.5 渗透压
5.6 固体的热膨胀系数
§6.地球、太阳和月亮
参考文献
第四章 自然界的物理学
§1.人类生存的环境
1.1 大气
1.2 海洋和潮汐
1.3 地球的内部结构
1.4 地球的辐射收支
§2.太阳系
2.1 类地行星
2.2 类木行星
2.3 小星体带
2.4 矮行星
2.5 彗星
§3.恒星和其它天体
3.1 恒星
3.2 白矮星、中子星和超新星爆发
3.3 黑洞
3.4 类星体和红移
§4.宇宙
4.1 从哥白尼原理到哈勃定律
4.2 大爆炸宇宙模型
4.3 广义相对论宇宙动力学
4.4 为什么宇宙曾经暴胀?
4.5 ACDM模型
4.6 “热寂说”的终结
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
有意思的地方分散分布的。 感觉作者不必写得仿佛很有体例一般。各精彩段落独立成文也就可以了。 1、准格子是高维格子向以无理数斜率向低维投影的结果,还举了二维投影到一维为例。 2、一直没明白:既然薛定谔方程是球对称的,为什么解出来的一定会有个角动量的z轴方向呢?作...
最初看到书名,以为只是讲一些在物理应用中常用的估计方法,用于快速解决一些“简单问题”。 阅读了第一章发现根本不是那么回事。虽然有种自己是傻逼,但是又觉得自己要有啥劲去吧这本书读完。 没有详尽的证明,没有复杂的数学公式。赵老师用简单的公式和解释尽可能向我们描述...
如果要说对物理问题思考的直观、对物理直觉的追求,赵凯华老先生可以算是国内物理学家中首屈一指的,简直可以算是中国版的费恩曼。 国内的物理教材,大多秉持苏联风格,其最大的缺憾就是不强调物理直观。这本书的精髓部分,对广大物理学子最有用处,私以为是2、3两部分(量纲分...
有意思的地方分散分布的。 感觉作者不必写得仿佛很有体例一般。各精彩段落独立成文也就可以了。 1、准格子是高维格子向以无理数斜率向低维投影的结果,还举了二维投影到一维为例。 2、一直没明白:既然薛定谔方程是球对称的,为什么解出来的一定会有个角动量的z轴方向呢?作...
最初看到书名,以为只是讲一些在物理应用中常用的估计方法,用于快速解决一些“简单问题”。 阅读了第一章发现根本不是那么回事。虽然有种自己是傻逼,但是又觉得自己要有啥劲去吧这本书读完。 没有详尽的证明,没有复杂的数学公式。赵老师用简单的公式和解释尽可能向我们描述...
用户评价
这本书的魅力在于,它能够让你在不掌握高深数学工具的情况下,也能对复杂的物理世界产生深刻的理解。我尤其喜欢书中关于“对称性”的讨论。作者并没有直接套用群论的数学框架,而是通过一些生活中随处可见的例子,比如一个圆盘的旋转对称性,或者一个正方形的平移对称性,来引入“对称性”在物理学中的核心地位。他解释了为什么许多物理定律都具有某种对称性,以及这种对称性如何指导我们发现新的粒子或者物理现象。这种从“现象”到“规律”的引导方式,让我体会到物理学的美,不仅仅在于其精确性,更在于其简洁而普适的内在逻辑。
我印象非常深刻的是,《定性与半定量物理学》在讲解“相对论”时,并没有一开始就祭出复杂的张量分析,而是从“时间膨胀”和“长度收缩”这两个令人匪夷所思的现象出发,用生动的语言描述了宇航员在高速旅行时可能经历的奇特感受。作者强调了“相对性原理”的重要性,即物理定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式。他通过这种“定性”的描述,让我们体会到我们习以为常的空间和时间并非绝对,而是与观察者的运动状态紧密相关。这种方式,比直接推导洛伦兹变换来得更加直观和令人信服。
我一直对“因果关系”在物理学中的应用感到好奇,而《定性与半定量物理学》在这方面给了我很大的启发。书中有一个章节,讨论的是“量子叠加态”和“测量问题”。作者并没有纠结于如何用数学模型去描述量子态的坍缩,而是更多地探讨了“测量”这个行为本身如何影响了被测量对象的“状态”。他用一个非常形象的例子,说明当我们试图去“确定”一个粒子在A点还是B点时,它就必须“选择”其中一个位置,而在此之前,它可能同时处于A和B的叠加状态。这种对“观察者效应”的定性描述,让我对量子力学中的概率性和非决定性有了更深的理解,也让我重新思考了“真实”的含义。
我一直认为,物理学是一门严谨的学科,对数学工具的依赖是无可厚非的。然而,《定性与半定量物理学》这本书却提供了一个全新的视角。它并没有完全摒弃数学,但它更注重的是“物理直觉”的培养。在讲解“量子纠缠”这个概念时,作者并没有上来就讨论薛定谔方程的解,而是通过一个简单的思想实验,比如两个人同时抛硬币,但这两枚硬币之间存在一种奇特的关联,无论相隔多远,只要你知道其中一枚的状态,另一枚的状态立刻就被确定了。这种“定性”的描述,虽然没有具体的概率数值,却精准地捕捉到了量子纠缠的核心特征——非定域性。我喜欢作者这种“先理解,再量化”的教学方式,它让我在面对那些复杂的数学公式时,不会感到畏惧,反而多了一份理解和探索的兴趣。
我必须承认,在阅读《定性与半定量物理学》的过程中,我发现自己常常在某个段落停下来,陷入沉思。作者的叙述风格非常独特,他擅长用生动形象的比喻来解释一些抽象的物理概念。比如,在讲解“熵”的时候,他没有直接抛出热力学第二定律的数学表达式,而是用一个房间随着时间推移自然变得杂乱的过程来类比,从整洁有序到混乱无序,这其中蕴含的“不可逆性”和“趋势”,让我一下子就明白了熵增的本质。更让我印象深刻的是,他并没有止步于此,而是将这个概念延伸到了信息论和生命科学领域,探讨熵增是否也适用于这些看似与物理学无关的范畴。这种跨学科的思考,让整本书的视野变得异常开阔,也让我意识到,物理学的力量不仅仅在于精确计算,更在于其对宇宙规律的普适性洞察。
读完《定性与半量子物理学》的某一个章节,我突然意识到,我过去对“半定量”的理解可能有些狭隘。我一直以为半定量就是粗略的估计,但这本书中的“半定量”更多的是一种“趋势预测”和“相对大小”的判断。举个例子,在讨论“引力波”的时候,作者没有去计算具体的波形或者振幅,而是通过类比水面上的涟漪,来解释引力波传播时对时空的扰动,并指出这种扰动是极其微弱的,但却是宇宙中一种重要的信息载体。他强调了即使无法精确测量,我们也可以通过一些定性的分析,来判断一个现象的“重要性”或者“可能性”。这种“定性”中的“半定量”思维,让我在理解宇宙现象时,不再局限于具体的数值,而是更加关注其内在的逻辑和发展趋势。
《定性与半定量物理学》这本书最让我着迷的地方,在于它能够激发读者对物理学“为什么”的好奇心。作者在讲解“基本相互作用”时,并没有简单地列出四种力,而是从“为什么需要力”以及“力的本质是什么”这两个根本性的问题开始。他用非常生动的方式,比如将粒子间的相互作用比作 échanges d'un ballon entre deux personnes,来形象地描述传递粒子的作用。这种“定性”的描述,虽然没有具体的数值,却能让我对这些看似抽象的力有了更具象化的理解,也让我对宇宙万物运行的“原因”产生了更深的探究欲望。
在阅读《定性与半定量物理学》过程中,我常常会联想到一些我曾经阅读过的其他科学书籍。然而,这本书的独特性在于它所营造的“探索感”。作者在讲解“黑洞”时,并没有直接给出史瓦西半径的公式,而是通过描述一个“吞噬一切”的神秘天体的想象,来引导读者思考光为何无法逃脱。他强调了“视界”的概念,以及在视界之外,我们能够通过一些间接的方式来推测黑洞的存在和性质。这种“已知”与“未知”之间的界限,以及我们如何通过“定性”的思考来逼近“未知”的边界,让我对科学探索的过程充满了敬畏和好奇。
《定性与半定量物理学》这本书,当我在书店里偶然翻开它的时候,我并没有对它的标题产生特别强烈的预期。毕竟,“定性”和“半定量”这两个词汇,在物理学的语境下,往往意味着一种不够精确、或许是初步探索的阶段。然而,这本书的开篇却以一种出人意料的流畅与深刻,立刻吸引了我。作者并没有一开始就深入到复杂的数学推导,而是从物理学的基本概念出发,用一种近乎哲学思辨的笔触,探讨了我们如何去理解和描述自然现象。我记得其中一个章节,谈论的是“能量的守恒”,并不是那种简单地给出E=mc²然后让你去计算的模式,而是更侧重于“为什么”能量会守恒,以及这种守恒性对我们理解宇宙产生的深远影响。他通过一些经典的实验,例如落体运动,但关注点却不是速度和加速度的计算,而是去体会“能量是如何转化的”,从重力势能到动能,再到克服空气阻力时散失的热能,这种对过程的细致描绘,让我对“守恒”这一概念有了更深刻的感悟。
这本书有一个特点,就是它能够让你在阅读的过程中,不断地将书中的概念与现实生活中的现象联系起来。例如,在讲解“热力学第二定律”的熵增原理时,作者不仅仅局限于封闭系统,他还探讨了“耗散结构”的概念,以及生命体如何在不断消耗能量、增加周围环境的熵的同时,维持自身的有序性。他将这种“局部有序”与“整体无序”的辩证关系,阐述得淋漓尽致。这不仅仅是对物理定律的理解,更是一种对宇宙运行模式的宏观认识,让我觉得物理学真的无处不在,也无时无刻不在影响着我们。
闲暇消遣物理读物
凭我的智商只能给5星。
第三章数量级估算这章可算是很好的奥赛教程了。第四章的第四节里关于黑洞那节,满满的全是干货,而且简洁明了。
还是挺好的,老赵特别适合写这种科普书。不过书上很多的CUSPEA考题还是挺深刻的。
闲暇消遣物理读物