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页数:156

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出版时间:2007-8

价格:14.40元

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isbn号码:9787532389865

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《精通量子世界：从经典到前沿》 内容简介 本书是一部深入探索物理学核心概念与前沿进展的力作，旨在为具有一定物理学基础的读者提供一个系统、深刻的学习体验。我们不满足于对现象的简单描述，而是致力于揭示其背后的深刻机制，引导读者跨越经典物理的边界，触摸微观世界的奇妙律动，乃至展望宇宙终极的奥秘。 第一部分：重塑经典认知——力与场的精密绘景 在物理学的宏伟大厦中，经典力学无疑是基石。本书在回顾牛顿三大定律、动量守恒、能量守恒等核心概念时，将侧重点放在其应用场景的拓展与深层原理的剖析。我们不会停留在简单的解题技巧，而是深入探讨“力”的本质——它是如何传递的，它与能量、功之间的辩证关系，以及在不同参照系下运动状态的相对性。 运动学与动力学的精妙联系： 我们将详细解析速度、加速度、角速度、角加速度等概念，并重点阐述它们如何与力、力矩等动力学量紧密相连。通过大量精心设计的例题，包括但不限于多体系统、非惯性系中的运动、振动与波的传播，读者将学会如何从更抽象的层面理解运动的规律，并掌握运用微积分和向量分析工具解决复杂力学问题的能力。 能量的普遍性与守恒的深层含义： 动能、势能、机械能守恒不仅仅是公式的堆砌，更是宇宙中最根本的对称性体现之一。本书将从能量转化和守恒的视角，重新审视各种物理过程，例如碰撞、弹簧振子、摆的运动，以及流体动力学中的伯努利方程。我们还将触及热力学第一定律，将能量守恒的范畴扩展到内能的层面，为理解能量在宏观世界中的广泛存在打下坚实基础。 万有引力与天体运动的诗篇： 从开普勒定律的几何之美，到牛顿万有引力定律的深刻洞察，本书将引导读者体会引力在塑造宇宙结构中的关键作用。我们将深入分析引力场、引力势能，并探讨其在行星轨道、潮汐现象、以及黑洞形成等天体物理现象中的具体表现。通过对引力势能的剖析，读者将理解为何星体能够维持稳定运行，以及能量在引力系统中的重要性。 电磁场的统一之美： 电场、磁场、电势、磁势……这些看似独立的概念，在麦克斯韦方程组的框架下得到了完美的统一。本书将系统梳理静电学、静磁学、电磁感应、以及麦克斯韦方程组的推导和物理意义。我们将详细讲解法拉第感应定律、安培环路定理、高斯定律等，并强调电磁场作为一种能量和动量的载体的角色。通过对电磁波的产生、传播和性质的深入探讨，读者将领略到光作为一种电磁波的本质，从而为理解现代通信技术和光学现象奠定基础。 第二部分：跨越鸿沟——量子力学的奇幻之旅 经典物理在微观世界遭遇了前所未有的挑战。量子力学以其反直觉的描述，彻底改变了我们对物质和能量的认知。本书将以严谨而又富有启发性的方式，引导读者步入这个令人着迷的领域。 光与物质的波粒二象性： 从黑体辐射和光电效应的实验现象出发，本书将深入讲解普朗克常数、光子概念，以及德布罗意波的提出。我们将详细分析双缝干涉实验中电子表现出的波动性，并探讨波粒二象性在微观粒子世界中的普遍性。这种二象性并非简单的“非此即彼”，而是物质在不同测量情境下呈现出的不同侧面，深刻揭示了微观世界的非决定性特征。 不确定性原理与概率的哲学思考： 海森堡不确定性原理是量子力学的核心基石之一。本书将深入阐释位置-动量不确定性、能量-时间不确定性等概念，并分析其对经典测量概念的颠覆。我们将探讨概率在量子力学中的角色，理解薛定谔方程如何描述微观粒子的状态演化，以及波函数坍缩的意义。这部分内容将促使读者深刻反思“确定性”与“概率性”的界限，以及观测者在量子测量中的作用。 原子结构与能级跃迁的量子图景： 玻尔模型是早期量子理论的杰出代表，虽然有其局限性，但它成功解释了氢原子光谱。本书将在此基础上，深入讲解量子数、轨道角动量、自旋角动量等概念，并阐述泡利不相容原理如何决定了多电子原子的电子排布。我们将详细分析电子在原子核外不同能级之间的跃迁过程，解释原子光谱的产生原因，以及光子在这一过程中扮演的角色。 量子隧穿效应与微观世界的“不可思议”： 量子隧穿效应是经典物理无法解释的现象，它描述了粒子能够“穿透”能量高于其自身的势垒。本书将深入剖析量子隧穿的机理，并介绍其在扫描隧道显微镜（STM）、放射性衰变、以及半导体器件等领域的应用。通过对隧穿效应的理解，读者将领略到量子世界中能量和空间边界的模糊性。 多粒子系统与量子纠缠的魅力： 当多个粒子相互作用时，量子力学展现出更加复杂的现象。本书将简要介绍玻色子和费米子的区别，以及它们在多粒子系统中的行为。重点将放在量子纠缠这一奇特现象上，阐释两个或多个粒子之间存在的一种非定域的关联，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态会瞬时影响到另一个粒子的状态。我们将探讨量子纠缠在量子计算和量子通信中的潜在应用。 第三部分：宇宙的终极探索——从相对论到前沿物理 在理解了微观世界的奥秘之后，本书将视角拓展至宏观宇宙，并触及当今物理学最前沿的理论。 狭义相对论与时空的革命： 爱因斯坦的狭义相对论彻底改变了我们对时间、空间、质量和能量的理解。本书将详细阐述光速不变原理、洛伦兹变换，并深入分析时间膨胀、长度收缩等效应。我们将重点讲解质能方程 E=mc² 的深刻含义，揭示质量与能量之间等价的关系，以及它在核反应等能量释放过程中的重要性。 广义相对论与引力的新维度： 广义相对论将引力描述为时空的弯曲。本书将从等效原理出发，深入讲解引力场如何影响时空几何，以及时空弯曲如何导致物体的运动。我们将分析引力透镜效应、引力时间膨胀等现象，并简要介绍黑洞、引力波等广义相对论的预言及其观测证据。 宇宙的起源与演化： 本书将引导读者了解宇宙大爆炸理论，从早期宇宙的高温高密状态，到宇宙的膨胀、物质的形成，以及恒星和星系的演化。我们将探讨宇宙的成分，包括普通物质、暗物质和暗能量，并简要介绍其对宇宙学模型的影响。 粒子物理学与标准模型： 粒子物理学致力于研究构成物质的最基本粒子及其相互作用。本书将介绍基本粒子家族，包括夸克、轻子，以及传递基本相互作用的玻色子，如光子、胶子、W和Z玻色子。我们将重点阐述标准模型的框架，并简要提及希格斯玻色子的发现及其重要意义。 弦理论与量子引力的探索： 面对广义相对论和量子力学在描述极端条件下（如黑洞奇点或宇宙大爆炸早期）的矛盾，物理学家们正积极探索新的理论。本书将简要介绍弦理论等前沿理论的研究方向，它们试图统一所有基本相互作用，并为理解量子引力提供可能的途径。虽然这些理论仍处于发展阶段，但它们代表了人类探索宇宙最深层奥秘的努力方向。 本书特色： 深入的理论剖析： 摆脱死记硬背的公式，注重理解概念的来源、推导过程和物理意义。 严谨的逻辑体系： 从基础概念出发，层层递进，构建完整的知识网络。 丰富的例题与习题： 大量精选的例题，涵盖不同难度和应用场景，辅以精心设计的习题，帮助读者巩固和应用所学知识。 跨学科的视角： 在讲解物理原理的同时，适时穿插物理学与其他学科（如数学、哲学、天文学）的联系。 激发探索精神： 引导读者思考物理学最根本的问题，激发对未知领域的探索热情。 《精通量子世界：从经典到前沿》不仅是一本物理学教材，更是一次思想的启迪之旅。它将带领您深入理解我们所处的宇宙，从最微小的粒子到最宏伟的星系，揭示隐藏在自然现象背后的深刻规律。无论您是物理学专业的学生，还是对宇宙奥秘充满好奇的探索者，本书都将是您不可多得的良伴。

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我主要用这本书来辅助课堂学习，发现它在同步性上做得非常到位。它几乎完美地覆盖了我们学校使用的教材的每一个知识点，但深度和广度却远超课本。比如，在电磁感应那一章，课本可能只停留于法拉第定律的表述，而这本书则详细地分析了楞次定律的“阻碍”效应背后的能量转化本质，并通过几个不同形状导体切割磁感线的问题，展示了如何综合运用这些规律进行定量分析。这种“吃透一个点，拓展一类题”的讲解模式，让我在复习时效率极高。另外，它的习题分类也很有特色，不是简单地按章节划分，而是按“题型”和“能力要求”来分类，这对于我针对性地查漏补缺非常有帮助，避免了盲目刷题的低效。

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作为一名正在备考大学入学考试的学生，时间管理至关重要。这本书在知识点的归纳总结上体现了极高的效率。它的“知识网络图”和“核心公式速查表”简直是我的救命稻草。在考前冲刺阶段，我不再需要翻阅厚厚的章节去寻找某个公式的适用条件，只需要打开后面的附录，信息点清晰、排列有序，能迅速帮助我进行记忆和回忆。特别是对于那些容易混淆的概念，比如“功”与“能”、“场强”与“电场力”之间的细微区别，书中都用对比表格的形式做了清晰的区分，这种对比记忆法，比单纯的文字描述要高效得多，大大减少了我因为概念模糊而出错的概率。

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这本书的封面设计简洁大气，黑白为主色调，给人一种沉稳、专业的印象。拿到手里，首先感觉到的是纸张的质感，厚实而有韧性，印刷清晰，没有任何毛刺感，这让阅读体验非常舒适。在内容方面，我特别欣赏它对基础概念的深入剖析。比如在力学部分，它不仅仅是罗列公式，而是花了大篇幅去解释每一个物理量的物理意义，以及它们在不同情境下的适用范围。这一点对于初学者来说至关重要，因为它能帮助我们建立起扎实的理论框架，而不是死记硬背一堆公式。书中配有的插图也非常精美，线条流畅，直观地展现了复杂的物理过程，比如矢量合成的示意图，寥寥几笔就能让原本抽象的概念变得清晰可见。我感觉作者在编写过程中非常注重知识体系的构建，章节之间的逻辑衔接非常自然流畅，读起来丝毫没有跳跃感，让人能很顺畅地跟随作者的思路深入学习。

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这本书的排版和装帧，虽然整体走的是实用主义路线，但细节之处透露着对读者的关怀。页边距留得恰到好处，方便我们在学习过程中随时写下自己的疑问、补充的笔记或者解题过程中的灵感闪现，这对于主动学习者来说简直太重要了。书中的注释部分也非常人性化，对于一些过于专业的术语，它会用脚注的形式给出通俗易懂的解释，避免了读者因为一个生词而中断整个阅读流程。我最欣赏的是，全书的语言风格非常严谨又不失温度，它不像某些教辅那样满是生硬的术语堆砌，而是像一位经验丰富的老师在循循善诱，引导你一步步走入物理学的殿堂，让人感觉学习物理是一件既有挑战性又充满乐趣的事情。

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说实话，这本书的难度跨度确实比较大，但这也正是它的价值所在。对于基础薄弱的同学，前面的例题和基础练习题的梯度设计得非常合理，从最简单的概念辨析到基础计算，循序渐进，让人建立起学习物理的信心。而对于那些希望挑战自我的同学，书后那些“思考与探索”的拓展题，简直是量身定制的挑战。我记得有几道关于能量守恒和动量定理的综合题，涉及多个运动过程的分析，解题思路非常巧妙，做完之后成就感爆棚。更让我惊喜的是，它在讲解一些前沿物理概念时，比如相对论的初步介绍，没有使用过于深奥的数学工具，而是通过生动的思想实验来启发读者，这种方式极大地激发了我对物理学的兴趣，让我意识到物理学远不止是课本上的那些定律，它更是一种思考世界的方式。

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