The Mechanical Universe

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出版者:Cambridge University Press
作者:Steven C. Frautschi
出品人:
页数:604
译者:
出版时间:2008-01-14
价格:USD 76.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780521715904
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 热学
  • 普通物理
  • 力学课本
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具体描述

This innovative physics textbook intended for science and engineering majors develops classical mechanics from a historical perspective. The presentation of the standard course material includes a discussion of the thought processes of the discoverers and a description of the methods by which they arrived at their theories. However the presentation proceeds logically rather than strictly chronologically, so new concepts are introduced at the natural moment. The book assumes a familiarity with calculus, includes a discussion of rigid body motion, and contains numerous thought-provoking problems. It is largely based in content on The Mechanical Universe: Introduction to Mechanics and Heat, a book designed in conjunction with a tele-course to be offered by PBS in the Fall of 1985. The advanced edition, however, does not coincide exactly with the video lessons, contains additional material, and develops the fundamental ideas introduced in the lower-level edition to a greater degree.

《星辰与齿轮:宇宙演化的宏伟图景》 这是一部关于宇宙从最初的混沌到如今璀璨星海的壮丽史诗。本书以严谨的科学视角,结合前沿的物理学与天文学研究成果,深入浅出地解析了宇宙万物演变的根本原理。 从大爆炸的奇点,到原子、恒星、星系乃至我们所知的宇宙结构的形成,作者带领读者穿越时空的洪流,探索每一个关键性的转折点。书中详细阐述了引力如何塑造了宇宙的宏观结构,而量子力学又如何在微观层面支配着物质的基本属性。你将了解到,正是这两种看似截然不同的力量,通过复杂的相互作用,共同编织了我们所观察到的宇宙图景。 本书特别着重于机械宇宙观的发展历程,追溯了从古希腊时期朴素的机械模型,到牛顿力学体系的确立,再到爱因斯坦相对论带来的深刻变革。作者通过生动的故事和详实的论证,展示了人类智力在理解宇宙运行规律方面所经历的曲折与辉煌。我们将看到,那些伟大的科学家们如何通过观察、实验和理论推演,一步步揭示出宇宙背后隐藏的秩序和规律,如同精密运转的钟表一般,展现出一种内在的“机械”之美。 然而,本书并非仅仅局限于宏观的机械模型。它同样深入到宇宙最细微的组成部分。读者将有机会深入理解粒子的世界,探索夸克、电子等基本粒子的性质,以及它们如何通过强力、弱力、电磁力等基本相互作用,构筑起我们周围的物质世界。本书还将触及宇宙学的最新进展,例如暗物质和暗能量的存在,它们如何影响着宇宙的膨胀速率和未来命运,为我们描绘出一幅更加复杂、更加迷人的宇宙画卷。 《星辰与齿轮》不仅是对物理定律的梳理,更是对人类求知精神的礼赞。它鼓励读者用开放的心态去拥抱未知,去思考我们自身在浩瀚宇宙中的位置。通过对宇宙演化过程的深入探索,我们不仅能获得科学知识,更能培养一种敬畏之心,感受宇宙的壮阔与深邃,以及其中蕴含的无限可能。 本书的语言通俗易懂,即使是对物理学不甚了解的读者,也能从中获得深刻的启示。丰富的插图和精美的图表,将抽象的科学概念具象化,使得理解过程更加轻松愉快。无论你是对宇宙充满好奇的业余爱好者,还是希望深化理解的科学工作者,《星辰与齿轮》都将是一次引人入胜的智力冒险,一次对宇宙终极奥秘的探索之旅。它将帮助你构建一个更加完整、更加深刻的宇宙认知体系,让你以全新的视角去审视我们赖以生存的这个宏伟而精妙的宇宙。

作者简介

Steven C. Frautschi

Steven C. Frautschi joined the California Institute of Technology faculty in 1962 and became professor emeritus in 2006. His publication list includes 80 research papers on the theory of high energy physics, and the book 'Regge Poles and S- Matrix Theory'. He has served as Master of Student Houses and has won three student teaching awards.

Richard P. Olenick

Richard P. Olenick is currently the chair of Department of Physics at University of Dallas. He was Associate Project Director of the PBS Series The Mechanical Universe and Beyond the Mechanical Universe, which accompanied this textbook and its successors. He has received numerous grants from the National Science Foundation and the U.S. Department of Education for his work in physics education. His current project is C3P, which developed an inquiry-based curriculum for high school physics. In 1995, Dr Olenick was named Texas Professor of the Year by the Carnegie Foundation and in 1997, he was named a Minnie Piper Steven Professor. In 2003, he became the Nancy Cain Marcus and Jeffrey A. Marcus Chair in Science and in 2005 he received the King Award from the University of Dallas, which is the highest honor the University can bestow on a faculty member.

Tom M. Apostol

Tom M. Apostol joined the California Institute of Technology faculty in 1950 and is now Professor of Mathematics, Emeritus. He is internationally known for his textbooks on Calculus, Analysis, and Analytic Number Theory, which have been translated into 5 languages, and for creating Project MATHEMATICS!, a series of video programs that bring mathematics to life with computer animation, live action, music, and special effects. The videos have won first-place honors at a dozen international video festivals, and have been translated into Hebrew, Portuguese, French, and Spanish. His list of publications includes 98 research papers, 46 of them published since he retired in 1992. He has received several awards for his research and teaching. In 1978 he was a visiting professor at the University of Patras in Greece, and in 2000 was elected a Corresponding Member of the Academy of Athens, where he delivered his inaugural lecture in Greek.

David L. Goodstein

Dr. David L. Goodstein is Vice Provost and Professor of Physics and Applied Physics at the California Institute of Technology, where he has been on the faculty for over 35 years. In 1995, he was named the Frank J. Gilloon Distinguished Teaching and Service Professor. In 1999, Dr Goodstein was awarded the Oersted Medal of the American Association of Physics Teachers, and in 2000, the John P. McGovern Medal of the Sigma Xi Society. He has served on and chaired numerous scientific and academic panels, including the National Advisory Committee to the Mathematical and Physical Sciences Directorate of the National Science Foundation. He is a founding member of the Board of Directors of the California Council on Science and Technology. His books include States of Matter and Feynman's Lost Lecture, written with his wife, Dr. Judith Goodstein. In the 1980s, he was Director and host of The Mechanical Universe television program.

目录信息

Preface
1. Introduction to the mechanical universe
2. The law of falling bodies
3. The language of nature: derivatives and integrals
4. Inertia
5. Vectors
6. Newton's laws and equilibrium
7. Universal gravitation and circular motion
8. Forces
9. Forces in accelerating reference frames
10. Energy: conservation and conversion
11. The conservation of momentum
12. Oscillatory motion
13. Angular momentum
14. Rotational dynamics for rigid bodies
15. Gyroscopes
16. Kepler's laws and the conic sections
17. Solving the Kepler problem
18. Navigating in space
19. Temperatures and the gas laws
20. The engine of nature
21. Entropy
22. The quest for low temperature
Appendix A. The international system of units
Appendix B. Conversion factors
Appendix C. Formulas from algebra, geometry, and trigonometry
Appendix D. Astronomical data
Appendix E. Physical constraints
Selected bibliography
Index.
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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不得不说,《机械宇宙》(The Mechanical Universe)是一本能深刻影响你世界观的书籍。作者以其独特的视角,将抽象的物理学原理,转化为了能够引发深刻思考的哲学命题。他对于“因果关系”在宇宙中的作用的探讨,从经典力学中的精确预测,到量子力学中的概率性描述,展现了科学对我们理解现实的不同层面的影响。我特别被书中关于“参考系”的概念所吸引,它揭示了我们对时间和空间的认知,并非绝对,而是相对的。这种相对性,不仅体现在速度和引力对时空的影响上,更体现在我们观察和理解宇宙的视角上。作者对宇宙熵增的解读,让我看到了宇宙的“不可逆性”和“衰败”的必然趋势,这在某种程度上引发了我对生命意义和宇宙终极命运的思考。书中的一些章节,例如关于宇宙常数和暗能量的讨论,虽然涉及前沿的科学研究,但作者的处理方式非常得体,他既保证了科学的严谨性,又保持了阅读的趣味性。读完这本书,我感觉自己对宇宙的理解,已经从一个旁观者,变成了一个更具批判性和探索精神的参与者。

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《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书给我的感觉就像是在一个巨大的、精巧的钟表内部漫步。作者不仅仅是简单地讲解物理学法则,而是将它们融入一个宏大的宇宙叙事中,让你感受到万物运行的内在逻辑和规律。从经典力学的严谨框架,到现代物理学对微观世界的颠覆性认知,这本书都做到了深入浅出。我印象最深的是关于能量守恒和熵增的章节,作者用极富画面感的语言描绘了能量在宇宙中的流转和转化,以及不可逆转的熵增过程如何塑造了宇宙的命运。这让我开始思考,我们看似自由选择的行为,是否也早已被这些基本的物理定律所限定?书中对爱因斯坦狭义相对论中“时间膨胀”和“长度收缩”的解释,尤其让我感到震撼,它彻底颠覆了我过去对时间和空间的直观理解,让我意识到宇宙的真相远比我们感官所能捕捉的要复杂得多。同时,作者也探讨了量子力学中那些令人匪夷所思的现象,比如量子纠缠和不确定性原理,并通过类比和深入浅出的讲解,将这些看似违反常理的概念变得可以理解。这种将宏观宇宙的规律与微观粒子的行为联系起来的尝试,无疑是本书的一大亮点。它让我深刻体会到,我们所处的宇宙,是一个既有宏大秩序,又充满奇妙偶然性的地方。

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《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书,对我而言,是一次关于“秩序”与“混沌”的深刻探索。作者以一种极其精巧的方式,展示了宇宙从有序到无序,又在局部形成新的有序的复杂过程。他对经典力学中的“拉普拉斯妖”的探讨,引发了我对“决定论”的思考,即如果一切都被精确的物理定律所支配,那么我们所认为的“自由意志”又在哪里?然而,随着量子力学的引入,宇宙的“内在随机性”又展现出其不可预测的一面,这使得宇宙的“机械性”中又增添了几分神秘的色彩。书中对“宇宙膨胀”的解释,以及对“暗物质”和“暗能量”的推测,更是将我们对宇宙的认知推向了前沿。作者用严谨的科学语言,描绘了宇宙的宏大演化图景,从早期的高温高密度,到如今的浩瀚星海,每一个阶段都充满了引人入胜的细节。我尤其欣赏作者对于“热力学第二定律”的阐释,它揭示了宇宙的“熵增”方向,也让我对时间的单向性有了更深刻的理解。这本书不仅仅是关于物理学,它更是关于我们如何理解和适应一个不断变化、充满未知但又遵循一定规律的宇宙。

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《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书带给我最大的感受,是其深厚的历史积淀和前沿的科学洞察的完美结合。作者并没有将物理学的发展史当作是枯燥的年代记,而是将每一项伟大的科学发现,都置于当时的历史和社会背景下进行解读。从亚里士多德的朴素宇宙观,到哥白尼的日心说革命,再到牛顿的力学体系,作者生动地展现了人类对宇宙认识的每一次飞跃。他对于爱因斯坦相对论的阐释,更是将20世纪初的物理学变革描绘得惊心动魄。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时的耐心和细致,他能够找到恰当的类比和比喻,将那些常人难以理解的抽象概念,如“曲率”和“量子叠加”,变得鲜活起来。书中关于宇宙观测技术的进步,例如望远镜的发展和引力波的探测,也为我们理解宇宙提供了更广阔的视角。这让我深刻认识到,科学的进步并非一蹴而就,而是无数科学家前仆后继、不断探索的成果。总而言之,《机械宇宙》是一本极具启发性的书籍,它不仅教授了科学知识,更传递了科学精神。

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《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书,给我最深刻的印象是其严谨的科学态度与人文关怀的完美融合。作者在解释物理定律时,始终强调这些定律是如何被发现、被验证,以及它们在人类文明发展中扮演的角色。他对于“牛顿三大定律”的讲解,不仅清晰明了,更突出了它们在理解日常现象中的重要性。而当谈及相对论时,作者更是将爱因斯坦的理论,置于20世纪初科学革命的大背景下进行解读,让我感受到了科学思想的巨大力量。书中对“宇宙膨胀”的阐述,以及对“宇宙微波背景辐射”的解释,都建立在扎实的观测证据之上,让我对宇宙的演化有了更具体的认识。我特别欣赏作者对“黑洞”的描写,它不仅是一个天体物理学的概念,更是一个激发人类想象力的终极谜团。作者用科学的方式,去揭示这个谜团的奥秘,同时又保留了其神秘感。这本书的文字流畅且富有逻辑,让我感觉自己仿佛在与一位学识渊博的朋友进行一场关于宇宙的深度对话。总而言之,《机械宇宙》是一本能够点燃你的求知欲,拓展你的视野,并让你对我们所处的这个“机械宇宙”产生更深刻理解的杰作。

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我曾以为阅读一本关于宇宙的书籍会是一场枯燥的理论灌输,但《机械宇宙》(The Mechanical Universe)彻底改变了我的看法。作者的叙事风格非常独特,他仿佛一位经验丰富的向导,带领读者穿越宇宙的各个角落,从行星的轨道运行到黑洞的引力陷阱,每一个章节都充满了新奇和惊喜。他对牛顿力学体系的讲解,让我理解了“惯性”和“加速度”这些基本概念如何在塑造行星运动轨迹上扮演着关键角色。而当谈及相对论时,作者更是将复杂的时空几何学转化为生动的图像,让我得以窥见宇宙在极端速度和引力场下的奇特表现。尤其令我着迷的是,书中对宇宙膨胀的描述,以及暗物质和暗能量这些至今仍是未解之谜的讨论。作者并未给出确切的答案,而是引导读者去思考,去质疑,去拥抱科学探索的不确定性。这种开放式的讨论,让我觉得我不是在被动地接受知识,而是在主动地参与到对宇宙真理的追寻中。书中的一些章节,比如关于光速极限的讨论,以及它对因果律的深刻影响,更是让我开始重新审视我们对现实的认知。总而言之,《机械宇宙》不仅仅是一本介绍物理知识的书,它更是一次启迪思维的旅程,让我对宇宙的敬畏之心油然而生。

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我最近有幸读到一本名为《机械宇宙》(The Mechanical Universe)的书,这本书的深度和广度令我印象深刻,它不仅是一部科学巨著,更像是一次穿越时空、探索宇宙奥秘的壮丽旅程。作者以其渊博的学识和精妙的笔触,将那些原本晦涩难懂的物理学原理,如牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论,以及量子力学中的波粒二象性等,娓娓道来。书中对这些概念的阐释,并非简单的堆砌公式和概念,而是通过引人入胜的叙事,将抽象的理论具象化,让我仿佛置身于一个由精密齿轮和引力定律构建的宏大机器之中。我尤其被作者对于宇宙起源的探讨所吸引,从大爆炸的奇点到恒星的诞生与死亡,再到星系的演化,每一步都充满了令人惊叹的科学逻辑和想象力。作者并未回避科学中的未解之谜,反而以一种开放和探索的态度,鼓励读者思考宇宙的终极命运和我们身处其中的意义。书中穿插的历史故事和科学家的轶事,也为原本严肃的科学讨论增添了人文色彩,使得阅读过程更加生动有趣。总而言之,《机械宇宙》是一本值得反复品读的书,它不仅拓展了我的知识边界,更点燃了我对科学探索的无限热情,让我对我们所生活的这个“机械宇宙”有了更深刻的敬畏之情。

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《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书的结构安排堪称精妙,作者似乎将一部百科全书的知识量,通过一条清晰而富有逻辑的脉络串联起来。从宇宙的起源,到物质的构成,再到能量的转化,每一个部分都层层递进,环环相扣。我尤其欣赏作者在处理不同物理理论之间的关系时所展现出的高超技巧,他能够清晰地解释经典物理学如何为现代物理学奠定基础,以及当经典理论失效时,新的理论又是如何应运而生的。例如,他对量子力学如何解释原子结构和化学键的阐述,让我对物质世界的微观运作有了全新的认识。书中关于“决定论”与“随机性”的讨论,在量子力学的语境下被赋予了新的含义,这让我开始思考,我们所感知到的世界的确定性,是否仅仅是宏观尺度下的表象?作者对宇宙大尺度结构的描绘,从星系团的形成到宇宙网的结构,同样令人叹为观止。他用详实的观测数据和严谨的理论模型,构建了一幅波澜壮阔的宇宙画卷。这本书不仅提供了丰富的科学知识,更重要的是,它培养了我对科学思维的理解,让我学会如何通过观察、假设、实验和验证来认识世界。

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初读《机械宇宙》(The Mechanical Universe),我以为会是一本纯粹的科普读物,但很快我就发现,它远不止于此。作者的文字充满了哲学思辨的色彩,他借由物理学的框架,探讨了关于“存在”、“时间”、“空间”以及“因果”等根本性的问题。他对于宇宙起源的描写,从大爆炸的瞬间,到早期宇宙的物质形成,无不充满了令人震撼的想象力,同时也建立在扎实的科学证据之上。我非常喜欢他对于“量子纠缠”的解读,它似乎挑战了我们对“局部性”和“决定性”的认知,让我们不得不重新审视宇宙的连接方式。书中对“黑洞”的描述,更是将引力、时空扭曲以及信息丢失等概念结合起来,构成了一个充满神秘和未知的领域。作者并没有回避科学的局限性,相反,他鼓励读者去拥抱那些尚未解决的谜题,并将它们视为未来探索的动力。这种对未知世界的敬畏和好奇,贯穿了整本书的始终。读完《机械宇宙》,我感觉自己的思维被极大地拓展了,我对宇宙的理解也更加立体和深刻。

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我必须承认,《机械宇宙》(The Mechanical Universe)这本书带给我的震撼,远超我的预期。作者不仅仅是知识的传递者,更像是一位艺术的描绘者,他用文字构建了一个宏伟的宇宙画卷。他对“惯性系”的介绍,巧妙地引出了相对论的概念,让我理解了时间和空间的相对性并非抽象的理论,而是与观察者的运动状态息息相关。书中对“时空弯曲”的描述,更是将几何学与物理学完美地结合起来,让我得以想象引力是如何作用于时空的。我特别着迷于作者关于“量子世界”的探索,他用生动的比喻解释了“波函数塌缩”和“叠加态”等现象,虽然这些概念依然复杂,但作者的引导让它们变得触手可及。他对宇宙中“规律”与“偶然”的辩证关系的讨论,也让我开始反思,我们所看到的宇宙的规律性,是否也仅仅是更大尺度上的平均化结果。这本书的叙述方式非常吸引人,它将复杂的科学概念,融入到引人入胜的故事和清晰的逻辑链条中。读完《机械宇宙》,我对宇宙的理解,已经从一个模糊的印象,变成了一个更加清晰、更加令人敬畏的存在。

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力学入门教材,大力推荐,caltech一年级学生使用的,选这本,一定不后悔.

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