Modern Physics for Scientists and Engineers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Stephen Thornton

出品人:

页数:640

译者:

出版时间:2005-4

价格:1183.60元

装帧:

isbn号码:9780495125143

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 现代物理
• 科学
• 工程
• 量子力学
• 相对论
• 固体物理
• 统计物理
• 电磁学
• 光学

时间的长河与粒子的嬉戏：一个关于宇宙根本规律的探索之旅 想象一下，你站在一个无垠的沙滩上，微风轻拂，海浪温柔地拍打着你的脚踝。你低头，看见沙粒在阳光下闪烁，它们是如此渺小，却又构成了这浩瀚的海岸线。现在，请将你的目光放远，穿透沙粒，穿透海岸，穿透地球，投向那无尽的星空。在那里，巨大的星系在燃烧，黑洞在吞噬，时空本身在弯曲。这是我们所处的宇宙，一个充满奇迹与奥秘的地方。 我们常常认为，我们所生活的世界是稳定而可预测的。物体有确定的位置，运动有清晰的轨迹，因果关系一目了然。然而，随着人类智慧的不断发展，我们开始窥探到这个世界的更深层真相。当我们缩小视角，进入原子的微观领域，或者当我们放大视野，探索宇宙的宏观边界时，我们发现，那些熟悉的直觉和经典物理学的规则，开始显得力不从心，甚至完全失效。 这本未曾提及的书，旨在带领你踏上一段非凡的旅程，穿越时空的界限，潜入物质的本质，理解那些塑造了我们宇宙的最基本的力量。它不是一本陈旧的百科全书，也不是一本冰冷的教科书，而是一幅精美的画卷，描绘着现代科学如何逐渐揭开宇宙的神秘面纱。 第一章：超越经典——微观世界的奇妙境遇 在人类历史的长河中，我们积累了丰富的知识，尤其是关于宏观物体的运动和相互作用。牛顿的运动定律，万有引力，电磁学的基石，这些都曾被认为是描述自然界运作的终极真理。它们在工程、技术和日常生活中发挥着无可替代的作用。然而，当科学家们开始深入研究原子和亚原子粒子时，一系列难以解释的现象出现了。 例如，为什么炽热的物体会发出特定颜色的光？为什么某些材料在光照下会释放出电子？这些问题，用经典的“小球”模型是无法回答的。于是，一个革命性的思想诞生了——量子理论。它挑战了我们对能量和物质的直观理解，提出了能量并非连续而是以“量子”的形式一份份传递的观点。这意味着，就像你不可能只买半个苹果一样，能量的传递也只能以最小的、不可分割的单位进行。 更令人着迷的是，在微观世界里，粒子似乎表现出了“波粒二象性”。它们有时像离散的粒子，有确定的位置和动量；有时又像连续的波，可以发生干涉和衍射。这就像你手里拿着一颗沙粒，它有时又变成了一道涟漪，这是多么令人难以置信的景象！这种不确定性，并非测量仪器的局限，而是物质本身的内在属性。它迫使我们重新审视“确定性”的意义，理解在最基本的层面上，现实可能并非如我们所想的那样清晰明确。 第二章：狭义相对论——时间与空间的革命 如果我们继续放大视角，当物体的速度接近光速时，经典物理学的另一个基石——牛顿力学，也暴露了它的局限性。爱因斯坦的狭义相对论，如同一道闪电，劈开了人们对时间和空间的固有观念。 我们通常认为时间是绝对的、均匀流逝的，而空间是固定不变的舞台。然而，狭义相对论告诉我们，时间并非如此。当一个物体运动得越快，它的时间流逝就越慢，这种现象被称为“时间膨胀”。想象一下，如果你乘坐一艘接近光速的飞船去旅行，当你回来时，地球上的时间可能已经过去了数年甚至数十年，而你却只经历了很短的时间。同样，物体的长度也会随着速度的增加而收缩，这被称为“长度收缩”。 更令人震惊的是，狭义相对论揭示了质量与能量之间深刻的联系，即著名的公式 E=mc²。这表明质量可以转化为能量，反之亦然。宇宙中的核反应，例如太阳的光和热，就是这种能量转换的宏伟例证。这个简单的公式，不仅改变了我们对物质的理解，也深刻影响了核能的开发和利用。 第三章：广义相对论——重力的几何解释 狭义相对论处理的是匀速直线运动，而现实世界中充满了加速运动和引力。爱因斯坦并没有止步于此，他继续深入研究，最终提出了广义相对论，对我们理解引力的方式进行了彻底的革命。 在经典物理学中，引力被描述为一种“力”，是物体之间相互吸引的神秘作用。而广义相对论则将引力解释为时空的弯曲。想象一个绷紧的橡皮膜，当你在上面放一个重球时，橡皮膜会向下凹陷。这时，如果你滚动一个小球，它会沿着凹陷的曲面向大球滚去。爱因斯坦认为，质量和能量会弯曲它们周围的时空，而物体之所以会受到引力的作用，实际上是它们在弯曲的时空中沿着“测地线”（最短路径）运动。 这个革命性的观点，不仅解释了水星轨道的异常进动等经典物理学无法解决的问题，还预言了引力波的存在——时空本身的涟漪，如同涟漪在水面上传播一样。这些微弱的时空扰动，经过科学家们不懈的努力，终于在近年被直接探测到，为广义相对论提供了强有力的证据。 广义相对论更是揭示了宇宙的宏大图景。它解释了黑洞的形成，这些密度极大、引力极强的天体，连光也无法逃脱。它也为我们理解宇宙的起源和演化，如大爆炸理论，提供了理论框架。 第四章：粒子的交响乐——粒子物理学的现代图景 如果说量子理论揭示了微观世界的奇异性，那么粒子物理学则进一步深入，试图理解构成我们宇宙最基本粒子的构成和相互作用。在这个领域，我们不再看到熟悉的原子，而是更加微小、更为奇特的粒子。 物理学家们通过实验，发现了一个庞大的“粒子 zoo”，包含了夸克、轻子、玻色子等等。这些粒子不是孤立存在的，它们之间通过四种基本力相互作用：强相互作用（将夸克束缚在一起形成质子和中子）、弱相互作用（负责放射性衰变）、电磁相互作用（负责光和电荷之间的作用），以及我们前面提到的引力。 我们对这些基本粒子和相互作用的理解，逐渐形成了一个精妙的理论框架——标准模型。标准模型成功地描述了已知的大部分粒子及其相互作用，仿佛一首精密的粒子交响乐。然而，标准模型也并非终结，它仍然存在一些未解之谜，例如暗物质、暗能量的存在，以及引力在微观尺度上的表现。这些问题，正驱动着科学家们继续探索更深层次的物理规律。 第五章：宇宙的低语——从宇宙学到天体物理学 将我们的目光再次投向宇宙的浩瀚，现代物理学在理解宇宙的起源、演化和结构方面取得了巨大的成就。宇宙学和天体物理学，通过观测和理论的结合，描绘了一幅波澜壮阔的宇宙画卷。 从宇宙大爆炸的余晖，到星系的形成与碰撞，从恒星的诞生与死亡，到黑洞的神秘召唤，每一个天文现象都隐藏着深刻的物理规律。例如，通过观测遥远星系的光谱，我们可以了解它们的运动速度，进而推断宇宙正在加速膨胀。通过研究宇宙微波背景辐射，我们可以回溯宇宙诞生的瞬间。 现代物理学不仅让我们惊叹于宇宙的浩渺和奇妙，更让我们反思人类在宇宙中的位置。我们是谁？我们从哪里来？我们又将往何处去？这些古老的哲学问题，在现代科学的映照下，获得了新的视角和更深刻的理解。 结语：未知的边疆，无尽的探索 这本未曾提及的书，是一个关于人类好奇心、智慧和不懈探索的叙事。它展示了我们如何运用数学和实验的工具，一步步揭示自然界最深层的规律。从微观粒子的量子跳跃，到宏观宇宙的膨胀与演化，现代物理学以前所未有的广度和深度，改变了我们对现实的认知。 然而，科学的探索永无止境。每一个答案的背后，都可能隐藏着更多的疑问；每一个已知的边疆，都可能孕育着新的未知。这本未曾提及的书，正是这样一部关于探索的史诗，它邀请你一同站在知识的海岸线上，仰望星辰大海，感受那份对宇宙深邃奥秘的无限憧憬。它鼓励我们保持谦逊，保持好奇，因为宇宙的低语，仍在继续，而人类的探索，也永不止步。

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