大学物理(上下） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:556

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出版时间:2009-12

价格:47.00元

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isbn号码:9787811373899

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• 大学物理(上下）
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好的，以下是一份针对一本假设的图书《大学物理（上下）》的不包含其内容的详细简介。这份简介旨在描述一本与《大学物理》内容完全不同的书籍的特点，力求深入且具有专业性。 --- 《现代量子信息与计算导论》内容简介 作者： [此处填写虚构的作者姓名，例如：林远，张慧] 出版社： [此处填写虚构的出版社名称，例如：前沿科学出版社] 装帧： 精装，共两卷（上、下册） ISBN： [此处填写虚构的ISBN号] 第一卷：量子信息基础与量子比特操控（上册） 页数： 约 780 页 内容概要： 《现代量子信息与计算导论》是为高等院校物理、计算机科学、电子工程及相关专业高年级本科生和研究生精心编写的教材。本书旨在系统、深入地介绍量子信息科学的核心概念、数学工具以及其在量子计算与量子通信中的应用基础。本书严格遵循从基本原理到前沿应用的逻辑结构，强调理论的严谨性与计算的可操作性相结合。 第一部分：量子力学基础回顾与信息论视角 本部分首先对量子力学的基本公设进行快速而严谨的复习，重点强调了其在描述信息载体——量子比特（Qubit）时的独特视角。我们引入了狄拉克符号（Bra-Ket Notation）作为描述量子态的通用语言，并详细阐述了单量子比特的数学描述、布洛赫球表示法及其几何意义。 随后，我们深入探讨了信息论在量子世界中的延伸。引入了量子比特的信息熵（Von Neumann Entropy）概念，并将其与经典信息熵进行对比，揭示量子纠缠作为一种独特资源的重要性。我们将经典概率空间与希尔伯特空间联系起来，为后续的量子门操作奠定坚实的数学基础。 第二部分：量子比特的操控与单比特逻辑门 本章侧重于如何通过物理手段（如微波脉冲、激光场等）精确控制量子系统的演化。我们详细分析了泡利矩阵（Pauli Matrices）在量子比特操作中的作用，并推导了单比特的酉变换（Unitary Transformation）的性质。 重点内容包括： 1. 旋转门（Rotation Gates）：对任意轴上的旋转操作进行详尽的矩阵分析，包括 $R_x, R_y, R_z$ 门，以及它们在执行单比特算法中的基础作用。 2. 哈达玛门（Hadamard Gate）：作为实现叠加态的关键工具，我们不仅展示了其生成叠加态的能力，还探讨了其在傅里叶变换中的隐性连接。 第三部分：多体系统、纠缠的量化与度量 多体系统是量子信息论的精髓所在。本部分从张量积（Tensor Product）的概念出发，构建了两个或多个量子比特的联合希尔伯特空间。 我们着重分析了纠缠态（Entangled States），特别是贝尔态（Bell States）的构造、特性及其不可克隆定理（No-Cloning Theorem）的深刻含义。纠缠的量化是本章的难点与重点，我们引入了纠缠度（Entanglement Measures）的概念，并详细介绍了： 纠缠熵（Entanglement Entropy）：用于衡量子系统对总系统纠缠的贡献。 纠缠的见证者（Entanglement Witnesses）：用于实验判别纠缠的实用工具。 第四部分：基本量子计算模型与电路结构 本卷的最后一部分开始搭建通用量子计算机的蓝图。我们引入了量子线路图（Quantum Circuit Diagram）的标准符号，并详细分析了受控非门（CNOT Gate）及其在构建逻辑网络中的核心地位。CNOT 门是实现量子逻辑功能和生成多体纠缠的基石。 我们探讨了通用量子门集（Universal Gate Sets）的概念，并证明了 {Hadamard, Phase Gate, CNOT} 或 {T Gate, CNOT} 构成的门集足以实现任何酉变换。这为理解量子算法的复杂度提供了结构基础。 --- 第二卷：量子算法、纠错与物理实现（下册） 作者： [同上] 页数： 约 850 页 内容概要： 《现代量子信息与计算导论（下册）》承接上册的理论基础，将重点转向量子计算的实际应用、关键算法的推导以及量子纠错的理论框架。本卷的难度有所提升，要求读者具备扎实的线性代数和初步的算法分析能力。 第一部分：核心量子算法的推导与分析 本部分是全书的重点，详细分解了几个里程碑式的量子算法，强调了它们在指数级加速或多项式加速上的来源。 1. Deutsch-Jozsa 算法： 首次展示量子并行性（Quantum Parallelism）的威力，并与经典算法进行复杂度对比。 2. Grover 搜索算法： 深入分析 Grover 迭代的几何意义（旋转到目标向量的投影），推导出其 $mathcal{O}(sqrt{N})$ 的加速因子，并讨论了其在数据库搜索中的实际应用瓶颈。 3. Shor 因子分解算法： 这是量子计算最具颠覆性的算法。我们详细推导了量子相位估计（Quantum Phase Estimation, QPE）的原理，并将其应用于周期查找子程序（Period Finding Subroutine），从而构建出完整的因子分解流程。同时，我们也会讨论 Shor 算法对现代密码学的深远影响。 第二部分：量子模拟与变分算法 随着 NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代的到来，针对当前噪声设备的算法研究变得至关重要。 本章介绍了量子模拟（特别是模拟哈密顿量演化）的基本方法，包括Trotter-Suzuki 分解。更重要的是，我们引入了变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE）和量子近似优化算法（QAOA）等混合量子-经典计算范式。我们将详细讨论参数化量子线路的设计（Ansatz）以及优化循环的构建。 第三部分：量子纠错码与容错计算 量子信息易受环境噪声干扰，因此纠错是构建实用量子计算机的先决条件。本部分聚焦于理论上的保护机制。 1. 错误模型与性能度量： 详细定义了比特翻转（Bit-Flip）和相位翻转（Phase-Flip）错误，并引入了平均保真度（Average Fidelity）作为衡量纠错性能的指标。 2. 经典纠错码回顾： 简要回顾了汉明码等经典编码，以对比量子纠错的复杂性。 3. Steane 码与 Shor 码： 深入分析了最基础的几类量子纠错码的构造原理、稳定子（Stabilizer）的定义及其生成元，展示了如何用这些码来检测和修正特定错误。 4. 表面码（Surface Codes）： 作为当前容错计算中最有前景的架构，我们将介绍其二维网格结构、逻辑操作的实现以及低错误率下的容错阈值分析。 第四部分：量子计算的物理实现概述 本章提供了一个对当前主流量子硬件平台的概述，旨在连接理论与工程实践。我们不会深入到具体的器件物理细节，而是侧重于每种平台的优缺点对比： 超导电路（Superconducting Circuits）： 讨论其可扩展性挑战与快速门操作。 离子阱（Trapped Ions）： 强调其高相干时间和精确的门操作保真度。 中性原子、光子系统与拓扑量子计算的最新进展。 本书的结构设计力求全面覆盖量子信息科学的理论核心，为读者打下坚实的知识体系，为进一步进行尖端研究或工程开发做好充分准备。本书的阅读体验是严谨的、充满数学挑战的，但同时也是极具启发性的，因为它直面计算科学和物理学的未来。

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阅读体验上，这本书的排版和装帧简直是业界良心，拿在手里就有一种沉甸甸的、值得信赖的感觉。纸张的质量很好，光线不好的环境下阅读眼睛也不容易疲劳，这对于需要长时间沉浸在复杂数学和图表中的理工科学生来说，简直是莫大的福音。我之前遇到的很多教材，要么是字体小得像蚂蚁，要么是公式和文字挤在一起，根本无法有效阅读。但这一套书，在空间布局上做到了艺术性的平衡。物理图示尤为出色，每一个矢量、每一个受力分析图都绘制得干净利落，箭头清晰，坐标系标注明确，这在分析受力或者理解场分布时，避免了太多不必要的认知负荷。此外，书中对那些关键的物理量和单位，总是用粗体或不同的颜色进行了强调，形成了一种视觉上的导航系统，即使偶尔走神，也能很快地重新定位到当前讨论的焦点。这种对细节的极致追求，体现了出版方和作者对知识传承的尊重，也让学习过程变成了一种愉悦的体验，而不是一种煎熬。

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这套书最难能可贵的一点，是它始终保持着一种“物理学家视角”的叙事风格，而不是仅仅停留在“物理知识点罗列”的层面。作者在每一章节的开头和结尾，都会有一个小小的“历史与哲学反思”的侧栏，这部分内容虽然不是考试重点，但对于理解物理学的演进脉络至关重要。它解答了“为什么我们需要这个理论？”、“这个理论是如何推翻前一个理论的？”等深层次的问题。例如，在介绍牛顿力学时，作者会穿插讲解笛卡尔主义对早期物理学的影响，以及后来莱布尼茨和牛顿在微积分发明上的争论，这些背景知识帮助我理解了科学知识是如何在人类社会的特定历史阶段产生的，它不是凭空出现的真理，而是人类智慧不断斗争和迭代的结果。这种宏大的历史观和科学哲学层面的穿插讲解，使得整套书的内容不再是孤立的知识块，而是一个相互关联、充满生命力的知识体系，让我对“科学”本身产生了更深层次的敬意和理解。

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这本书真是让人眼前一亮，尤其是在我尝试从零开始构建我对物理世界的理解时。它的结构设计得非常巧妙，仿佛不是简单地堆砌知识点，而是引导读者进行一次有逻辑的、渐进式的探索。我特别欣赏作者在概念引入时的那种细腻和耐心，很多初学者望而生畏的复杂公式，在这里被拆解得条理清晰，配图和辅助说明也恰到好处地帮助我们捕捉到了那些最核心的物理图像。举个例子，在讨论电磁感应定律时，作者并没有直接抛出麦克斯韦方程组的简化形式，而是通过一个生动的、想象中的回路运动过程，让你亲手“感受”到磁通量变化如何驱动电流产生。这种教学方法极大地降低了初学者的心理门槛，让原本枯燥的数学推导过程变成了一场解谜游戏。更棒的是，书中的例题选择极其贴合实际，不仅限于教科书上的经典模型，还融入了不少现代工程和日常生活中的案例，这让学习的意义感瞬间提升，感觉自己掌握的不再是抽象的符号，而是解决真实问题的工具。对于那些真正想把物理学学扎实，而不是仅仅为了应付考试的人来说，这本书提供了坚实的基础和广阔的视野。

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这本书最让我感到惊喜的是它对“思想实验”的重视程度。很多教材只是将爱因斯坦或伽利略的思想实验作为一个历史背景介绍一下，但在这套书里，作者仿佛邀请你亲自参与到这些思考过程中。比如在相对论部分，作者没有急于给出洛伦兹变换的推导，而是花了大篇幅去探讨“光锥”的概念，以及同时性的相对性对我们日常直觉的颠覆。通过一系列巧妙的假设和推理，读者被迫放弃了日常经验的束缚，开始以一种更宏大、更本质的视角去审视时间和空间的关系。这种训练不仅仅是物理知识的输入，更是一种思维方式的重塑。我甚至觉得，这本书在潜移默化中提升了我逻辑推理的严谨性和批判性思维的能力。它教会了我如何去质疑那些看似理所当然的假设，如何从最基本的公理出发，步步为营地建立起一个全新的理论体系。对于渴望在学术上有所建树的学生来说，这种思维训练的价值，甚至超过了那些具体的公式记忆。

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坦率地说，我接触过不少号称“经典”的物理教材，它们往往因为过于追求内容的全面性和数学的严谨性，导致了内容的晦涩难懂，读起来像是直接翻译的专业论文集。然而，这套书成功地在深度和可读性之间找到了一个精妙的平衡点。它既没有为了迎合初学者而流于表面，将复杂的物理现象简化成一两句口号式的结论；也没有陷入过度数学化的泥潭，让人迷失在无穷无尽的积分和微分方程中。作者非常善于使用类比和反例来巩固概念。例如，在讲解量子力学的波粒二象性时，书中用了一个非常形象的比喻，将粒子的行为比作一个具有模糊边界的“概率云”，而不是一个明确的小球。这种既保持了物理的精确性，又兼顾了人类思维的具象化需求的处理方式，体现了作者深厚的教学功底和对学科本质的深刻洞察。它让抽象的微观世界变得可触可感，极大地激发了我继续深究的兴趣。

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