具体描述
《理论力学》以课程任务为主线来组织内容，适当简化了理论推导过程，侧重于对学生力学问题的分析、判断、建模能力培养。全书共分为静力学、运动学、动力学三个部分，包括：静力学基础、作用于刚体上的一般力系简化、平面力系的平衡问题、空间力系的平衡问题、静力学专题——平面桁架·摩擦、运动学基础、刚体平面运动、点的合成运动、运动学专题——刚体绕平行轴转动合成、质点运动微分方程、质点系动量定理与动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理和动力学专题——机械振动基础等14章内容。其中少量带*章节，为非大纲要求内容，可供学有余力的读者课外选修或走出校门后结合工程实际进一步深造。
《理论力学》适用于应用型本科的机械、能动、材料、工业工程等各专业60学时左右的理论力学教材，也可供有关工程技术人员参考。
《宇宙的织锦：从量子到宏观的跨界探索》 内容简介 本书并非探讨牛顿力学或经典分析力学中的刚体运动、变分原理或哈密顿-雅可比方程。相反，它是一部雄心勃勃的跨学科著作，旨在揭示支配宇宙从最小尺度到最大尺度的基本规律之间的深层联系与统一性。我们聚焦于那些挑战传统物理学边界的前沿领域，试图用一种全新的视角，编织出一幅涵盖量子场论、广义相对论、复杂系统动力学以及信息物理学的宏大图景。 第一部分：时空与量子的交错 这一部分深入剖析了现代物理学的两大支柱——量子力学和广义相对论——在极端条件下的兼容性难题，并探索了超越标准模型的尝试。 第一章：引力子的幽灵与背景依赖性危机 我们首先回顾了量子场论（QFT）的成功之处，例如对粒子物理标准模型的精确描述。然而，当尝试将引力纳入量子框架时，微扰论的失效，特别是不可重整化的高阶修正，成为了理论物理学家必须面对的“紫外灾难”。本章将详细分析为什么在固定背景时空下对引力子进行量子化会遭遇不可逾越的障碍，从而引出对背景独立性（Background Independence）的深刻反思。我们将讨论一些非微扰方法，例如圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）的基本概念，重点阐释时间、空间如何从离散的“量子”结构中涌现出来，而非预设的连续流形。我们不会涉及拉格朗日量密度或欧拉-拉格朗日方程在经典系统中的应用，而是关注这些离散结构如何影响时空几何的演化。 第二章：信息、熵与时空几何的涌现 爱因斯坦的场方程描述了物质如何弯曲时空；而霍金辐射和黑洞热力学则暗示，引力理论的深层本质可能与信息和熵有关。本章将专注于AdS/CFT对偶性（反德西特/共形场论对应）这一革命性猜想。我们将详述这一对偶如何提供了一个“量子引力理论”的玩具模型，其中高维的量子引力理论（在AdS空间中）等价于其边界上的一个无引力的共形场论。重点将放在ER=EPR猜想上，探讨量子纠缠（Entanglement）如何可能成为构建时空几何的基本“砖块”。我们将分析信息悖论的最新进展，以及如何通过信息论的视角来理解视界内部的物理机制，而不是通过传统的经典时空几何计算。 第二部分：复杂性与涌现的动力学 当我们从微观量子世界转向宏观世界，系统展现出远超其组分线性叠加的特性。本部分聚焦于复杂系统的非线性演化、自组织现象以及“涌现”（Emergence）的概念。 第三章：非平衡态的热力学与耗散结构 经典热力学（如卡诺循环、熵增原理）在平衡态描述上极为成功，但对于生命、气候、湍流等远离平衡的开放系统则力不从心。本章将探讨非平衡态统计物理学的最新进展，特别是关于信息耗散与系统边界功耗的量化方法。我们将介绍昂萨格倒易关系（Onsager Reciprocity Relations）的适用范围及其局限性，并侧重于普里高津的耗散结构理论，研究系统如何在远离平衡态的条件下，通过吸收和耗散能量而形成有序的、自维持的结构（例如贝纳尔对流）。我们不会计算任何保守系统的轨道或守恒量，而是分析系统在路径积分上的概率分布如何偏离经典预期。 第四章：网络拓扑与集体行为的临界点 现代科学对复杂网络的依赖日益加深，从生物神经网络到社会传播模型，都体现了连接拓扑结构对整体行为的决定性影响。本章将分析无标度网络（Scale-Free Networks）和小世界网络（Small-World Networks）的特性，重点关注相变理论在这些网络上的应用。我们将探讨级联失败（Cascading Failures）的机制，即在一个局部扰动下，网络如何跨越临界阈值发生全局性崩溃。分析的重点将是基于图论和迭代函数系统的动力学，而非经典力学中的多体碰撞或碰撞积分。 第三部分：认知与计算的物理基础 本部分探讨了信息处理的物理极限，将计算视为一种物理过程，并将其与自然界的基本规律联系起来。 第五章：朗道尔极限与计算的能耗 计算过程本质上是信息处理，而信息处理必然伴随着能量的耗散。本章将深入探讨朗道尔原理（Landauer's Principle），该原理将信息擦除（不可逆计算）与最小热量耗散联系起来。我们不会讨论图灵机模型或算法复杂度，而是关注从物理学角度推导此原理的必要性，并探讨可逆计算（Reversible Computing）的潜力。我们将对比玻尔兹曼的统计视角与香农的信息熵，论证为什么在物理层面上，信息量与热力学熵之间存在着不可分割的联系。 第六章：量子信息与计算的边界 量子计算的潜力在于利用叠加态和纠缠进行指数级的并行处理。本章将概述量子信息论的核心工具，如量子比特（Qubit）、量子门操作（如Hadamard, CNOT），以及Shor算法和Grover算法的计算优势来源。我们将着重分析量子退相干（Decoherence）现象的物理根源，即量子系统与环境的耦合如何导致量子信息特征的丧失，从而探讨构建稳定、大规模量子处理器的主要工程挑战。我们不会涉及任何经典电路的设计或优化问题。 结语：统一的可能性与未解之谜 本书的最终目标是展示，尽管我们研究的尺度和现象迥异，但驱动宇宙运行的底层规律可能共享一个更加统一的数学框架——一个植根于信息、纠缠和时空动态性的新物理学。我们将在最后总结当前研究中的关键未解之谜，例如暗物质和暗能量的本质，以及如何真正地将引力与量子力学在数学上无矛盾地统一起来。本书旨在激发读者超越传统学科壁垒，用更广阔的视野来审视我们所处的宇宙。
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前言绪论 第一篇 静力学第1章 静力学基础 1.1 力及其表示法 1.2 共点力系 1.3 刚体与变形体 1.4 作用于刚体上的简单力系等效及平衡 1.5 刚化原理 1.6 常见约束约束反力 1.7 分析受力受力图 习题第2章 作用于刚体的力系等效简化 2.1 力矩 2.2 力的平移定理 2.3 空间任意力系向一点简化结果 2.4 空间任意力系合成结果的讨论 2.5 固定端约束 习题第3章 平面力系的平衡问题 3.1 平面力系合成结果及平衡方程 3.2 刚体系统的平衡静定与静不定问题 习题一第4章 空间力系的平衡问题 4.1 空间力系的平衡方程 4.2 空间平行力系的平衡方程 习题第5章 静力学专题——平面桁架、摩擦 5.1 平面简单桁架的内力计算 5.2 考虑摩擦时的平衡问题 习题 第二篇 运动学第6章 运动学基础 6.1 机构运动简图 6.2 点的运动 6.3 刚体的基本运动 习题第7章 刚体的平面运动 7.1 刚体平面运动基本概念及运动方程 7.2 刚体平面运动分解为平动和转动 7.3 刚体平面运动的速度分析 7.4 刚体平面运动的加速度分析 习题第8章 点的合成运动 8.1 合成运动中的基本概念 8.2 速度合成定理 8.3 牵连运动为平动时的加速度合成定理 8.4 科氏加速度概念 习题第9章 运动学专题——刚体绕平行轴转动合成 习题 第三篇 动力学第10章 质点运动微分方程 10.1 研究质点动力学的意义和方法 10.2 质点运动微分方程 习题第11章 质点系动量定理与动量矩定理 11.1 质点系动量定理 11.2 质点系动量矩定理 11.3 刚体平面运动微分方程 习题第12章 动能定理 12.1 动能 12.2 力的功 12.3 动能定理 12.4 动能定理的应用举例 12.5 功率方程机械效率 12.6 动力学综合问题举例 习题第13章 达朗贝尔原理 13.1 惯性力 13.2 达朗贝尔原理 13.3 刚体达朗贝尔原理 13.4 转子的静平衡与动平衡 习题第14章 动力学专题——机械振动基础 14.1 引言 14.2 自由振动 14.3 阻尼对自由振动的影响 14.4 单自由度系统的受迫振动共振 14.5 阻尼对受迫振动的影响 14.6 振动的消减和隔离 习题习题答案参考文献
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