触摸无形的物质之网(著名科学家谈磁学)/科学家爷爷谈科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:广西师范大学出版社

作者:李国栋

出品人:

页数:120

译者:

出版时间:1999-8-1

价格:9.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787563329410

丛书系列:科学家爷爷谈科学

图书标签:

• 磁学
• 科学普及
• 物理学
• 科普读物
• 科学史
• 科学家
• 自然科学
• 趣味科学
• 青少年科学
• 科普教育

探寻宇宙的宏大叙事：现代物理学的奇妙旅程 本书并非聚焦于磁学的微观奥秘，亦非以“科学家爷爷”的温情口吻讲述科学启蒙。相反，它将带领读者潜入更广阔的现代物理学殿堂，探索那些驱动着我们理解宇宙运作的核心理论与前沿课题。这是一部旨在拓宽视野、激发思考的科普力作，它致力于勾勒出一幅从微观粒子到宏大宇宙的完整图景。 第一部分：时空的几何学与量子世界的交织 第一章：相对论的优雅与悖论 本章深入解析爱因斯坦的狭义与广义相对论，但视角侧重于其哲学蕴含与对日常直觉的颠覆。我们将探讨“同时性”的相对性如何重塑我们对时间和空间的感知，以及光速不变原理如何成为现代物理学的基石。广义相对论部分，不涉及磁场的具体应用，而是着重阐述引力如何被描绘为时空自身的弯曲。我们将细致分析黑洞的形成机制——物质如何将时空“压塌”至奇点——以及引力波的发现如何为我们提供了一种聆听宇宙剧烈事件的全新“感官”。这一部分的讨论，旨在让读者体会到，物理定律在极端条件下，如何呈现出惊人的数学美感与逻辑一致性。 第二章：量子力学的“怪诞”现实 本章避开对磁矩、电磁感应等具体技术现象的探讨，转而聚焦于量子力学本身所蕴含的深刻哲学问题。我们将详细阐述波函数、叠加态与测量问题。通过对“薛定谔的猫”的思想实验的深入剖析，我们力求揭示量子世界中概率性、非定域性（Non-locality）的本质。重点关注贝尔不等式及其实验验证，这不仅是量子信息科学的理论基础，更是对“实在性”（Reality）概念的根本挑战。读者将了解到，在微观尺度上，我们所依赖的经典因果律是如何被彻底瓦解和重构的。 第三章：量子场论的统一尝试 本章将引导读者跨越经典场论与量子力学的鸿沟，进入量子场论（QFT）的领域。我们关注的不是电磁场如何被量子化，而是QFT如何提供一个统一的框架来描述所有基本粒子及其相互作用。我们将介绍费曼图作为一种强大的计算工具，并解释规范不变性（Gauge Invariance）在构建基本力理论中的核心作用。本章将简要概述标准模型的结构——夸克与轻子的家族构成，以及三种基本力（强核力、弱核力、电磁力）的媒介粒子，为后续对引力量子化的讨论奠定基础。 第二部分：宇宙的尺度与终极命运 第四章：从宇宙学原理到暴胀模型 本部分将视角拉升至宇宙的宏观尺度。我们从描述宇宙学观测基石——哈勃定律和宇宙微波背景辐射（CMB）——开始。重点剖析标准宇宙学模型（Lambda-CDM）的成功之处及其面临的挑战，例如视界问题和磁单极子问题。随后，我们将详细阐述暴胀理论（Inflation），解释它如何通过一个极短时间的指数膨胀期，自然地解决了这些难题，并为CMB中的微小温度涨落提供了起源机制。这一章旨在展示理论物理如何解释我们观测到的宇宙的均匀性和结构起源。 第五章：暗物质与暗能量的谜团 宇宙中可见的普通物质仅占总质能的不到5%。本章专门探讨宇宙中那95%的“缺失”成分：暗物质与暗能量。关于暗物质，我们将系统梳理各种理论候选者（如WIMPs、轴子），并介绍地面和太空实验（如直接探测、间接探测、对撞机实验）的最新进展，强调我们寻找的“非电磁相互作用”粒子的特性。关于暗能量，我们将深入探讨它作为真空能量或修改引力理论的可能表现形式，以及它如何主导着宇宙加速膨胀的命运，这无疑是当代物理学面临的最大谜团之一。 第六章：弦论与圈量子引力的前沿探索 面对广义相对论与量子力学的不可调和性，本章将介绍两种主要的“万有理论”的尝试。弦论（String Theory）不再将基本粒子视为点状，而是视为一维的振动“弦”，我们探究其对额外维度的要求（紧致化）以及它在解释粒子质量谱方面的潜力。圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）则采取了不同的路径，试图将时空本身进行“量子化”，展示空间在普朗克尺度下不再是连续的，而是由离散的“圈”构成。本章旨在呈现理论物理学家们为实现最终统一所进行的深刻而富有想象力的探索。 第三部分：信息、复杂性与物理学的边界 第七章：熵、信息与黑洞热力学 本章将探讨信息论与热力学的深刻关联，完全独立于磁现象的讨论。我们将聚焦于贝肯斯坦-霍金熵的概念，即黑洞的信息容量与其事件视界面积成正比。我们将分析信息悖论——物质落入黑洞后其信息是否真的永久丢失——这是连接量子力学、引力和信息论的交汇点。此处的重点在于理解熵作为衡量系统“无序度”的物理量，在宇宙学和引力理论中的普适性。 第八章：耗散系统与复杂性的涌现 现代物理学不仅要解释基本定律，也要解释结构如何从这些定律中“涌现”出来。本章将讨论远离热力学平衡态的耗散系统（Dissipative Systems）。我们将介绍自组织临界性（Self-Organized Criticality, SOC）等概念，展示系统如何在没有外部精细调控的情况下，自发地形成复杂的、类似分形的结构和爆发事件。从湍流到生物系统的演化，本章旨在说明物理学如何能够描述和预测复杂系统的宏观行为，这是连接微观规律与宏观现象的桥梁。 结语：未竟的旅程 全书的收尾将回归到物理学作为一种人类探索精神的体现。我们总结了当前理论的成功之处，同时也清晰地指出了尚未解决的核心问题——量子引力、暗物质的本质、宇宙常数的微调问题。这不是一个关于特定技术或基础知识的教程，而是一次关于人类认知极限的对话，激励读者以更宏大、更具批判性的眼光审视我们所处的这个奇妙的物理世界。

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这本书的叙事节奏把握得极其精妙，完全不同于我以往读过的任何一本硬核物理学入门书籍。它没有上来就堆砌复杂的公式和晦涩的定义，而是像一个经验丰富的智者在炉火边娓娓道来。开篇部分，作者巧妙地通过生活中的小例子——比如指南针的指引，或者冰箱贴的吸力——来引入磁学的基本概念，这种由表及里、层层递进的讲解方式，极大地降低了初学者的畏惧感。我注意到，在解释某些宏观现象时，作者会突然插入一些历史典故或者学术争论的关键节点，这使得阅读过程充满了戏剧性和人情味，仿佛我们不是在阅读冰冷的科学事实，而是在参与一场跨越世纪的智慧对话。当进入到更深入的量子领域时，作者依然保持着极大的耐心，他会用类比的手法，比如将电子自旋比作“旋转的陀螺”，虽然并不完全精确，但在构建初步的直观认知上起到了关键作用。整体行文流畅，绝无拖沓，知识点的密度和讲解的松紧度拿捏得恰到好处，读起来酣畅淋漓，有种豁然开朗的痛快感。

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这本书的语言风格展现出一种独特而迷人的“双重性”。一方面，在解释核心概念时，它极其严谨、精确，用词无可挑剔，体现了作者深厚的专业素养。另一方面，在穿插解释和总结时，又流露出一种温暖、亲切的长者口吻，那种“科学家爷爷”式的叙事腔调，让人感觉像是坐在一个经验丰富、充满智慧的长辈身边听他讲解宇宙的奥秘。这种文风有效地平衡了科普的严肃性和可读性。我尤其喜欢它在处理一些历史遗留的争议话题时的态度——不偏不倚，而是将不同学派的观点和论据都呈现出来，引导读者自己去判断和理解科学的动态发展过程。这种鼓励独立思考、避免灌输式的表达方式，对于培养年轻读者的科学素养无疑是极有价值的。总而言之，这本书在“教人以知识”的同时，更在“授人以探索的方法和热情”。

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从结构组织来看，这本书的逻辑脉络清晰得令人赞叹，它构建了一个从经典到现代、从宏观到微观的完整知识体系。前半部分主要集中在宏观电磁现象的梳理，包括麦克斯韦方程组的物理意义被阐述得通俗易懂，这部分内容如同坚实的地基。随后，它果断地转向了微观世界，探讨了磁畴、自旋以及磁性材料的特性，这部分的过渡处理得非常自然，没有感到生硬的跳跃。最精彩的是后半部分，它开始触及现代物理的前沿——比如超导现象、磁悬浮技术背后的深层原理，乃至信息存储技术中磁性应用的前瞻性讨论。这种编排方式确保了读者在掌握了基础后，能够顺理成章地理解更复杂的前沿应用，使得整本书的知识密度非常高，但由于组织得当，阅读体验却保持了舒适感。每一个章节的结尾都设置了简短的“思考题”，虽然不要求回答，但确实促使读者停下来，将新学的概念在脑海中重新组织和消化，非常有助于知识的内化吸收。

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这本书最让我感到惊喜的是它对“想象力”的强调和引导作用。在很多科普读物中，科学家往往被描绘成严谨、逻辑至上的符号，但在这本书里，我读出了他们骨子里对自然界那种近乎孩童般的好奇心和近乎艺术家的浪漫情怀。书中描绘了一些历史上伟大的磁学发现，例如法拉第如何“看见”磁场线，爱因斯坦如何通过思想实验推演出相对论与电磁学的统一。作者没有仅仅罗列实验结果，而是深入挖掘了科学家们在面对未知时的内心挣扎、灵光一现的瞬间，以及那些看似荒谬却最终导向真理的“异想天开”。这种对科学家“心路历程”的描绘，极大地丰富了磁学这门学科的内涵，使其不再是冷冰冰的定律集合，而是人类智慧不断突破自身局限的生动写照。它教会我的不仅仅是磁学的知识，更是一种面对复杂世界时，保持开放心态和大胆假设的科学精神。

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这本书的装帧设计给我留下了极其深刻的印象。它的封面采用了哑光处理，触感细腻，仿佛能感受到某种低调而内敛的力量，与书名中“触摸”和“无形”的意境完美契合。那种深沉的靛蓝色调，夹杂着如同星云般流动的数据纹理，让人在拿起它的瞬间，就产生了一种探索未知奥秘的冲动。我特别欣赏扉页上那几行引言的排版，字体选择兼顾了古典的庄重感和现代的清晰度，让人感觉这不是一本单纯的科普读物，更像是一件精心雕琢的艺术品。内页的纸张厚度适中，墨迹清晰，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。装订处十分牢固，即便是频繁翻阅查找资料，也不担心松散。尤其是作者简介部分，用了一种非常克制的留白设计，反而突显了这位“科学家爷爷”的深厚底蕴，让人肃然起敬。整体来看，这本书在物理形态上就成功地完成了对读者心理的预设——这是一次严肃而优雅的知识探寻之旅，从触觉到视觉，都传递出专业和质感。

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