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出版者:Basic Civitas Books

作者:Leonard Susskind

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2012-9-1

价格:GBP 15.92

装帧:Hardcover

isbn号码:9780465028115

丛书系列:The Theoretical Minimum

图书标签:

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《理论最小值》的简介 本书以一种前所未有的方式，将深邃的物理学理论与严谨的数学工具巧妙地融合在一起，旨在揭示宇宙最基本规律背后的简约之美。它并非一本填鸭式的教科书，而是一次对物理学核心思想的探索之旅，带领读者穿梭于经典力学、电磁学、量子力学以及相对论的精髓之中。作者以清晰的逻辑和精炼的语言，层层剥茧，展现了物理学是如何从简单的公理出发，构建起我们对宏观与微观世界的理解。 在物理学的浩瀚海洋中，总有一些基石性的理论，它们如同指引航向的灯塔，决定了整个学科发展的方向。本书正是聚焦于这些“理论最小值”——那些最少但最关键的理论概念与数学框架。它所追求的并非是知识的广度，而是深度的抵达，通过对核心原理的透彻理解，读者将能够触及物理学最本质的运行机制。 全书分为几个关键部分，每一部分都独立成章，又彼此呼应，共同构建起一个完整的知识体系。 第一部分：经典力学的基石——牛顿的宇宙 在对物理世界的早期探索中，牛顿的运动定律无疑是最具革命性的成就之一。本书将深入剖析这些定律，不仅是罗列公式，更是理解其背后蕴含的物理思想。我们将探讨惯性、力与加速度之间的关系，以及动量守恒的普适性。本书会详细讲解如何运用微积分这一强大的数学工具来描述物体的运动轨迹，从简单的抛物线运动到复杂的行星轨道，都将在这严谨的数学框架下得以解释。 重点关注的将是拉格朗日力学和哈密顿力学。这两套更抽象但更强大的描述经典力学的方法，将带领读者超越牛顿的直观表述，进入一个更广阔的相空间。通过拉格朗日方程，我们将看到如何从系统的动能和势能出发，简洁地推导出运动方程。哈密顿力学则进一步引入了正则变量的概念，为理解系统的对称性和守恒量提供了深刻的见解，并且为量子力学的诞生埋下了伏笔。读者将学习如何构建拉格朗日量和哈密顿量，并求解相应的运动方程，从而掌握描述从宏观物体运动到复杂多体系统动力学的核心技术。 第二部分：电磁学的交响——麦克斯韦的方程组 电与磁，这两个看似独立的现象，在麦克斯韦的划时代工作下，被统一为同一股强大而优雅的自然力量——电磁场。本书将系统地阐述麦克斯韦方程组的四个基本方程，并解析它们各自的物理含义：高斯定律描述电荷与电场的联系，磁场的散度为零揭示了磁单极子的不存在，法拉第感应定律展现了变化的磁场如何产生电场，而安培-麦克斯韦定律则统一了稳恒电流和变化的电场对磁场的贡献。 理解这些方程组的关键在于掌握矢量微积分，包括散度、旋度和梯度等算符的运算。本书将引导读者如何运用这些工具来分析和预测电磁场的行为，例如静电场、静磁场、感应电势以及电磁波的产生与传播。我们将详细讨论电磁波的本质，它们是如何以光速在空间中传播，以及光作为一种电磁波的深刻意义。通过对不同介质中电磁波行为的分析，读者将对无线通信、光学器件等现代科技背后的物理原理有更深入的理解。 第三部分：量子世界的奥秘——海森堡与薛定谔的革命 进入微观世界，经典物理学的宏大叙事戛然而止，取而代之的是一套截然不同的、充满概率和不确定性的量子力学。本书将以清晰的脉络，揭示量子力学的核心概念。我们将从普朗克的能量量子化假说到爱因斯坦的光电效应，理解能量不连续性的必然性。接着，我们将深入探讨波粒二象性，例如电子的衍射实验如何颠覆了我们对粒子性质的认知。 本书将重点介绍薛定谔方程，这是描述量子系统随时间演化的核心动力学方程。通过对薛定谔方程的求解，我们将能够预测量子态的变化，并计算出粒子在空间中的概率分布。傅里叶分析和算符代数将在这一部分扮演重要角色，它们是理解量子态叠加、测量过程以及量子态投影的数学语言。 海森堡的矩阵力学和不确定性原理也将得到详尽的阐释。不确定性原理不仅是一个数学上的推论，更是量子世界最 fundamental 的特征之一，它深刻地揭示了对微观粒子进行精确观测的局限性。我们将探讨如何理解算符的对易关系，以及它们与物理量测量之间的内在联系。通过对简单量子系统的分析，例如一维谐振子和氢原子，读者将能够初步掌握量子力学的计算方法和解释能力。 第四部分：时空的几何——爱因斯坦的相对论 爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对空间、时间和引力的理解。本书将首先介绍狭义相对论，它建立在光速不变和相对性原理的基础上，推导出时间膨胀、长度收缩以及质能等价（E=mc²）等一系列反直觉但已被实验验证的结论。我们将深入探讨洛伦兹变换，理解它如何协调不同惯性参考系下的时空观。 接着，本书将过渡到广义相对论，它将引力描述为时空的弯曲。我们将学习爱因斯坦场方程，理解物质和能量如何影响时空几何，以及时空几何又如何反过来决定物质的运动。通过对闵可夫斯基时空和黎曼几何等概念的介绍，读者将初步领略描述引力现象所需的几何语言。本书将阐述广义相对论在解释水星近日点进动、光线在引力场中的弯曲以及黑洞等天体物理现象中的成功应用。 本书的特色与价值 《理论最小值》的独特之处在于它对数学工具的强调。本书认为，物理学的深层逻辑是通过数学来表达的，因此，它不会回避严谨的数学推导。然而，作者并非仅仅罗列公式，而是力求让读者理解每一个数学步骤背后的物理意义，以及它如何服务于构建更精妙的物理模型。积分、微分、矢量运算、复数、矩阵、微分方程等数学概念，将贯穿全书，并与其对应的物理原理紧密结合。 本书的目标读者是那些对物理学有强烈好奇心，并愿意投入时间和精力去深入理解其核心原理的读者。无论你是即将踏入物理学领域的学生，还是希望在已有基础上进行更深层次学习的从业者，亦或是仅仅对宇宙奥秘充满求知欲的独立学习者，本书都将为你提供一个坚实的理论起点。 阅读本书，你将不仅仅是学习一些物理公式和理论，更重要的是，你将学会一种思考物理问题的方式：如何从最基本的公理出发，运用严谨的数学语言，构建出描述复杂现象的理论模型，并最终窥探到宇宙运行的简约而深刻的法则。本书将帮助你建立起一个独立思考和分析物理问题的能力，让你能够更自信地去探索那些更前沿、更未知的物理领域。它是一扇门，通往理解宇宙最本质规律的殿堂。

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读完这本书后，我产生了一种前所未有的自信心，这并不是盲目自大，而是源于对知识体系的真正掌握。过去我对一些深奥的物理或数学概念感到畏惧，总觉得它们是少数天才的专属领域。然而，这本书打破了这种心理壁垒。作者在文字中流淌出的那种对知识的热爱和分享的真诚，极大地感染了我。他仿佛在对读者说：“看，其实这些都不是那么神秘莫测。” 他的论证过程充满了美感，即便是在处理最枯燥的代数推导时，也能感受到其中蕴含的数学优雅。我特别喜欢书中穿插的一些历史背景介绍，这些小插曲不仅丰富了阅读体验，更让人理解了这些理论是如何在人类历史的长河中，通过无数次的争论、实验和修正才最终确立下来的。这种“人文化”的学习过程，远比纯粹的公式堆砌来得生动和有意义。它让我体会到，科学的进步本身就是一场充满人性光辉的探索。

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这本书的行文节奏把握得相当到位，没有那种让人喘不过气来的压迫感，但每一章节的推进又都紧密相连，逻辑链条清晰可见。我发现自己很少需要频繁地查阅其他资料来辅助理解某个特定的概念，这在学习这类主题的书籍时，是极其难得的体验。作者似乎深谙读者的“认知负荷”极限，总是在关键节点提供一个清晰的总结或一个必要的休息点，让大脑有足够的时间去消化吸收之前的信息。更让我赞叹的是，作者在介绍基本原理时所花费的心思。他并没有急于展示那些炫酷的、高阶的应用，而是将大量的篇幅投入到“为什么是这样”的基础论证上。这种对根源的追溯，使得我对后续内容的理解建立在一个极其牢固的地基之上。我甚至愿意花上更多的时间去重读那些基础章节，因为我确信，唯有把这些最朴素的原理彻底搞明白，才能真正做到融会贯通，而不是停留在表面知识的搬运工。

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这本书的封面设计简约大气，黑色的底色映衬着白色的书名，给人一种沉静而深邃的感觉，让人忍不住想一探究竟。刚翻开第一页，我就被作者那清晰而富有逻辑性的叙述方式所吸引。他似乎非常擅长将那些看似遥不可及的复杂概念，用一种平易近人的方式娓娓道来。我尤其欣赏他在讲解过程中所使用的类比和实例，它们如同精准的导航仪，在我试图穿梭于那些艰深的数学和物理世界时，总能及时地把我拉回到一个可以理解的语境中。这本书并非那种堆砌公式的教科书，它更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你构建起一个坚实的知识框架。在阅读过程中，我常常会停下来，思考作者提出的观点，试图在脑海中构建起那些抽象的结构图景。每一次的思考和顿悟，都伴随着一种知识被内化的喜悦，这感觉远胜于单纯地背诵定义。对于初次接触这些理论的读者来说，这本书无疑是一把开启大门的钥匙，它没有丝毫的夸大其词，只是脚踏实地地铺陈出知识的路径。

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这本书的排版和设计也值得一提，它极大地提升了阅读的舒适度。字体大小适中，行距宽松有度，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到明显的疲劳。图表的绘制清晰明了，它们不是那种为了凑数而存在的装饰品，而是真正服务于解释核心概念的有力工具。在涉及到图形化展示时，图例的标注精准到位，几乎不需要额外的文字解释就能明白其所指。这表明出版方在制作过程中投入了极大的关注力，充分考虑了读者的实际使用体验。对于一本需要反复翻阅、对照参考的书籍而言，这种对细节的打磨至关重要。它让原本可能枯燥的学习过程，变成了一种愉悦的享受，无形中也降低了读者在面对复杂信息时的心理抗拒感。可以说，这是一本从内容到形式都经过精心雕琢的作品。

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这本书最核心的价值，在于它真正实现了“理论的极简主义”这一承诺。它没有去追求覆盖范围的广度，而是执着于深度和纯粹性。作者像一位技艺精湛的雕塑家，剔除了所有不必要的冗余和装饰，只留下了知识结构中最坚实、最核心的骨架。我发现，一旦理解了这些基础的、不可或缺的原理，去推导那些更复杂的、表面上看起来迥异的现象时，就突然有了“举一反三”的能力。这种学习带来的赋能感是无与伦比的。它不仅仅是教会你“是什么”，更是教会你“如何思考”——如何用最少的假设去解释最多的现象，这才是真正的理论力量所在。这本书成功地将最前沿的思维方式融入到基础教育中，对于任何想要真正理解世界运行底层逻辑的人来说，这本书都是不可多得的珍品，它带来的思维模式上的改变，其价值远超书本本身的价格。

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试着看看

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守恒律、对称性和泊松括号之间的关系讲的极其明了，磁场的例子也十分恰当的展示出gauge transformation和gauge invariant的细微联系！

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Leonard Susskind 就是经济学的曼昆，如果你读不懂现行物理入门教材，那看这本绝不会让你失望

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清晰，简洁，可以快速对经典力学甚至现代物理学的核心概念有个笼统的认识，满足好奇心是足够了。

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未必多好