大学物理(修订本)(上册) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安交通大学出版社

作者:吴百诗编

出品人:

页数:550

译者:

出版时间:2000-01

价格:15.20

装帧:平装

isbn号码:9787560506791

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宏伟叙事与微观探索：现代科学的基石与挑战 本书聚焦于二十世纪以来，物理学在宏观宇宙尺度和微观粒子层面取得的突破性进展，及其对人类理解自然、技术革新产生的深远影响。 本书并非对经典力学和电磁学基础的简单复述，而是深入探讨了在经典理论框架之外，物理学如何通过革命性的新概念和新范式，揭示了宇宙运行的根本规律。全书分为三大核心部分：相对论的几何化、量子力学的概率革命，以及凝聚态物理和粒子物理的前沿探索。 --- 第一部分：时空的弯曲与宇宙的结构——广义相对论的几何图景 在爱因斯坦提出狭义相对论，统一了时空概念之后，广义相对论则将引力本身提升到了时空几何的层面。本书首先回顾了狭义相对论如何通过洛伦兹变换确立了四维时空的不可分割性，并探讨了质量与能量的等效性（$E=mc^2$）在核物理和天体物理中的直接体现。 随后，重点转向广义相对论的精髓——引力的几何化。我们详细解析了爱因斯坦场方程的物理意义，阐释了“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”的核心思想。书中运用先进的微分几何工具（如黎曼张量和度规张量），系统地推导了牛顿引力在弱场极限下的重现性，并深入分析了强引力场中的非线性效应。 关键专题探讨： 1. 黑洞物理的诞生与结构： 我们详细研究了史瓦西解和克尔解，探讨了事件视界、奇点以及彭罗斯过程。本书不仅描述了黑洞的经典性质，还引入了霍金辐射的概念，将量子效应的阴影投射到了宏观引力领域，引发了关于信息悖论的讨论。 2. 宇宙学模型的确立： 基于弗里德曼方程，本书构建了标准宇宙学模型（$Lambda$CDM），阐述了宇宙的膨胀历史、大爆炸的证据（如宇宙微波背景辐射CMB的精细结构），并探讨了暗物质和暗能量在驱动当前宇宙加速膨胀中的决定性作用。我们审视了宇宙的几何形状（平坦、开放或闭合）如何由物质和能量的密度决定。 3. 引力波天文学的兴起： 继理论预测数十年后，首次直接探测到双黑洞并合产生的引力波（GW150914）标志着物理学进入了多信使天文学时代。本书解析了LIGO/Virgo等干涉仪的工作原理，并讨论了引力波如何作为检验时空动力学和极端天体物理过程的“探针”。 --- 第二部分：微观世界的概率与不确定性——量子力学的革命性内涵 如果说相对论改变了我们对宏观世界的认知，那么量子力学则彻底颠覆了我们对实在（Reality）本身的理解。本书从黑体辐射和光电效应的历史切入，引入普朗克常数和光子的概念，随后转向波粒二象性和德布罗意波。 核心内容集中在量子力学的数学框架——薛定谔方程。我们细致分析了定态和含时薛定谔方程的求解方法，特别是在势阱、谐振子和氢原子问题中的应用，这为理解原子和分子的能级结构奠定了基础。 核心概念的深入剖析： 1. 矩阵力学与波动力学的统一： 本书探讨了海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学如何在数学上等价，统一了对量子态的描述。我们着重阐释了波函数的概率解释（玻恩准则）以及它所蕴含的内在不确定性。 2. 不确定性原理与量子对易关系： 详细阐述了海森堡不确定性原理（$Delta x Delta p ge hbar/2$）并非测量技术的限制，而是自然界的基本属性。通过分析对易子，我们揭示了物理量之间不可兼得的限制。 3. 量子力学的诠释之争： 深入探讨了哥本哈根诠释（波函数坍缩、互补性）以及薛定谔的猫思想实验所揭示的微观与宏观世界的边界问题。同时，我们简要介绍了多世界诠释和其他竞争性观点的哲学和物理学含义。 4. 量子信息与纠缠： 量子纠缠，爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”，是现代量子信息科学的基石。本书解释了贝尔不等式的物理基础，展示了纠缠态如何超越经典关联，并展望了量子计算（如Shor算法和Grover算法）和量子通信（如量子密钥分发QKD）的前景。 --- 第三部分：物质的集体行为与基本粒子的拼图——凝聚态与高能物理 在量子力学的基础上，本部分探讨了如何利用这些原理来理解复杂物质的宏观性质，以及探索构成宇宙最基本单元的努力。 3.1 凝聚态物理：从晶格振动到超导电性 凝聚态物理研究的是大量原子或电子形成的宏观物质的集体行为。本书聚焦于电子在周期性势场中的运动，通过能带理论解释了导体、半导体和绝缘体的区别。 半导体物理与电子学： 深入分析了费米能级、掺杂机制（N型和P型），以及PN结的形成，这是现代电子设备（如晶体管和集成电路）的基础。 超导现象的量子解释： BCS理论的核心在于电子与晶格振动（声子）形成的库珀对。本书详细阐述了配对机制、零电阻特性以及迈斯纳效应，并区分了第一类和第二类超导体。 拓扑相变与新材料： 介绍了拓扑绝缘体等前沿概念，这些材料在表面展现出导电性，而内部却是绝缘体，其性质对微小的形变不敏感，预示着更稳定的量子器件的可能性。 3.2 粒子物理学：标准模型的构建与超越 粒子物理学致力于理解物质的基本组成（夸克和轻子）以及它们之间相互作用的基本力。 强子结构与量子色动力学（QCD）： 解释了夸克禁闭现象和渐近自由。我们探讨了胶子作为传递强相互作用的规范玻色子，以及重子（如质子和中子）内部夸克和胶子的复杂动态。 规范场论与标准模型： 标准模型是描述电磁力、弱核力和强核力这三种基本相互作用的统一框架。本书概述了希格斯机制如何赋予W和Z玻色子以及费米子质量，并强调了费米子和规范玻色子（光子、胶子、W/Z）的本质区别。 超越标准模型的前沿探索： 标准模型并非终极理论，它无法解释引力、暗物质和暗能量。本书最后展望了对新物理的探索，包括超对称性（SUSY）的猜想、额外维度理论的初步概念，以及对中微子质量来源的深入思考。 --- 总结： 本书旨在为读者提供一个跨越尺度界限的物理学全景图——从宇宙的诞生到基本粒子的微观舞蹈。它要求读者不仅掌握严格的数学工具，更要拥抱物理学中那些挑战直觉、改变认知的深刻哲学意涵。它是一场关于我们所处世界，从最宏大到最微小尺度的精确而又充满想象力的智力探险。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳中透着一丝严谨的气质，很符合我对“经典教材”的期待。拿到手里的时候，纸张的质感就让人感到舒适，不是那种廉价的、反光的纸张，而是略带哑光效果的，阅读起来眼睛不容易疲劳。封面设计简洁大气，没有过多花哨的图形，主要就是书名和作者信息，用色也比较克制，是那种能让人沉下心来学习的配色。我记得我翻开第一页的时候，那个字体排版就给我留下了深刻印象，行距、字号的设置都非常考究，看起来非常舒服，即便是需要长时间盯着公式和图表看，也不会觉得眼花缭乱。这种细节上的用心，往往是衡量一本教材是否真正为读者着想的关键。而且，这本书的开本拿在手里非常合适，既不算太大导致桌面空间紧张，也不会太小影响阅读的舒适度；装订也十分牢固，可以平摊在桌面上，这对于需要对照公式和文字进行推导学习的理工科学生来说，简直是太重要了。这本书从整体的“触感”到细节的“观感”，都传递出一种专业和可靠的信号，让人一看就知道这不是一本随便印制的辅导资料，而是经过精心打磨的教学载体。

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这本书对历史背景和物理学思想演变的关注，是其超越一般教材的亮点之一。它不仅仅是一本工具书，更像是一部物理学思想的小史。在介绍每一个重大理论出现时，作者总会简略地勾勒出当时的科学背景和前人遇到的困境，这让读者能够理解为什么科学家们会选择那条研究路径，而不是另一条。比如，当讲到能量守恒定律的建立时，书中对热力学发展初期那些反复拉锯和争论的描述，非常引人入胜。这种对知识“来龙去脉”的交代，极大地丰富了学习的维度，让物理不再是孤立的公式和定律的集合，而是人类智慧不断试错和升华的伟大历程。了解了这些曲折，你对那些已经被证明是真理的定律会产生更深层次的敬畏和认同感，这对于培养真正的科学素养，比单纯的知识点记忆要重要得多。这本书让你在学“术”的同时，也学到了“道”。

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这本书的语言风格，我个人觉得非常值得称赞，它在保持学术严谨性的前提下，做到了令人惊叹的可读性。你会感觉到作者是用一种非常清晰、冷静且富有逻辑性的笔调在和你对话，而不是用那种冷冰冰的、只有专业人士才能看懂的“术语堆砌”。即便是涉及到一些微积分的推导，作者也会用非常平实的语言去解释为什么要引入这些数学工具，以及这些工具在物理上代表了什么意义。这种“翻译”工作做得非常好，它充当了高深理论与普通学生理解能力之间的桥梁。它不是故作高深，也不是刻意迎合简化，而是找到了一种恰到好处的平衡点。读起来的时候，你会感觉作者在耐心且自信地引导你，而不是在居高临下地灌输知识。这种流畅且有温度的文字表达，使得学习过程中的挫败感大大降低，取而代之的是一种知识被清晰构建起来的满足感。

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这本书的编排逻辑简直像一位经验老到的老师在为你梳理知识脉络，非常注重概念的引入和递进。它没有一上来就抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是从一些非常直观的、贴近日常生活的现象入手，慢慢地构建起物理学的基本框架。我尤其欣赏它处理一些基础概念时的那种“刨根问底”的态度，比如对‘力’的定义，它会从牛顿的经典视角讲起，然后自然地过渡到更现代的理解，这种层次感让初学者不会感到突兀。图表的运用也是教科书级别的典范，那些示意图不仅清晰准确，而且往往还能起到“可视化解释”的作用，比单纯的文字描述要高效得多。例如，在讲解矢量合成的章节，那些分解图画得极具启发性，甚至不需要太多文字解释，读者就能自行领悟其中的原理。这种从宏观到微观、从现象到本质的引导方式，极大地降低了学习物理的心理门槛，让那些原本觉得物理抽象难懂的同学也能找到自信，体会到探索自然规律的乐趣。

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作为一本基础性的物理教材，它在习题设置上的考量是非常深远的，绝非那种简单的“公式代入”练习册可以比拟。这本书的习题难度分布非常合理，从最基础的巩固性练习，到需要综合运用多个章节知识的综合题，再到一些启发性的、具有探究性质的开放题，形成了一个完整的阶梯。我发现，它很多习题的设计并非为了考察学生是否“记住了”某个公式，而是考察学生是否“理解了”背后的物理图像和思想方法。很多题目都会在题干中巧妙地设置一个情景，迫使你必须将书本上的理论知识“活学活用”到实际问题中去。做完这套习题集，我感觉自己不仅仅是掌握了一些解题技巧，更重要的是，我对物理学的思维方式有了一个质的提升。特别是那些稍微复杂一些的计算题，即使最后的数值不重要，其推导过程本身就是一次对物理规律的深度再学习，这种潜移默化的教育效果，是很多其他参考资料无法提供的。

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