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出版者:上海科技

作者:于立芬 编

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:1985-6

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787532304783

丛书系列:

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• 高等数学
• 微积分
• 数学分析
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• 线性代数

《宇宙的织锦：从星辰轨迹到生命起源的宏大叙事》 简介 本书并非一部冰冷的定理汇编，而是一部献给所有对自然界深层规律感到好奇的探索者的史诗级导览。我们以时间为轴，以尺度为尺，带领读者穿越人类认知最前沿的领域，揭示支撑我们所见一切——从最微小的粒子到最浩瀚的星系——的底层逻辑与演化历程。这是一场跨越数百万光年与普朗克尺度的思想漫步，旨在阐明宇宙的内在秩序、物质的生成机制，以及生命如何在一片混沌中找到存在的立足点。 第一部分：物质的深渊——量子的低语与力的交织 我们从最基本的构件开始。现代物理学已将我们带入一个悖论重重的世界：我们所经验的“实在”在微观尺度上表现出概率性与波动性。 第一章：粒子家族的族谱与标准模型的优雅 本章深入剖析标准模型——目前我们描述基本粒子及其相互作用的最成功的理论框架。我们将详细介绍费米子（构成物质的“砖块”，如夸克和轻子）与玻色子（传递力的“信使”，如光子、胶子、W和Z玻色子）。重点阐述希格斯机制如何赋予质量，以及实验物理学（如大型强子对撞机）如何不断验证或挑战这一模型的边界。我们不会停留在公式的堆砌，而是探讨这些粒子如何在极端条件下（如宇宙大爆炸后的瞬间）相互转化，形成今日的物质世界。 第二章：四种基本力的统一梦想与引力的疏离 自然界的力量是统一的还是分离的？我们将回顾电磁力、弱核力、强核力之间如何在高温高能下展现出统一的特性。随后，我们将聚焦于那个“异类”——引力。牛顿的宏大构想如何被爱因斯坦的广义相对论彻底重塑？我们将以直观而非纯数学的方式解读时空弯曲的本质，探讨引力如何在宏观尺度上组织星系，以及它在描述黑洞奇点和宇宙大尺度结构时的无力感。这里讨论的是物理学的核心矛盾：如何在量子世界描述引力。 第三章：相变与涌现现象：有序的诞生 物质并非静止不变。本章探讨“相变”的概念，这不仅包括水结成冰的简单转变，更包括更深层的物理现象。从超导体的零电阻到铁磁体的自发磁化，再到早期宇宙中的对称性破缺，我们解析了“涌现”（Emergence）的魔力——大量简单粒子遵循局部规则互动，如何产生出宏观上全新的、不可预测的复杂属性。这是理解复杂系统（包括生命本身）的关键视角。 第二部分：时空的结构——宇宙的形态与演化 我们将视角拉升至宇宙的尺度，考察时空的几何形状、演化的动力学以及其终极命运。 第四章：宇宙学的基石：大爆炸模型与哈勃的膨胀 我们审视支撑现代宇宙学的两大支柱：宇宙的加速膨胀（哈勃定律）和宇宙微波背景辐射（CMB）。CMB被视为宇宙诞生后38万年“婴儿期的快照”，其微小的温度波动预示着未来星系的诞生之地。我们将深入解析宇宙的年龄、几何形状（平坦性）及其组分（暗物质与暗能量）。 第五章：暗物质与暗能量的谜团：宇宙的隐藏骨架与推力 我们所能直接观测到的普通物质仅占宇宙总质能的不到5%。其余的95%是什么？本章致力于阐明暗物质如何通过引力效应解释星系的旋转曲线和星系团的稳定性。随后，我们将面对宇宙学中最令人困惑的挑战——暗能量。它是一种均匀分布的负压能量，驱动着宇宙的加速膨胀，预示着宇宙的“永恒分离”的未来。我们将讨论WIMP、轴子等暗物质候选者，以及检验暗能量性质的前沿实验。 第六章：时空的拓扑与弯曲的几何 回归爱因斯坦的场方程，我们不再仅仅将其视为一个描述引力的工具，而是将其视为描述时空本身的几何学。本章将介绍黎曼几何的基础概念（无需复杂代数），重点解释测地线、曲率张量如何描述引力效应。我们将探讨虫洞、封闭宇宙模型等基于广义相对论的理论推测，以及引力波探测（LIGO/Virgo）如何为我们提供了观测强引力场的新窗口，验证了时空涟漪的存在。 第三部分：复杂性的崛起——从化学到意识的阶梯 当物理定律固定后，化学、生物学和认知科学如何在这种框架内演化出高度复杂的结构？ 第七章：元素的炼金术：恒星的生与死 宇宙中比氢和氦重的元素是如何产生的？本章描绘恒星的生命周期，从分子云塌缩开始，经历主序星阶段的核聚变，直到超新星爆发将铁以上的重元素播撒到宇宙空间。我们将阐述恒星演化的物理机制，以及这些元素（碳、氧、硅等）如何成为行星和生命的基础原材料。 第八章：信息、熵与耗散结构 生命和复杂结构似乎违背了熵增定律。本章引入非平衡态统计力学和普里高津的耗散结构理论。解释了在远离热力学平衡的开放系统中，能量和物质的持续流动如何自发地组织出局部的低熵结构。我们将探讨信息作为一种物理实体在维持复杂系统中的作用，以及耗散系统如何成为生命起源的物理前提。 第九章：生命起源的化学路径与演化的逻辑 本章将探讨地球早期化学环境下的“无机变有机”过程，涵盖米勒-尤里实验、RNA世界假说以及膜的形成。随后，我们将分析达尔文演化论背后的信息论和遗传学的物理基础——DNA的稳定性与复制的随机性。重点讨论适应度景观的概念，即环境压力如何塑造生物体的形态和功能，从而驱动复杂性的渐进积累。 结语：认知前沿与未解之谜 本书以对未来科学挑战的展望作结。我们探讨了诸如量子引力理论（弦论或圈量子引力）的必要性、意识的物理学基础、以及宇宙中是否普遍存在生命等根本性问题。我们所揭示的宇宙织锦虽然宏伟，但其核心的图案仍有待我们用新的数学语言和实验工具去描绘。这是一部关于我们如何理解“存在”本身的思考之旅。

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我必须指出，这本书的“配图”是其最弱的一环，甚至可以说，它几乎没有配图。对于几何直观性要求极高的内容，比如多重积分的区域划分、向量场的旋度与散度，作者完全依赖于文字描述和读者自身的空间想象力。我不得不承认，在理解球坐标系和柱坐标系转换时，我不得不频繁地查阅网络上的三维图形来辅助理解，否则仅凭文字描述中的“绕着z轴旋转”之类的表述，很难在脑海中构建出清晰的图像。这让我对作者的自信心感到惊叹——他似乎坚信，真正理解数学的人，不需要图画的辅助。从某种角度看，这或许也算是一种挑战和筛选机制，迫使读者去发展抽象思维能力。对于那些依赖视觉辅助的读者来说，这会是一个相当痛苦的过程。然而，从另一个积极的角度看，这种对图形的“克制”也使得全书的篇幅得以控制，避免了不必要的视觉干扰，让读者的注意力完全集中在公式的推导和逻辑的构建上。

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这本书的语言风格实在太“硬核”了，简直就是给那些已经对微积分有初步接触，并渴望进行更深层次学术探索的读者准备的。它几乎没有使用任何口语化的表达，所有的陈述都基于严格的数学术语和定义。对于初学者来说，这无疑是一道高耸的门槛，刚翻开前三章时，我感觉自己像是在啃一块极其坚硬的石头，每一个词都需要查阅上下文才能理解其在数学语境下的精确含义。然而，一旦跨过这个初期适应期，这本书的“冷峻”反而成了其最大的优点。它杜绝了任何可能引入歧义的解释，所有的内容都直指核心。例如，在处理微分的应用部分，它对“极值”的讨论，直接从拓扑学的观点切入，探讨了开集和闭集上函数的性质，这种深度远超一般大学数学课本的教学范围。读完后，我感觉自己对“连续统”和“紧集”这些概念的理解提升到了一个新的层次。这本书更像是为有志于从事纯数学研究的人准备的“入门圣经”，而非大众化的普及读物。

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这本书的“作者”——或者说编写团队——在教材的结构组织上展现了极高的专业素养。它采用了一种非常古典的“定义-定理-证明-应用”的严谨结构，但巧妙地在其中穿插了“历史注脚”和“关键人物思想精粹”的小栏目。这些小栏目虽然不直接参与主线的推导，但极大地丰富了阅读体验。比如，在介绍微积分基本定理时，作者简要回顾了莱布尼茨和牛顿在发现该定理过程中的不同思路和争论，这使得枯燥的公式背后有了鲜活的人文色彩。此外，书中对不同数学分支（如线性代数和复变函数）的衔接处理得非常自然流畅。例如，在讨论矩阵的特征值时，作者并未止步于代数解法，而是预先埋下了向量空间正交化的伏笔，为后续学习傅里叶级数打下了坚实的代数基础。这种前瞻性的布局，体现了作者对整个数学知识体系的宏观把握，使得整本书读起来不是零散知识点的堆砌，而是一条清晰、有机的知识长河。它成功地将高等数学塑造成了一个统一、和谐的数学理论体系，而非几门独立课程的拼凑。

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这本《高等数学》的作者显然对清晰的逻辑和严谨的推导有着近乎偏执的追求。从最基础的极限概念引入，到后面复杂的多元函数微积分，每一步的论证都像搭积木一样，层层递进，找不到任何可以被质疑的逻辑漏洞。我尤其欣赏它在处理那些概念性极强的部分，比如“一致连续性”或者“黎曼积分的收敛性”时，没有采用那种生硬的定义堆砌，而是通过一系列精妙的例子和直观的几何解释来铺垫，使得原本晦涩难懂的理论变得触手可及。举个例子，书中对于泰勒定理的阐述，不仅仅给出了公式，还花了大量的篇幅去探讨残项的意义和不同形式（拉格朗日、柯西）之间的内在联系，这对于我这种喜欢深究底层原理的学习者来说，简直是福音。它不是那种只告诉你“怎么做”的书，而是更侧重于告诉你“为什么这么做”的书。读完一个章节，我总有一种茅塞顿开的感觉，仿佛那些曾经困扰我的数学难题，终于被抽丝剥茧地呈现在眼前，清晰得如同夏日正午的阳光。唯一美中不足的是，对于某些工程应用背景的介绍稍显不足，如果能在每章末尾增加一些与实际物理或工程问题的结合，可能会让这本理论巨著更具“落地性”，但瑕不掩瑜，其学术价值绝对是顶级的。

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拿到这本书时，我首先被它排版上的“古朴”所吸引。这并非指它过时，而是指它保留了一种老派数学教材的厚重感和专注性。字体选择和行距的安排都非常适中，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻，这在动辄需要盯着公式看上几十分钟的数学学习中至关重要。更值得称赞的是例题和习题的编排。例题的选择非常具有代表性，它们不是那种简单套用公式的练习题，而是巧妙地融合了多个知识点，迫使读者在解题过程中进行综合思考。习题量适中，难度梯度设置得极其人性化。基础题用来巩固概念，中等难度题用来检验理解，而最后的“挑战性”习题则真正考验一个人的数学直觉和创造性思维。我花了整整一个周末去攻克最后一章关于级数收敛性的一个证明题，虽然过程异常曲折，但最终得出答案时的成就感是无与伦比的。这本书不只是工具书，更像是一位严厉而耐心的导师，它要求你付出努力，但绝不吝啬回报。它教会我的不仅仅是数学技巧，更是一种面对复杂问题时沉着冷静的分析态度。

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