一天一个为什么(物理篇) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:岭南美术出版社

作者:庞 郁

出品人:

页数:128

译者:

出版时间:2000-1-1

价格:5.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787536220706

丛书系列:

图书标签:

• 小时候
• 物理
• 科普
• 趣味科学
• 问答
• 儿童
• 青少年
• STEM
• 教育
• 知识
• 探索

宇宙的脉动：一窥宏大与微观的交织 导言：在无限的探索中寻找秩序 本书旨在带领读者进行一次跨越时空的认知旅程，深入探究宇宙运行的基本法则。我们不寻求对既有知识的简单重复，而是力图揭示隐藏在日常现象背后的深刻物理原理，并通过对前沿科学的审视，展望人类理解自然能力的边界。这本书涵盖的范围广阔，从基本粒子的奇异世界，到星系团的浩瀚结构，力求构建一个连贯而富有洞察力的物理学全景图。我们将着重于概念的深度理解而非繁复的数学推导，使那些对自然世界怀有真挚好奇心的人，都能领略物理学的魅力所在。 --- 第一部分：物质的基石与力的舞蹈 (The Foundation: Matter and Forces) 本部分聚焦于构成我们存在的一切的基本元素以及支配它们相互作用的四大基本力。我们将彻底避开对“每日一问”模式的任何模仿，转而采用结构化的叙事方式，系统地剖析这些核心概念。 第一章：量子场论的幽灵与实在 我们从微观世界开始，探讨现代物理学的支柱——量子场论（QFT）。这里，粒子不再是孤立的点，而是场激发起的涟漪。我们将详细解析标准模型（Standard Model）的结构，解释夸克、轻子以及传递力的规范玻色子的角色。 希格斯机制的深层含义： 不仅仅是“赋予质量的粒子”，而是探讨其如何通过与真空期望值的非零耦合，塑造了宇宙的基本质量谱。我们将分析这一机制如何界定了物质存在的可能性。 真空的能动性： 描述零点能（Zero-Point Energy）的概念，以及为什么这个看似虚无的“真空”实际上充满了量子涨落。这将引出对虚粒子（Virtual Particles）及其在卡西米尔效应中体现的实际效应的讨论。 第二章：引力的几何化身与时空的结构 爱因斯坦的广义相对论被视为描述宏观引力的终极理论。本章将深入解析引力的本质——时空曲率。 测地线与惯性运动： 阐释为什么物体在引力场中表现出“自由落体”，实际上是在弯曲时空中的最短路径（测地线）上运动。 时空几何的度量： 探讨度规张量（Metric Tensor）在描述引力场中的作用，以及如何通过黎曼曲率张量来量化时空的弯曲程度。 黑洞的奇点与视界： 对史瓦西（Schwarzschild）和克尔（Kerr）度规进行定性分析，着重于事件视界（Event Horizon）的物理意义，即信息单向传递的边界，以及奇点（Singularity）对经典物理学的终结性挑战。 第三章：电磁学与物质的结合态 本章将重访经典电磁学的统一性，并将其与量子力学结合，解释物质的宏观性质。 麦克斯韦方程组的优雅： 从积分形式到微分形式的推导，强调其预言电磁波速度的内在一致性。 凝聚态物理的序言： 探讨电磁相互作用如何在大量粒子系统中产生集体行为，如晶格振动（声子）和电子的能带结构，这些结构是决定材料导电性、光学特性的关键。 --- 第二部分：尺度之外的景象——从行星到宇宙 (Beyond Scale: Cosmos and Complexity) 在掌握了基本作用力之后，我们将视角拉伸，探索这些法则如何在广阔的尺度上塑造宇宙的演化和结构。 第四章：宇宙学的全景：膨胀与起源 本部分关注的是宇宙作为一个整体的行为和历史。我们不讨论关于“一天的疑惑”，而是专注于宇宙学模型的严谨性。 弗里德曼方程的动力学： 建立在广义相对论和宇宙学原理之上的核心方程，描述了宇宙尺度的膨胀因子随时间的演化。探讨物质密度、辐射密度和宇宙学常数（暗能量）对未来命运的决定性影响。 大爆炸的遗迹： 详细分析宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源，它不仅仅是“早期宇宙的余晖”，而是早期宇宙等离子体退耦的精确快照，其微小的温度涨落是结构形成（星系、星系团）的种子。 暴胀理论的必要性： 解释暴胀模型如何解决了视界问题和磁单极子问题，并预测了CMB的特定统计特性。 第五章：星系与结构的形成：从混沌到秩序 宇宙中的物质分布并非均匀的，而是形成复杂的“宇宙网”结构。 暗物质的不可见影响： 阐述推导暗物质存在的关键证据——星系旋转曲线、引力透镜效应以及大尺度结构中的声学振荡。强调暗物质在宇宙结构形成中的主导性引力作用。 星系演化的驱动力： 分析星系合并、恒星形成率以及超大质量黑洞反馈（AGN Feedback）在塑造椭圆星系与旋涡星系形态差异中的复杂相互作用。 第六章：热力学与信息：熵的不可逆箭头 本章回归到描述宏观系统的热力学，并将其与信息论联系起来，探索时间之箭的物理根源。 熵与统计力学： 阐释玻尔兹曼的统计定义 $S = k ln W$，强调熵增是微观无序性在宏观上的体现。 耗散系统与非平衡态： 探讨远离热平衡的系统（如生命）如何通过耗散能量来维持局部低熵状态。这不是对“为什么会这样”的简单回答，而是对系统稳定性的深入分析。 信息与物理学的交汇： 简要介绍兰道尔猜想（Landauer's Principle），探讨信息擦除过程的物理代价——与熵增的不可逆性之间的联系，揭示信息在物理世界中的物质属性。 --- 结论：未尽的探索与物理学的边界 本书的终点并非知识的终点。我们将总结当前物理学面临的根本性挑战：量子引力的缺失、暗物质和暗能量的本质、以及粒子物理学中存在的诸多不完美之处。我们鼓励读者将所学知识视为探索更深层真理的工具，而非终极答案。物理学的本质在于持续的追问和对未知的谦逊探索，这才是真正的智力探险。

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