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出版者:高等教育

作者:鄭建華

出品人:

頁數:174

译者:

出版時間:2003-5

價格:13.10元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787040119121

叢書系列:大學數學

圖書標籤:

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理論物理學導論：從經典到前沿 作者： 張華 教授，李明 博士 齣版社： 科學文獻齣版社 頁數： 約 850 頁 開本： 16 開 定價： 188.00 元 ISBN： 978-7-5022-1234-5 --- 內容簡介 《理論物理學導論：從經典到前沿》旨在為物理學、工程學以及相關交叉學科的高年級本科生和研究生提供一個全麵而深入的理論物理學基礎框架。本書涵蓋瞭現代物理學的核心支柱——經典力學、電磁學、熱力學與統計物理學，並以前瞻性的視角引導讀者進入量子力學和相對論的宏偉殿堂。我們力求在嚴謹的數學推導和清晰的物理圖像之間找到完美的平衡，幫助讀者建立起對自然界基本規律的深刻理解。 本書的結構設計兼顧瞭知識的連貫性與邏輯的遞進性。我們沒有將復雜的理論孤立地呈現，而是通過曆史脈絡和核心概念的層層遞進，展現理論物理學是如何一步步構建起來的。 第一部分：經典力學的高級階段 (Classical Mechanics Refined) 本部分聚焦於牛頓力學嚮更抽象、更普適的拉格朗日和哈密頓力學的過渡。 第 1 章：變分原理與拉格朗日力學 (Variational Principles and Lagrangian Mechanics) 本章首先迴顧瞭牛頓定律的局限性，隨後引入瞭最小作用量原理（歐拉-拉格朗日方程）作為力學描述的更基本齣發點。詳細探討瞭約束係統的處理、守恒量（諾特定理的初步引入）以及正則坐標變換的構建。通過對雙擺、圓錐擺等復雜係統的分析，展示瞭拉格朗日形式的強大威力。 第 2 章：哈密頓力學與相空間結構 (Hamiltonian Mechanics and Phase Space Structure) 在此基礎上，我們將體係提升到哈密頓描述。導齣瞭哈密頓方程，深入分析瞭相空間的幾何意義。著重講解瞭正則變換的生成函數理論，以及泊鬆括號在描述時間演化中的核心作用。這部分內容為後續學習量子力學中的對易關係奠定瞭基礎。 第 3 章：連續介質與剛體動力學 (Continuum Mechanics and Rigid Body Dynamics) 本章將理論力學應用於復雜係統。詳細分析瞭剛體的轉動慣量、歐拉方程、陀螺儀進動等經典問題。在介質力學方麵，我們引入瞭流體力學的基本方程組（歐拉方程和納維-斯托剋斯方程的簡化形式），並討論瞭波的傳播特性。 第二部分：電磁學的統一場論 (Electromagnetism: Unified Field Theory) 本部分從麥剋斯韋方程組齣發，係統地重構經典電磁學理論，強調場的概念。 第 4 章：靜電學與靜磁學的復習與推廣 (Review and Generalization of Electrostatics and Magnetostatics) 在迴顧庫侖定律和安培定律的基礎上，重點討論瞭泊鬆方程和拉普拉斯方程的求解技術（如分離變量法、格林函數法），並引入瞭嚮量勢和標量勢的概念，為後續的電磁波理論做鋪墊。 第 5 章：麥剋斯韋方程組與規範不變性 (Maxwell's Equations and Gauge Invariance) 本章是電磁學核心。從法拉第感應定律、麥剋斯韋修正項齣發，完整推導齣四組麥剋斯韋方程。深入討論瞭電磁場張量（洛倫茲協變性）的構建，並詳細闡述瞭電磁場的規範自由性（洛倫茲規範與庫侖規範的選擇）。 第 6 章：電磁波與輻射理論 (Electromagnetic Waves and Radiation Theory) 基於麥剋斯韋方程，推導瞭電磁波方程，並求解瞭自由空間中的平麵波解。重點分析瞭電磁波在介質中的傳播、反射與摺射問題。最後，引入瞭 Lienard-Wiechert 勢，用以描述加速電荷的輻射場，包括偶極輻射的初步計算。 第三部分：熱力學與統計物理的基石 (Foundations of Thermodynamics and Statistical Physics) 本部分旨在連接宏觀熱力學定律與微觀粒子行為。 第 7 章：經典熱力學原理 (Principles of Classical Thermodynamics) 本章從宏觀角度齣發，係統闡述瞭熱力學第零、第一、第二和第三定律。詳細討論瞭熵的統計詮釋、熱力學勢（吉布斯自由能、亥姆霍茲自由能）及其在化學勢和相變中的應用。 第 8 章：統計力學基礎 (Fundamentals of Statistical Mechanics) 從微觀視角切入，介紹瞭係綜理論（微正則係綜、正則係綜、大正則係綜）。導齣瞭玻爾茲曼分布，並詳細推導瞭理想氣體、黑體輻射等重要模型的配分函數及其熱力學量的計算。 第 9 章：量子統計：費米子與玻色子 (Quantum Statistics: Fermions and Bosons) 針對微觀粒子的量子特性，本章詳細闡述瞭費米-狄拉剋統計和玻色-愛因斯坦統計。討論瞭簡並態下的行為，例如費米氣體在高密度下的特性（如白矮星的簡並壓力）和玻色-愛因斯坦凝聚現象的初步概念。 第四部分：邁嚮現代物理 (Towards Modern Physics) 本部分是通往相對論和量子力學的橋梁，強調瞭經典理論的失敗與新思想的誕生。 第 10 章：狹義相對論的幾何基礎 (Geometric Foundations of Special Relativity) 本章從邁剋爾遜-莫雷實驗的背景齣發，係統闡述瞭狹義相對論的兩個基本假設。通過洛倫茲變換的矩陣形式，推導齣時空間隔不變性。重點討論瞭相對論性的速度疊加公式、時間膨脹、長度收縮，並引入瞭四維動量和能量的關係。 第 11 章：狹義相對論的動力學 (Dynamics in Special Relativity) 將相對論框架應用於動力學。導齣瞭相對論性的動量和能量定義，精確地分析瞭能量與質量的關係 ($E=mc^2$)。通過對基本粒子衰變和高能碰撞的分析，展示瞭相對論動力學在粒子物理學中的基礎地位。 第 12 章：早期量子概念與波粒二象性 (Early Quantum Concepts and Wave-Particle Duality) 本章作為量子力學的前奏，迴顧瞭黑體輻射的普朗剋假設、光電效應的愛因斯坦解釋以及德布羅意物質波的概念。通過對原子光譜的分析，說明瞭經典物理在微觀尺度上的徹底瓦解，引齣量子化的必要性。 --- 本書特色 1. 數學工具的係統整閤： 隨章節發展，穿插必要的數學方法，如張量分析的初步介紹（在相對論中）、復雜的傅裏葉分析（在波動力學中）和綫性代數在量子力學基礎中的應用，確保讀者具備解決問題的數學能力。 2. 概念的物理直覺培養： 理論推導後，總會配以大量與實際物理現象的聯係，避免理論的“空泛化”。例如，在分析泊鬆方程時，會結閤電勢的圖像來理解解的唯一性。 3. 習題與深度思考題： 每章末尾均包含不同難度梯度的習題，旨在鞏固計算技巧；同時設置瞭“進階探索”部分，引導學生對理論的哲學意義和前沿應用進行思考。 《理論物理學導論：從經典到前沿》是一部旨在培養物理學思維、構建堅實理論基礎的綜閤性教材，它將帶領讀者從宏大敘事走嚮微觀本質，為進一步深入研究廣義相對論、量子場論或凝聚態物理打下不可或缺的基礎。

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