課堂外的物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:培育文化

作者:梁文燕

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003年09月01日

价格:NT$ 250

装帧:

isbn号码:9789572036976

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 科普
• 课外学习
• 趣味实验
• 青少年
• 科学普及
• 物理学
• 实验
• 教育
• STEM

宇宙的低语：探索看不见的结构与运作 一部带你深入探究宏观宇宙秩序与微观粒子奥秘的深度著作 本书并非聚焦于日常课堂中的公式推演或标准实验演示，而是致力于挖掘物理学殿堂中那些更具哲学思辨性、更贴近宇宙本源的议题。它旨在为那些对自然界深层规律怀有永恒好奇心的读者，提供一幅跨越尺度、连接过去与未来的物理学全景图。 本书将引导读者离开熟悉的物理学设定，进入一个由引力、时空、量子纠缠和基本对称性所编织的复杂网络之中。我们的旅程从最宏大的尺度——宇宙学的边疆开始。 第一部分：时空的几何与宇宙的编年史 本部分将详尽探讨爱因斯坦的广义相对论如何重塑我们对空间和时间的理解。我们不满足于讲解曲率的概念，而是深入剖析黎曼几何在描述引力场中的核心作用。 章节聚焦： 曲率的量化与黎曼张量： 详细解析里奇张量和爱因斯坦张量之间的关系，探讨引力如何内在于时空的几何结构之中，而非仅仅是作用于时空之上的“力”。我们将审视黑洞视界附近的极端物理现象，例如奇点的性质，以及信息悖论的数学难题。 宇宙学的标准模型与前沿猜想： 我们将超越哈勃定律，深入研究宇宙微波背景辐射（CMB）的各项异性如何成为早期宇宙的“快照”。书中将对暴胀理论进行严谨的数学建模分析，探讨其在解决视界问题和平坦性问题上的优雅之处，同时也会批判性地审视其尚未被完全验证的领域。 暗物质与暗能量的动力学： 本部分不会停留在“存在未知物质”的陈述上，而是深入探讨当前主流的暗物质候选者（如WIMPs或轴子）的理论预测信号，以及衡量暗能量性质的最新观测方法——例如，通过Ia型超新星的时间延迟测量和大规模结构形成（LSS）的演化。我们甚至会触及修改引力理论（MOND）在解释星系旋转曲线方面的优势与不足。 第二部分：量子的深渊与实在的本质 从宏观的宇宙织物转向微观世界的模糊边界，本部分着重解析量子力学中最令人费解，却又最能揭示自然界本质的现象。 章节聚焦： 量子场论（QFT）的优雅结构： 抛开简单的薛定谔方程，本书将深入探讨费曼图的构造原理，以及重整化技术如何使高能物理的计算变得有意义。我们会详细梳理标准模型中规范群的建立，以及希格斯机制如何赋予规范玻色子质量，从而导致电弱对称性的自发破缺。 纠缠态的非定域性与贝尔不等式： 这一章将是对经典实在观的彻底颠覆。我们将从数学上推导贝尔不等式，并分析如Aspect实验等关键实验的配置，清晰地展示量子纠缠所蕴含的“鬼魅般的超距作用”在数学上如何与局域隐变量理论划清界限。 拓扑在量子系统中的体现： 介绍拓扑量子场论（TQFT）的概念，探讨拓扑绝缘体和拓扑超导体的边缘态特性。这些系统中的物理性质对局部微扰具有高度的鲁棒性，其分类依据是拓扑不变量，这暗示着物理实在可能存在比传统能带理论更深层次的、拓扑学上的基本属性。 第三部分：对称性、守恒与统一的渴望 物理学的核心驱动力之一是寻找不变性——对称性。本部分将探讨这些抽象的数学结构是如何转化为具体的物理定律，并展望最终的“万有理论”的可能性。 章节聚焦： 诺特定理的深度解析： 本章将严格论证，每一种连续的对称性都对应一个守恒量。我们将通过拉格朗日量和欧拉-拉格朗日方程，展示能量守恒、动量守恒和角动量守恒是如何从系统的时空平移和旋转不变性中自然涌现的。 规范对称性与基本相互作用： 深入讲解杨-米尔斯理论，解释强核力（SU(3)色对称群）和弱核力（SU(2)希格斯对称群）的规范不变性如何决定了这些相互作用的数学形式。我们将讨论量子色动力学（QCD）中的渐近自由现象及其在强子结构中的体现。 弦论与更高维度的可能性： 在理论的最后阶段，我们将探讨将引力纳入量子框架的尝试——弦论。书中将详述超弦理论的基本构想，包括紧致化（Kaluza-Klein理论的现代延伸）的概念，以及如何通过膜（Branes）的模型来解释我们四维时空中的基本常数。这部分内容侧重于探讨理论框架的数学一致性，而非具体的实验可证伪性。 本书的独特价值在于： 它不满足于描述“是什么”，而是着重于探究“为什么是这样”——从基本原理出发，构建起从时空结构到物质构成的完整认知体系。它为读者提供了一套深入理解现代物理学前沿挑战的工具箱，而非简单的知识罗列。读者将通过严谨的逻辑和清晰的论证，体验到物理学之美——那种源自数学简洁性与自然复杂性完美统一的震撼。

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说实话，我一开始对这本书是抱着怀疑态度的，因为市面上打着“通俗易懂”旗号的科普书太多了，很多都是挂羊头卖狗肉，讲着讲着就又回到了教科书的模式，让人很扫兴。然而，《课外的物理》这本书，却成功地做到了真正的“课外”。它不是对课本内容的简单重复或简化，而是真正地拓展了我们的视野。我印象最深的是其中关于“量子纠缠”的章节，作者用了大量的比喻和历史故事来铺垫，从爱因斯坦的“幽灵般的超距作用”的困惑，一直讲到现代科技如何利用这一奇特的现象。这种叙事方式，让那些原本只存在于理论中的概念，变得有了血有肉，有了历史的厚重感。更难得的是，作者在保持科学准确性的同时，丝毫没有牺牲阅读的流畅性，文字间那种对自然万物的好奇心和探索欲，感染力极强，读完之后，我开始重新审视我们日常生活中那些看似平凡的现象，比如为什么天空是蓝色的，或者为什么光线会弯曲，都让我有了更深一层的思考。

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我得说，《课外的物理》这本书的排版和插图设计也相当用心。这年头，很多理工科的书籍，要么排版得像一本字典，密密麻麻让人望而却步，要么就是插图粗糙得像是随便从网上找来的。但这本书的视觉体验是顶级的。每一章的开头，总会有一张极具艺术感的示意图或者历史照片，它们不仅是装饰，更是对接下来内容的精妙概括。例如，在讲解电磁感应时，书中配上了法拉第做实验的那个经典场景的油画，一下子就把那种严谨而又充满激情的科研氛围烘托出来了。文字间留出的呼吸空间也恰到好处，不会让人觉得压抑。这种对阅读体验的重视，体现了作者希望这本书真正融入生活的愿望，而不是把它当作一本冷板凳上的参考书。对于我这种偏爱阅读美感的人来说，这是加分项，它让学习过程本身变成了一种享受。

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这本书给我带来的最大惊喜，在于它对物理学历史和哲学层面的探讨。很多科普书只关注“是什么”和“怎么做”，但《课外的物理》却花了很多篇幅去探讨“为什么是这样”。作者在阐述牛顿力学体系的伟大时，也毫不留情地指出了它的局限性，比如在高速运动和微观世界中，它如何被相对论和量子力学所取代。这种辩证的、不盲从的治学态度，让我受益匪浅。我以前总觉得物理定律是永恒不变的真理，但读完后才明白，科学的进步本身就是一个不断推翻和完善的过程。书中的许多段落，都像是一次思想的探险，作者带领我们穿越时空，与那些伟大的思想家们进行了一场跨越世纪的对话。这种深层次的思考，远比死记硬背公式要来得深刻和持久，它培养的不是解题能力，而是科学思维的骨架。

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这本书的语言风格极为独特，它完全摆脱了传统科普作品那种略带说教的腔调。作者的文字里透露出一种真诚的幽默感，读起来让人感觉就像是和一个知识渊博、但又非常接地气的朋友聊天。他会用一些非常现代的、甚至有点“不正经”的比喻来解释深奥的物理概念，比如他把“黑洞的奇点”比作一个宇宙中的“超级收银机”，把所有东西都吸进去然后无限压缩，这种表达方式一下子就打破了黑洞高不可攀的神秘感。而且，书中的结构安排也很有趣，它不是按照传统的“力学、电磁学、热学”的顺序来走，而是围绕着几个核心的物理问题，比如“时间是什么？”“宇宙的尽头在哪里？”等宏大主题展开，这样穿插阅读，反而更能激发读者的好奇心，让我忍不住一口气读完好几个章节。这本书真正做到了寓教于乐，它让我找回了对科学世界最初的、那种纯粹的敬畏与热爱。

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啊，这本书简直是为我量身定做的！我一直觉得物理学那些枯燥的公式和定律，到了课堂上就变成了一种负担，让人提不起兴趣。但是《课外的物理》这本书，完全颠覆了我的认知。作者的笔触非常生动，他没有用那些冷冰冰的数学语言去解释复杂的现象，而是像一位经验丰富的导游，带着我们走进了物理世界的奇妙花园。比如，他讲到“熵增定律”时，不是直接抛出一个公式，而是从我们日常生活中看到的房间为什么会越来越乱，冰块为什么会融化这些小事入手，将抽象的概念变得触手可及。我尤其喜欢他描述的那些实验，很多都是我们平时随手就能做的小实验，比如用橡皮筋和回形针就能验证的波的特性，读完之后我立刻就动手试了试，那种“原来如此”的惊喜感，是单纯看书本上那些文字描述完全无法比拟的。这本书的魅力就在于，它让你感觉物理不再是高高在上的科学，而是充满了生活气息的、可以被我们掌握和理解的智慧。我强烈推荐给所有在物理学习中感到迷茫的朋友们，它真的能帮你找到乐趣和方向。

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