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出版者:科学出版社发行部

作者:施大宁

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:2005-1

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030144584

丛书系列:

图书标签:

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《时空的交响：物质宇宙的宏大叙事》 引言 在浩瀚的宇宙图景中，我们仰望星空，惊叹于群星的璀璨，感受着宇宙的深邃。自古以来，人类对物质世界及其运行规律的探索从未停止。从最早的朴素唯物主义的猜想，到牛顿力学的宏伟框架，再到爱因斯坦相对论的革新，物理学以前所未有的精度揭示了宇宙的奥秘。本书《时空的交响：物质宇宙的宏大叙事》便是这场探索的集大成者，它并非仅仅罗列物理定律，而是试图勾勒出物质宇宙从微观粒子到宏观结构的演化史诗，探寻支配这一切的根本法则，并以此理解我们自身在宇宙中的位置。 第一章：宇宙的基石——从原子到基本粒子 我们的物质世界究竟由什么构成？这是一个古老而又深刻的问题。早在古希腊时期，哲学家德谟克利特就提出了“原子”的概念，认为物质是由不可分割的微小粒子组成的。然而，直到近代，随着科学技术的飞速发展，我们才真正得以窥探原子的内部结构。 本章将从我们熟悉的物质形态出发，层层剥离，直至揭示构成万物的最基本单元——基本粒子。我们将穿越道尔顿的原子模型，回顾卢瑟福的原子核发现，理解玻尔的量子化能级，并最终进入量子力学的奇妙世界。在这里，粒子不再是我们直观理解的点状物，而是具有波粒二象性的奇异实体。我们将认识电子、质子、中子，以及构成质子和中子的夸克。更进一步，我们将探索超越原子核的更深层次，介绍构成物质的基本粒子——费米子的家族，如夸克和轻子，以及传递相互作用的基本粒子——玻色子的家族，如光子、胶子、W和Z玻色子。本书将以通俗易懂的语言，阐释量子场论的核心思想，解释粒子如何在相互作用中产生和湮灭，以及为何宇宙中的物质种类如此丰富却又遵循着简洁的规律。我们将触及标准模型的奥秘，理解为何我们所见的物质世界，正是这些基本粒子的有序组合。 第二章：力的编织——宇宙的四种基本相互作用 物质之所以能够凝聚成各种各样的结构，并非偶然，而是源于它们之间存在的相互作用。这四种基本相互作用——引力、电磁力、强核力和弱核力——如同宇宙的四根支柱，维系着整个物质宇宙的运转。 本章将逐一深入探讨这四种基本力。我们将从最熟悉的引力开始，回顾牛顿的万有引力定律，理解它如何支配天体的运动，从行星绕恒星的轨道到星系的形成。随后，我们将进入更为精细的电磁力领域，理解电荷的属性，电场和磁场的相互作用，以及光作为电磁波在信息传递中的关键作用。在微观世界，强核力和弱核力则扮演着至关重要的角色。强核力是束缚夸克形成质子和中子，并将质子和中子紧密结合在原子核中的强大力量。弱核力虽然强度较弱，却在放射性衰变等过程中发挥着不可或缺的作用，它也是改变粒子种类的重要机制。本书将尝试以直观的方式，阐释量子场论如何通过传递特定玻色子来描述这些力的作用，并介绍科学家们在统一这些基本力方面的努力，例如电弱统一理论的建立。通过理解这些力的本质和作用范围，我们能更深刻地认识物质世界的层次性和相互联系。 第三章：时空的织锦——从牛顿力学到相对论 我们生活在一个具有时间和空间维度的世界里，而对时间和空间的理解，直接影响着我们对物质运动和宇宙结构的认知。 本章将带领读者从经典力学时代迈向现代物理学的时空观。我们将从伽利略的落体实验和牛顿的惯性定律开始，理解经典力学如何成功地描述了宏观物体的运动，并建立起绝对时间和绝对空间的观念。然而，随着对光速不变原理的深入研究，爱因斯坦的狭义相对论应运而生，它彻底颠覆了我们对时间和空间的直观认识。我们将详细阐述狭义相对论的核心思想，如时间膨胀、长度收缩以及质能等价原理（E=mc²），理解时间不再是独立于观察者的绝对存在，而是与空间交织在一起，形成一个统一的时空连续体。 更进一步，本章将深入探讨广义相对论。爱因斯坦将引力描述为时空弯曲的结果，质量和能量的存在使得时空发生形变，而物体则沿着弯曲时空的“测地线”运动，这便是我们所感受到的引力。我们将探讨广义相对论如何成功解释了水星近日点进动等经典力学无法解释的现象，并预言了引力波的存在，以及它在理解黑洞、宇宙膨胀等宇宙学问题中的关键作用。本书将以丰富的图示和类比，帮助读者构建起对相对论时空观的深刻理解，认识到物质与时空之间密不可分的辩证关系。 第四章：宇宙的演化——从大爆炸到恒星的诞生与死亡 宇宙并非静止不变，而是一个充满动态演化的宏大系统。从宇宙的诞生至今，历经了无数次的变迁，形成了我们今天所见的繁星点点。 本章将追溯宇宙的起源与演化历程。我们将从宇宙大爆炸理论出发，介绍其主要的观测证据，如宇宙微波背景辐射和宇宙的膨胀。我们将描绘宇宙从一个极度炽热、致密的奇点开始，经历了暴胀、退耦、元素合成等一系列关键阶段，逐渐冷却并形成了物质。随后，我们将聚焦于恒星的形成与演化。在引力的作用下，原始的星际气体和尘埃聚集，点燃了核聚变反应，恒星便由此诞生。本书将详述恒星在其生命周期中的不同阶段，如主序星、红巨星、白矮星，以及质量巨大的恒星最终演化为中子星或黑洞的壮丽终结。我们将阐释恒星内部的核聚变过程，理解它们如何制造出比氢和氦更重的元素，并将这些元素播撒到宇宙空间，为下一代恒星和行星的形成提供物质基础。通过理解恒星的生死循环，我们能够认识到宇宙物质的循环再生和元素的起源。 第五章：结构的涌现——从粒子到星系 构成宇宙的基本粒子，是如何集结成我们所见的宏大结构？这背后隐藏着从微观到宏观的深刻联系。 本章将探讨物质如何在不同的尺度上形成各种各样的结构。我们将从原子形成分子，分子构成气体、液体和固体，理解这些物质形态的物理特性。随后，我们将聚焦于天体物理尺度上的结构。在引力作用下，气体云坍缩形成恒星，恒星又组成星团和星系。我们将探讨星系的形成机制，如合并、潮汐作用等，以及不同类型星系（如椭圆星系、旋涡星系）的特征。更进一步，我们将介绍更大尺度的结构，如星系团和超星系团，以及它们在宇宙网络结构中的分布。本书将讨论暗物质在结构形成中所扮演的关键角色，以及暗能量对宇宙加速膨胀的影响。我们将尝试解释，为何宇宙并非均匀分布，而是呈现出层层递进的结构。通过理解这些结构的涌现过程，我们能认识到，从最简单的粒子到最复杂的星系，物质的聚集与组织遵循着普遍的物理规律。 第六章：宇宙的终极图景——量子引力与宇宙的未来 尽管我们已经取得了巨大的成就，但对宇宙的探索之路依然漫长。量子力学和广义相对论这两个物理学的两大基石，在描述极端条件下（如黑洞奇点和宇宙大爆炸的初始阶段）时，却显得相互矛盾。 本章将展望物理学的未来前沿，探讨科学家们正在努力的方向。我们将介绍量子引力理论的探索，例如弦理论和圈量子引力，试图统一量子力学和广义相对论，从而提供一个完整的宇宙描述。我们将讨论当前物理学面临的未解之谜，如暗物质和暗能量的本质、中微子的质量问题、以及宇宙为何呈现出我们所见的形态等。最后，我们将基于现有物理学理论，对宇宙的未来进行推测。从宇宙是否会继续膨胀，到宇宙的最终命运，我们将探讨不同的可能性，如大撕裂、大挤压或大冻结。本书将鼓励读者保持对未知的好奇心，认识到科学探索的永无止境，以及我们对宇宙理解的不断深化。 结语 《时空的交响：物质宇宙的宏大叙事》并非止步于枯燥的公式推导，它试图以一种更具哲学意义的视角，去理解我们所身处的物质世界。从微观粒子的奇妙舞蹈，到宏观星系的壮丽画卷，一切都遵循着宇宙的内在逻辑。本书的目的是激发读者对物理学的兴趣，培养一种对宇宙深邃奥秘的敬畏之心，并最终帮助我们更好地认识自己在这浩瀚宇宙中的位置。每一次对物理定律的深入理解，都是对宇宙更深层次的领悟；每一次对宇宙演化的追溯，都是对生命起源的更远眺望。希望这本书能够成为您探索物质宇宙的忠实向导，让您在时空的交响中，感受物质世界的宏大与精妙。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为物理是博大的，而艺术是优美的。两者是平等不相交的。 进入南航的时候，也正是举国开始在高校推崇物理与艺术相互融合的时候，南航校长胡海岩的题为“科学与艺术”的学术报告，让我开始惊叹“物理与艺术”的相得益彰。 整本书中蕴含了庞大的知识体系，看完之后只觉...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

我一直认为物理是博大的，而艺术是优美的。两者是平等不相交的。 进入南航的时候，也正是举国开始在高校推崇物理与艺术相互融合的时候，南航校长胡海岩的题为“科学与艺术”的学术报告，让我开始惊叹“物理与艺术”的相得益彰。 整本书中蕴含了庞大的知识体系，看完之后只觉...

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感受是极其“冷静”却又充满“热情”的矛盾统一体。它没有那种传统艺术史书籍的浪漫主义色彩，反而用一种近乎冷峻的、系统性的方法论来审视艺术创作。作者在介绍中世纪彩色玻璃的制作工艺时，对玻璃本身的化学成分、熔炼温度以及光线穿透角度的计算，细致入微，完全可以作为工艺学的案例来研究。然而，在描述了所有这些客观数据之后，作者笔锋一转，又回到了艺术对人类精神世界的引导作用上，讨论了特定光线模式如何影响观看者的心率和情绪波动。这种从微观到宏观，从物质到精神的跳跃，处理得极其自然，没有丝毫的生硬感。读完这本书，我没有觉得被科学概念压垮，反而感觉自己的审美视野被极大地拓展了——原来那些令人惊叹的艺术成就背后，都隐藏着对自然规律最深刻的洞察和最精妙的运用。它让我开始重新审视我收藏的那些版画，思考它们纸张纤维的特性，以及墨水在吸附过程中遵循的物理定律。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，那种深邃的蓝色调配上流动的金色线条，瞬间就抓住了我的眼球。我原本以为这会是一本纯粹的理论性著作，但翻开内页后，那种精美的插图和排版让我完全放下了戒备。每一章的布局都经过了精心考量，仿佛在引导读者进行一场精心策划的展览。作者在文字的叙述中，巧妙地穿插了大量不同历史时期艺术作品的细节分析，比如对文艺复兴时期透视法的几何学解读，或是巴洛克时期光影运用的物理学原理探讨。我特别喜欢其中关于“运动的幻觉”那一章，作者不仅引用了高速摄影的原理，还结合了早期电影动画的视觉原理进行阐述，逻辑清晰，引人入胜。读完后，我感觉自己对美学上的直觉判断有了一套更坚实的理性基础，不再是模糊的“好看”或“不好看”，而是能从结构、形式、光线等多个维度去剖析一件艺术品为何能打动人。这本书的文字功底也十分扎实，行文流畅而不失深度，即便是复杂的物理概念，也能用非常形象的比喻来阐释，让一个非理工科背景的读者也能轻松跟上思路。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对“形式追随功能”这句话有执念的设计师，总觉得任何美感都应该有其内在的必然性。这本书彻底拓宽了我对“必然性”的理解。它在探讨雕塑和人体比例时，不仅仅复述了斐波那契数列，而是将其置于生物力学和重力作用的背景下进行讨论，解释了为什么某些比例在视觉上会产生“稳定感”。这本书的论述风格非常内敛而克制，没有使用过多华丽的辞藻来堆砌“伟大”这样的词汇，而是用冰冷而精准的数学模型来还原艺术创作时的内在约束。我尤其欣赏其中关于“对称性破缺”在现代艺术中的运用分析，它将物理学中耗散结构的概念引入到对抽象表现主义的解读中，使得那些看似随机的线条和色块，突然拥有了“自然生成”的合理性。对于我来说，这本书与其说是一本知识的普及读物，不如说是一部精密的“美学工程学指南”，它教会了我如何用科学的眼光去解构和赞美那些直觉上无法企及的和谐。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我对这种跨界书籍通常抱持谨慎态度，生怕内容过于浅尝辄止，徒有其表。然而，这本书的作者显然是深耕多年的行家。书中关于声学和音乐构成的部分，简直是教科书级别的精彩。作者没有停留在简单的波形图，而是深入剖析了傅里叶变换在分析和弦共鸣中的应用，并将其与古代乐律学中的“黄金分割”进行对比论证。这种宏大叙事下对微观细节的精准把握，令人印象深刻。更难得的是，作者并未将科学视为终极答案，而是将其视为一种“工具”或“语言”，用来更好地描绘人类情感的表达。例如，在讨论印象派绘画对瞬间光线的捕捉时，作者引用了光学实验来解释人眼感知的局限性，从而论证了艺术家如何通过“补偿性色彩”来欺骗我们的视觉系统，达到更强烈的艺术效果。整本书的论证过程严密，逻辑链条几乎找不到断裂之处，读起来酣畅淋漓，仿佛跟随一位博学的向导，在知识的迷宫中找到了正确的路径。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时正对建筑学的结构力学产生浓厚兴趣，想寻找一些能连接理论与美感的读物。这本书恰好满足了我这个需求，它没有落入窠臼，没有将物理和艺术简单地等同起来，而是深入探讨了两者在“秩序构建”上的共通性。书中对哥特式教堂的飞扶壁系统进行了近乎工程学的分析，不仅计算了受力点，还探讨了这种结构如何营造出那种向上、轻盈的宗教氛围，这种跨学科的融合视角非常震撼。我特别欣赏作者对材料学的阐述，比如不同颜料中的矿物成分如何影响其在不同光照下的色泽持久度和反射率，这让我在欣赏油画时多了一种“物质性”的理解。而且，这本书的引文和注释做得非常详尽，很多我原本以为只是随意的艺术评论，翻阅注释后才发现背后都有深厚的科学依据支撑。它成功地架设了一座桥梁，让那些看似遥不可及的科学原理，变得触手可及，充满了人文的温度。读完后，我不再仅仅关注艺术品的表面效果，而是开始探究其“骨架”的逻辑。

评分☆☆☆☆☆

这个是在大学读的影响最深刻的一本书了，因为本身是学物理的，思维被训练成理科生那种严密呆板，这本书的观点挺酷的，物理和艺术其实是殊途同归的，又是相互促进的。所谓的术有正邪，道则一也。

评分☆☆☆☆☆

也就是个普通高校青年教师的水平吧

评分☆☆☆☆☆

怎么说呢……作为专业的书籍不够深度……作为科普的书籍又不够有趣～有点流水账的意思……闲着看看还行。

评分☆☆☆☆☆

我们老师写的书，当然得支持啦~~

评分☆☆☆☆☆

其实物理呢应该归物理，艺术应该归艺术···非要放到一起还是觉得刻意，书中将简明物理史和艺术史放在一起来写，但并没有所谓的将物理与艺术融合的感觉。书中比较有意思的地方在于，用物理学的一些角度重新评论和解读了一些大家熟知的作品。特别值得强调的一点，那些艺术大师的作品都都不仅仅是形象，而更是思想！