经典力学

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出版者:高等教育出版社
作者:Herbert Goldstein
出品人:
页数:638
译者:
出版时间:2005-1
价格:66.40元
装帧:平装
isbn号码:9787040160918
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 经典力学
  • 理论力学
  • 教材
  • mechanics
  • 英文原版
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具体描述

《经典力学(第3版·影印版)》是一本有着很高知名度的经典力学教材,长期以来被世界上多所大学选用。本影印版是2002年出版的第3版。与前两版相比,第3版在保留基本经典力学内容的基础上,做了不少调整。例如,增加了混沌一章;引入了一些对新研究问题的方法的讨论,例如张量、群论的等;对于第二版中的一些内容做了适当的压缩和调整。

全书共13章,可作为为物理类专业经典力学课程的教材,尤其适合开展双语教学的学校,对于有志出国深造的人员也是一本必不可少的参考书。

好的,这是一本名为《寰宇之舞:现代物理学前沿探索》的图书简介: 《寰宇之舞:现代物理学前沿探索》 书籍简介 本书并非对经典力学中的牛顿定律、拉格朗日方程或哈密顿力学的传统复述,而是带领读者跨越十九世纪末的物理学危机,直抵二十世纪以来的宏伟篇章——现代物理学的广袤疆域。我们将共同探索那些颠覆了我们对空间、时间、物质和能量的既有认知的理论构架,追溯物理学革命如何从根本上重塑了人类理解宇宙的框架。 本书将重点聚焦于三大支柱性的现代物理学理论体系:狭义相对论、量子力学,以及贯穿于宇宙学和粒子物理学中的场论思想。 --- 第一部分:时空的弯曲与速度的极限——相对论的革命 在经典物理学中,时间被视为绝对的、流逝均匀的背景,而空间则是刚性的欧几里得几何结构。然而,十九世纪末的光速恒定性实验(如迈克尔逊-莫雷实验)暗示着一个更为奇特而统一的实在。 第一章:光速的铁律与相对性原理的升华 我们将深入解析阿尔伯特·爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论。本章将细致阐述其两大基本假设——物理定律在所有惯性参考系中形式不变,以及光速在所有惯性参考系中恒定——如何彻底瓦解了绝对时空的观念。读者将跟随严谨的逻辑推导,理解洛伦兹变换的几何意义,而非仅仅停留在公式层面。我们将探讨时间膨胀(时钟变慢)和长度收缩(尺子变短)的真实物理图像,以及它们如何共同构筑起闵可夫斯基的四维时空。 第二章:质能等价与动量的重构 狭义相对论的必然推论——著名的$E=mc^2$——不仅仅是一个能量与质量的简单换算关系,它是对物质本质的深刻洞察。本章将剖析高能物理学中动量和能量的相对论性定义,解释在接近光速时,惯性质量如何随速度增加而显著增长。我们将讨论核能的原理,从原子弹到恒星内部的聚变过程,无一不根植于此。此外,本章还会涉及相对论性动力学在粒子加速器设计中的关键作用。 第三章:引力的新解释——广义相对论的几何化 如果说狭义相对论处理的是匀速运动,那么广义相对论(1915年)则将引力纳入了相对论的框架。本书将摒弃牛顿的“超距作用力”概念,转而采纳爱因斯坦的“时空几何化”观点。我们将详细解读等效原理——引力与加速度的不可区分性——如何自然地导向弯曲时空的概念。核心内容包括黎曼几何的基础思想(无需深入数学细节,但需把握其物理意义),爱因斯坦场方程的定性解读,以及引力如何决定物质的运动(测地线)。 第四章:宇宙的结构与极端现象的预言 广义相对论不仅解释了水星近日点的进动,更对宇宙的宏大尺度做出了革命性的预言。本章将探讨光线在引力场中的弯曲(引力透镜效应的观测证据)、引力红移,以及黑洞的理论建构。我们将描绘史瓦西半径的意义,讨论事件视界的不可逾越性,并简要介绍引力波的物理机制及其在21世纪的直接探测成果,揭示时空涟漪的存在。 --- 第二部分:微观世界的概率与不确定性——量子力学的诞生与诠释 在宏观世界相对确定性的表象之下,微观粒子展现出一种彻底的、反直觉的概率性行为。量子力学的发展是对经典实在观最猛烈的冲击。 第五章:从黑体辐射到光量子——普朗克与光电效应 本书将追溯量子化概念的起源。从黑体辐射的“紫外灾难”出发,阐述马克斯·普朗克引入能量子($E=h u$)的划时代意义。随后,我们将重点分析爱因斯坦对光电效应的解释,确立光的粒子性——光子——的地位。理解这一阶段,是理解波粒二象性的关键。 第六章:物质的波动性与波函数 德布罗意大胆地提出了物质波的概念,将波动性赋予了电子、质子乃至一切具有质量的粒子。本章将引入薛定谔方程,作为描述微观粒子状态演化的核心动力学方程。我们不会沉溺于复杂的偏微分方程求解,而是专注于波函数的物理意义:它本身并非物理实在,但其模的平方$left(|Psi|^2 ight)$代表了在特定位置发现粒子的概率密度。我们将探讨“归一化”的意义,即概率总和必须为一的约束。 第七章:矩阵、算符与不确定性原理 我们将考察海森堡提出的矩阵力学及其与薛定谔波动力学的等价性。核心将聚焦于算符的代数结构,以及如何通过对可观测量(如位置和动量)引入的非对易关系,导出了著名的海森堡不确定性原理。这一原理并非由于测量技术的限制,而是宇宙自身的内在属性——我们无法同时精确知道一个粒子的位置和动量。本章也将探讨量子态的叠加态概念,例如电子可能同时处于两个位置的“幽灵般”状态。 第八章:量子纠缠与非定域性 量子力学的最奇特现象莫过于纠缠态。本章将详细介绍EPR佯谬的提出背景,阐释两个粒子在空间分离后,测量其中一个粒子会瞬间影响另一个粒子的状态,这似乎挑战了定域实在论。我们将讨论贝尔不等式的物理含义,以及实验如何一次次地确认了量子力学的非定域关联性,迫使我们重新审视“实在性”的定义。 --- 第三部分:统一的追求——粒子物理与量子场论的交汇 现代物理学的终极目标之一是建立一个能统一描述所有基本相互作用的理论框架。 第九章:从场到量子场论(QFT) 要将量子力学与狭义相对论完美结合,必须采用量子场论的语言。本章将阐述如何将粒子视为量子场的基本激发态(量子)。例如,电磁场被量子化为光子场,电子被视为电子场的激发。我们将探讨费曼图的直观解释,它提供了一种计算粒子间相互作用概率的强大工具。 第十章:粒子普查与标准模型的构建 本书将带领读者认识宇宙中的基本组成部分——夸克和轻子(如电子、中微子)。我们将介绍四种基本相互作用(强核力、弱核力、电磁力和引力)及其媒介粒子(规范玻色子)。重点将放在量子电动力学(QED)的巨大成功,以及量子色动力学(QCD)对强相互作用的描述。标准模型是迄今为止最成功的粒子物理学理论,本章将总结其主要成就。 第十一章:希格斯机制与质量的起源 标准模型中的一个关键缺失环节是为什么基本粒子拥有质量。本章将深入讲解自发对称性破缺的概念,并着重阐释希格斯机制如何通过与希格斯场的相互作用,赋予了W和Z玻色子以及费米子质量,而光子和胶子保持无质量。我们将回顾对希格斯玻色子的发现过程及其意义。 尾声:未竟的探索——引力与量子化的鸿沟 最后,本书将回顾现代物理学的两大支柱——广义相对论和量子力学——在描述极端条件(如黑洞内部或宇宙大爆炸的奇点)时出现的理论不兼容性。我们将简要介绍当前理论物理学的前沿探索方向,例如弦理论和圈量子引力,它们试图弥合这一深刻的裂痕,寻找一个更终极的“万有理论”。 《寰宇之舞》旨在为具有一定科学素养的读者提供一个清晰、连贯且充满洞察力的现代物理学导览,使读者能够欣赏到人类思维是如何一步步揭开宇宙深层运作规律的壮丽历程。

作者简介

目录信息

1 Survey of the Elementary Principles
1.1 Mechanics of a Particle 1
1.2 Mechanics of a System of Particles 5
1.3 Constraints 12
1.4 D'Alembert's Principle and Lagrange's Equations 16
1.5 Velocity-Dependent Potentials and the Dissipation Function 22
1.6 Simple Applications of the Lagrangian Formulation 24
2 Variational Principles and I.agrange's Equations
2.1 Hamilton's Principle 34
2.2 Some Techniques of the Calculus of Variations 36
2.3 Derivation of Lagrange's Equations from Hamilton's Principle 44
2.4 Extension of Hamilton's Principle to Nonholonomic Systems 45
2.5 Advantages of a Variational Principle Formulation 51
2.6 Conservation Theorems and Symmetry Properties 54
2.7 Energy Function and the Conservation of Energy 60
3 The Central Force Problem
3.1 Reduction to the Equivalent One-Body Problem 70
3.2 The Equations of Motion and First Integrals 72
3.3 The Equivalent One-Dimensional Problem, and
Classification of Orbits 76
3.4 The Virial Theorem 83
3.5 The Differential Equation for the Orbit, and Integrable
Power-Law Potentials 86
3.6 Conditions for Closed Orbits (Bertrand's Theorem) 89
3.7 The Kepler Problem: Inverse-Square Law of Force 92
3.8 The Motion in Time in the Kepler Problem 98
3.9 The Laplace-Runge-Lenz Vector 102
3.10 Scattering in a Central Force Field 106
3.11 Transformation of the Scattering Problem to Laboratory
Coordinates 114
3.12 The Three-Body Problem 121
4 The Kinematics of Rigid Body Motion
4.1 The Independent Coordinates of a Rigid Body 134
4.2 Orthogonal Transformations 139
4.3 Formal Properties of the Transformation Matrix 144
4.4 The Euler Angles 150
4.5 The Cayley-Klein Parameters and Related Quantities 154
4.6 Euler's Theorem on the Motion of a Rigid Body 155
4.7 Finite Rotations 161
4.8 Infinitesimal Rotations 163
4.9 Rate of Change of a Vector 171
4.10 The Coriolis Effect 174
5 The Rigid Body Equations of Motion
5.1 Angular Momentum and Kinetic Energy of Motion
about a Point 184
5.2 Tensors 188
5.3 The Inertia Tensor and the Moment of Inertia 191
5.4 The Eigenvalues of the Inertia Tensor and the Principal
Axis Transformation 195
5.5 Solving Rigid Body Problems and the Euler Equations of
Motion 198
5.6 Torque-free Motion of a Rigid Body 200
5.7 The Heavy Symmetrical Top with One Point Fixed 208
5.8 Precession of the Equinoxes and of Satellite Orbits 223
5.9 Precession of Systems of Charges in a Magnetic Field 230
6 Oscillations
6.1 Formulation of the Problem 238
6.2 The Eigenvalue Equation and the Principal Axis Transformation 241
6.3 Frequencies of Free Vibration, and Normal Coordinates 250
6.4 Free Vibrations of a Linear Triatomic Molecule 253
6.5 Forced Vibrations and the Effect of Dissipative Forces 259
6.6 Beyond Small Oscillations: The Damped Driven Pendulum and the
Josephson Junction 265
7 The Classical Mechanics of the
Special Theory of Relativity
7.1 Basic Postulates of the Special Theory 277
7.2 Lorentz Transformations 280
7.3 Velocity Addition and Thomas Precession 282
7.4 Vectors and the Metric Tensor 286
7.5 1-Forms and Tensors 289
7.6 Forces in the Special Theory; Electromagnetism 297
7.7 Relativistic Kinematics of Collisions and Many-Particle
Systems 300
7.8 Relativistic Angular Momentum 309
7.9 The Lagrangian Formulation of Relativistic Mechanics 312
7.10 Covariant Lagrangian Formulations 318
7.11 Introduction to the General Theory of Relativity 324
8 The Hamilton Equations of Motion
8.1 Legendre Transformations and the Hamilton Equations
of Motion 334
8.2 Cyclic Coordinates and Conservation Theorems 343
8.3 Routh's Procedure 347
8.4 The Hamiltonian Formulation of Relativistic Mechanics 349
8.5 Derivation of Hamilton's Equations from a
Variational Principle 353
8.6 The Principle of Least Action 356
9 Canonical Transformations
9.1 The Equations of Canonical Transformation 368
9.2 Examples of Canonical Transformations 375
9.3 The Harmonic Oscillator 377
9.4 The Symplectic Approach to Canonical Transformations 381
9.5 Poisson Brackets and Other Canonical Invariants 388
9.6 Equations of Motion, Infinitesimal Canonical Transformations, and
Conservation Theorems in the Poisson Bracket Formulation 396
9.7 The Angular Momentum Poisson Bracket Relations 408
9.8 Symmetry Groups of Mechanical Systems 412
9.9 Liouville's Theorem 419
10 Hamilton-lacobi Theory and Action-Angle Variables
10.1 The Hamilton-Jacobi Equation for Hamilton's Principal
Function 430
10.2 The Harmonic Oscillator Problem as an Example of the
Hamilton-Jacobi Method 434
10.3 The Hamilton-Jacobi Equation for Hamilton's Characteristic
Function 440
10.4 Separation of Variables in the Hamilton-Jacobi Equation 444
10.5 Ignorable Coordinates and the Kepler Problem 445
10.6 Action-angle Variables in Systems of One Degree of Freedom 452
10.7 Action-Angle Variables for Completely Separable Systems 457
10.8 The Kepler Problem in Action-angle Variables 466
11 Classical Chaos
11.1 Periodic Motion 484
11.2 Perturbations and the Kolmogorov-Arnold-Moser Theorem 487
11.3 Attractors 489
11.4 Chaotic Trajectories and Liapunov Exponents 491
11.5 Poincar6 Maps 494
11.6 Hrnon-Heiles Hamiltonian 496
11.7 Bifurcations, Driven-damped Harmonic Oscillator, and Parametric
Resonance 505
11.8 The Logistic Equation 509
11.9 Fractals and Dimensionality 516
12 Canonical Perturbation Theory
12.1 Introduction 526
12.2 Time-dependent Perturbation Theory 527
12.3 Illustrations of Time-dependent Perturbation Theory 533
12.4 Time-independent Perturbation Theory 541
12.5 Adiabatic Invariants 549
13 Introduction to the Lagrangian and HamUtonian
Formulations for Continuous Systems and Fields
13.1 The Transition from a Discrete to a Continuous System 558
13.2 The Lagrangian Formulation for Continuous Systems 561
13.3 The Stress-energy Tensor and Conservation Theorems 566
13.4 Hamiltonian Formulation 572
13.5 Relativistic Field Theory 577
13.6 Examples of Relativistic Field Theories 583
13.7 Noether's Theorem 589
Appendix A Euler Angles in Alternate Conventions and Cayley-Klein Parameters
Appendix B Groups and Algebras
Selected Bibliography
Author Index
Subject Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我尝试了市面上好几种关于基础物理的导读性书籍,但往往要么过于侧重数学推导而失去了直观性,要么就是为了追求通俗而牺牲了严谨的逻辑链条。这本书巧妙地找到了一个黄金平衡点。它没有一开始就用晦涩的数学语言轰炸读者,而是从最直观的物理图像入手,比如各种理想化的模型和思想实验,引导我们去‘感受’力的作用和运动的本质。当你真正理解了那些看似简单的原理是如何一步步构建起整个经典物理大厦的,再去面对那些复杂的张量分析或拉格朗日方程时,它们就不再是孤立的符号,而是对我们已经建立起来的物理直觉的精确数学描述。这种循序渐进,由浅入深,又最终回归到严密逻辑的教学方法,让人感觉自己不是在背诵公式,而是在‘发现’物理定律,阅读体验极其顺畅和启发性。

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这本书的排版和装帧简直是艺术品,拿到手上就能感受到一股厚重而沉静的力量。纸张的质感非常棒,印刷清晰,即便是复杂的公式和图示,也显得井井有条,阅读起来是一种享受。我尤其欣赏它在细节处理上的用心,比如目录的设计,既直观又兼顾了美学,让人在开始探索这个宏大领域之前,就能对全书的结构有一个清晰的认知。装帧的设计风格偏向古典与现代的完美融合,既有老派教科书的严谨,又不失现代设计的简洁大气,摆在书架上也是一件赏心悦目的陈设品。虽然内容本身需要集中精力去理解,但如此精良的物质载体,无疑大大提升了阅读的愉悦感和持久性,让人愿意一遍又一遍地翻阅和思考。 这种对物理载体的尊重,恰恰反映了作者或出版方对所承载知识的敬畏,这对于一本讲述宇宙基本规律的著作来说,是至关重要的基调。

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对于一个非物理专业出身,但对世界运行的底层逻辑充满好奇的读者来说,这本书的叙述风格简直是一股清流。它不是那种冷冰冰、只罗列定理的说明书,而更像一位经验丰富、充满耐心的导师在耳边低语。作者在阐述一些关键概念时,总是会穿插一些历史背景或者相关的实验争议,这使得那些抽象的概念立刻有了“人味”和历史的厚重感。比如,在讨论惯性系和相对性原理时,那种对伽利略和牛顿时代思想碰撞的细致描摹,让原本枯燥的原理变得鲜活起来。阅读过程中,我常常会因为一个精妙的比喻或一个巧妙的类比而会心一笑,随后豁然开朗。它成功地将科学的冷峻和人性的探索精神结合在了一起,让阅读过程充满了探索的乐趣。

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我必须赞扬本书在处理‘限制条件’和‘适用范围’上的严谨态度。在很多入门级的物理读物中,我们常常会忽略一个定律成立的边界,这导致读者在面对更复杂的现实问题时会产生混淆。这本书则非常清晰地标明了牛顿力学体系的‘势力范围’——它在哪里是绝对精确的,以及当我们触及高速或微观尺度时,它具体是如何‘失效’的,以及后续理论是如何弥补这些不足的。这种对知识边界的清晰界定,极大地培养了读者的科学批判性思维,让我们明白科学知识的进步是一个不断修正和拓展的过程,而不是一个一蹴而就的真理。这种对‘不完美’的坦诚,反而让这本书的整体可信度和深度得到了极大的提升。

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这本书的习题设置绝对是其价值的核心组成部分,毫不夸张地说,许多章节的精髓恰恰隐藏在那些看似简单的练习题中。它们并非简单的重复计算,而是对前文概念理解深度的终极考验。有些题目设计得极其巧妙,需要读者跳出固有的思维定势,将不同章节学到的知识融会贯通才能找到突破口。我花了大量时间在一些难题上,常常需要查阅资料,甚至只是思考如何正确建立坐标系和识别守恒量就耗费了半天。然而,正是这种‘挣扎’和最终‘顿悟’的过程,才真正让知识内化。那些经过反复演算和推导的结论,远比直接阅读课本上的例题要牢固得多,它迫使你真正成为物理问题的解决者,而非被动的知识接受者。

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极好的理论力学书,看完这本再看朗道,极好。

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补标。 Goldstein大法好呀(●°u°●)」

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好内容很多,错误不少,纸张太烂,价格比原版便宜十倍多。

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慎读 很深

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好内容很多,错误不少,纸张太烂,价格比原版便宜十倍多。

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