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出版者:湖北人民

作者:邹家武

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-8

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787216042895

丛书系列:

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《光影之谜：从微观粒子到宇宙尺度》 书籍简介 第一章：光的本质——波粒二象性的迷思与现实 本书深入剖析了光的物理特性，着重探讨了爱因斯坦光量子理论（光子）的建立过程及其对经典物理学的颠覆性意义。我们不再将光视为单纯的电磁波，而是构建了一个更具包容性的框架，解释其在不同情境下表现出的波动性与粒子性。 1.1 经典电磁波理论的辉煌与局限 首先回顾麦克斯韦方程组如何统一了电与磁，描绘了光作为横向电磁波的宏伟图景。详细阐述了光的干涉、衍射等现象如何完美地用波动理论解释，为理解光的传播奠定了基础。然而，我们也必须正视其在解释黑体辐射和光电效应时的无力感。 1.2 量子化的黎明：普朗克假设与光电效应 本章重点剖析了能量量子化的概念。普朗克为解决黑体辐射的“紫外灾难”而提出的能量量子化假设，是现代物理学的基石之一。接着，深入分析了爱因斯坦对光电效应的完美解释——光子假说。通过对光电效应中功函数、遏制电压与入射光频率之间精确关系的讨论，揭示了光能的离散本质，这是理解光与物质相互作用的关键。 1.3 波粒二象性的哲学与实验印证 波粒二象性并非简单的“或者”，而是描述光在不同实验装置中呈现出的互补属性。我们将详细介绍双缝实验的现代版本，特别是在单光子水平上进行的实验，展示了量子叠加态的奇特表现。讨论了哥本哈根诠释以及后来的其他解释尝试（如德布罗意-玻姆理论的某些观点），以期为读者构建一个关于“真实”的更全面的认识。 第二章：物质的结构——原子核的奥秘与核能的驾驭 本章将视角聚焦于物质最深层的结构——原子核。我们将从卢瑟福的散射实验出发，逐步揭示原子核的组成、性质及其蕴含的巨大能量。 2.1 原子核的发现与基本构成 回顾汤姆森发现电子后，质子和中子的发现如何逐步完善了原子结构模型。本节详细介绍了核子的强相互作用力，即“核力”，它是如何克服质子间的电磁斥力，将原子核稳定地束缚在一起的。不同原子核的稳定性将通过“质量亏损”和“平均结合能”曲线进行量化分析。 2.2 放射性衰变与粒子转化 深入研究三种主要的放射性衰变形式：$alpha$衰变、$eta$衰变（包括$eta^-$和$eta^+$衰变，以及中微子的预言与发现）和$gamma$衰变。重点分析了这些衰变过程如何遵守质量数守恒、电荷守恒以及能量守恒等基本定律。我们还将讨论放射性定年法在地球科学中的应用。 2.3 核能的释放：裂变与聚变 本章的实践应用部分集中于核能的利用。详细阐述了核裂变反应的链式反应机制，计算了核反应堆中控制反应速率所需的关键参数。随后，转向更具前景的核聚变研究，讨论了氘核和氚核聚变所需的极端条件（如托卡马克装置中的高温等离子体约束），以及人类在实现“人造太阳”道路上面临的工程与物理挑战。 第三章：时空与引力——相对论的革命性视野 爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论彻底重塑了我们对时间、空间和引力的基本认知。本章旨在清晰阐述这两个理论的核心思想及其对现代物理学和宇宙学的深远影响。 3.1 狭义相对论：速度的极限与时空同步 从两个基本公设出发——光速不变原理和相对性原理——推导出洛伦兹变换。本节将细致分析运动学效应，如时间膨胀、长度收缩，并展示这些效应如何在高速粒子加速器实验中得到精确验证。更重要的是，探讨质能等价原理 $E=mc^2$ 的深刻内涵，它不仅解释了核能的来源，也是理解基本粒子质量的基石。 3.2 广义相对论：引力的新几何学 广义相对论的核心在于将引力解释为时空弯曲的体现。我们将从等效原理入手，引导读者理解物质和能量如何告诉时空如何弯曲，而时空的几何结构又如何告诉物质如何运动。深入讨论了引力红移、光线在强引力场中的偏折（水星近日点进动、爱丁顿实验的印证），以及引力场中的时间概念。 3.3 宇宙尺度的验证与现象 本章的最后部分将理论应用于宏观宇宙。详细介绍广义相对论预言的极端天体物理现象：黑洞的事件视界、奇点结构以及引力波。我们将回顾LIGO和Virgo探测器对双黑洞并合事件的直接探测，这是对广义相对论最强有力的动态验证，标志着引力波天文学时代的开启。 第四章：从量子场论到标准模型——基本粒子与相互作用力的统一尝试 现代物理学的最高成就之一是粒子物理学的标准模型。本章将带领读者穿梭于微观世界，认识构成宇宙的基本单元及其间的作用力。 4.1 费米子与玻色子：物质与力的区分 清晰界定物质粒子（费米子，遵循泡利不相容原理）和力载体粒子（玻色子）。详细介绍夸克模型，解释质子和中子的内部结构（如上夸克和下夸克），以及它们如何通过色荷和强核力被束缚。 4.2 四种基本相互作用力的统一叙事 系统梳理电磁力、弱核力、强核力和引力这四种基本力。重点分析电弱统一理论，阐释光子、W和Z玻色子的区别，以及希格斯机制如何赋予规范玻色子和费米子质量。 4.3 标准模型的成功与局限 概述标准模型在预测粒子性质和实验结果上的巨大成功，例如对中微子振荡的初步解释（虽然标准模型本身不包含静止中微子质量）。同时，也必须指出其无法解决的问题：引力的量子化、暗物质和暗能量的存在，以及对大统一理论（GUT）和万有理论（TOE）的展望。 结语：未竟的探索 本书的最后一部分将目光投向当代物理学的前沿挑战，包括对量子引力理论（如弦理论或圈量子引力）的初步介绍，以及如何利用下一代高能加速器和天文观测工具来探索超出标准模型的新物理学领域，激发读者对未知世界的持续好奇心与探索精神。

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**评价三：** 最近接触到一本关于天体物理学的著作，名为《黑洞视界与信息悖论》。这本书的特色在于其叙事的宏大感和对尖锐科学争议的直面态度。作者并没有试图给出一个“标准答案”，而是将读者置于爱因斯坦、霍金等物理学巨匠争论的最前沿。书中详细梳理了黑洞形成、事件视界的性质，并花了大量篇幅探讨了“信息丢失”这一世纪难题。行文节奏把握得极好，从宏观的恒星演化讲到微观的量子效应，转换自然流畅。尤其是对“火墙假说”和“虫洞连接”等理论的介绍，作者运用了一种非常口语化却又不失学术严谨性的笔调，仿佛一位经验丰富的领航员在带领我们探索未知的宇宙深渊。这本书的价值不在于它提供了多少确凿的证据，而在于它清晰地展示了科学研究的本质——不断地质疑、修正和深入，那种求真务实的探索精神，读来令人热血沸腾。

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**评价二：** 我手头正在阅读的这本《电磁场理论的几何视角》简直是一股清流，它完全颠覆了我对麦克斯韦方程组的传统认知。以往学习电磁学时，总是被繁复的矢量微积分搞得头晕脑胀，但这本书却另辟蹊径，完全从微分几何的框架入手，将电场和磁场视为四维时空中的曲率表现。作者的叙述风格极其冷静且精确，没有一丝多余的情感色彩，全篇充斥着严谨的数学推导和清晰的逻辑链条。对于那些追求“为什么”而不是仅仅满足于“是什么”的理工科学生或研究人员来说，这本书无疑是一份珍贵的财富。书中对“规范场论”的引入处理得非常自然，使得电磁力的本质——一种规范不变性——得到了完美的体现。虽然阅读过程中需要时不时停下来回顾一些基础的流形概念，但最终的顿悟感是无与伦比的。这本书的要求读者具备一定的数学功底，但回报是直抵物理现象核心的洞察力，着实让人佩服作者构建知识体系的功力。

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**评价四：** 我手边正研读的这本《材料科学中的相变动力学》的风格与前述的理论物理类书籍截然不同，它专注于实验和应用层面，但其深度却丝毫不减。这本书的语言特点是高度的工程化和数据驱动性。它详尽地介绍了不同晶体结构在温度、压力影响下发生微观结构重组的全过程，从成核到生长，再到最终的形貌演变，每一个阶段都有详尽的图表和实验数据支撑。作者的表达方式非常务实，直接切入问题核心，例如对“冷却速率对析出相尺寸的影响”这一章节的分析，作者直接列举了数种不同合金体系的冷却曲线和相应的显微照片，使得理论预测与实际观察之间的联系一目了然。对于从事金属学或陶瓷工程领域的研究人员而言，这本书更像是一本高级的实验手册和理论参考书的完美结合，实用价值极高，让人能清晰地看到基础物理规律如何在实际的材料加工中得以体现和应用。

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**评价一：** 最近翻阅了一本名为《量子纠缠与时空结构》的科普读物，作者以一种近乎诗意的笔触，将宏大而深邃的物理学概念娓娓道来。书中没有枯燥的公式堆砌，而是巧妙地通过一系列生动的类比和思想实验，带领读者穿梭于微观粒子的不确定性世界与宇宙尺度的引力场之间。特别是对于“非定域性”这一核心概念的阐述，作者采用了“宇宙级的魔术师”这一比喻，形象地描绘了两个相隔遥远的粒子如何瞬间影响彼此状态，其行文流畅，逻辑严谨，让人在惊叹于自然之奇妙的同时，也对现代物理学的边界有了更深一层的理解。读完后，感觉自己的思维仿佛被拉伸、拓宽了，不再局限于日常经验的框架内看待世界。书中的配图也极为精美，那些抽象的数学模型被转化为富有美感的视觉图像，极大地降低了理解的门槛，非常适合对前沿物理有兴趣但又畏惧专业术语的普通读者。这本书记载的思考深度，远超一般的科普书籍，它更像是一次对物理哲学层面的深度对话。

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**评价五：** 不得不提我近期读过的一本关于热力学和统计物理学的经典教材，书名是《熵的意义：从信息论到宇宙演化》。这本书的魅力在于其极强的思辨性，它超越了传统热力学教科书对做功和效率的关注，转而探讨“无序”这一核心概念在信息、生命乃至宇宙终极命运中的深层含义。作者采用了多层次的叙事结构，时而深入到玻尔兹曼的统计解释，时而跳跃到香农的信息熵模型，这种跨学科的视角极大地拓宽了阅读体验。文字风格兼具严谨的学术训练和哲学思辨的张力，尤其在讨论“时间之箭”时，作者引用了大量的历史文献和哲学观点，使得原本抽象的熵增定律获得了生动的历史感和宿命感。阅读这本书的过程，与其说是学习知识，不如说是一次对“事物为何会衰变”这一基本规律的深刻反思，它教会了我用概率和不确定性来理解这个世界运行的底层逻辑。

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