基础物理学教程-(下卷)(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:陆果

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2006-5

价格:26.90元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040193701

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物理学中的宏大叙事：从经典力学到量子场论的探索 《理论物理学前沿：从场论到弦学》 本书旨在为对现代物理学核心概念有一定基础的读者提供一个全面而深入的导览，聚焦于二十世纪以来物理学理论的重大突破及其相互关联性。全书结构清晰，层层递进，力求在保持数学严谨性的同时，兼顾物理图像的直观阐释。 第一部分：经典场的精炼与推广（第1章至第3章） 本部分着重回顾并深化对经典场论的理解，特别是电磁场和引力场的现代描述。 第1章：拉格朗日与哈密顿体系的重新审视 本章从变分原理出发，系统性地构建了连续介质和场论的拉格朗日密度形式。我们深入探讨了诺特定理在场论中的直接应用，清晰地展示了能量、动量、角动量和电荷守恒律如何从时空对称性中自然导出。随后，将焦点转向正则变换和泊松括号在无限自由度系统中的推广，为后续量子化打下坚实的数学基础。 第2章：狭义相对论与电磁场的协变描述 本章的核心在于展示电磁学如何完美融入狭义相对论的框架。通过四维电磁张量 $F^{mu u}$ 的引入，麦克斯韦方程组被简化为简洁的张量方程。本章详细分析了电磁场如何随观察者参考系的变化而变换，并探讨了在高能情况下电磁相互作用的相对论效应，例如同步辐射和磁单极子的理论探讨。 第3章：广义相对论的几何基础与动力学 广义相对论是理解引力的现代语言。本章从等效性原理出发，详细阐述了黎曼几何的基本概念，包括度规张量、黎曼曲率张量、里奇张量和斯卡拉曲率。随后，我们将重点分析爱因斯坦场方程的推导过程及其在真空中的简化形式——爱因斯坦方程。我们通过分析史瓦西解，详尽讨论了黑洞的形成条件、视界性质和奇点结构，并简要触及了旋转黑洞（克尔解）的复杂性。 第二部分：量子化与相互作用的构建（第4章至第7章） 本部分是全书的重心，涉及如何将量子力学与相对论相结合，从而构建描述基本粒子及其相互作用的量子场论（QFT）。 第4章：量子场论的正则对易关系 本章从对经典场进行“量子化”入手，详细介绍了狄拉克场和玻色场的对易（或反对易）关系。我们解释了为什么费米子必须服从反对易关系（泡利不相容原理的场论体现），以及玻色子如何通过产生和湮灭算符来描述粒子数的激发。通过对自由场方程的求解，我们清晰地展示了场的激发如何对应于粒子的概念。 第5章：微扰论与费曼图的威力 在实际计算中，相互作用的量子场论往往需要依赖微扰展开。本章系统介绍了相互作用绘景下的时间演化算符，并详尽推导了费曼规则的起源。费曼图不仅是计算工具，更是直观描绘粒子相互作用过程的语言。我们通过具体的 $phi^4$ 理论和量子电动力学（QED）散射过程（如电子-电子散射），演示了如何运用费曼图计算微分散射截面。 第6章：量子电动力学（QED）的重整化 QED 是量子场论最成功的范例。本章深入探讨了在计算高阶修正时出现的紫外（UV）无穷大问题。我们详细讲解了“发散”的物理意义，并系统阐述了重整化群的概念。通过将物理常数（如电荷和质量）定义为在特定能标下的“裸值”，本书展示了如何提取出与实验精确吻合的有限物理结果，从而确立了物理学中最精确的理论之一。 第7章：规范场论与杨-米尔斯理论 本章将量子场论的框架提升至规范对称性的高度。我们从U(1)规范对称性（QED）出发，推广到非阿贝尔群（如SU(2)和SU(3)）下的杨-米尔斯理论。重点分析了规范玻色子（胶子）的引入及其自相互作用的性质。我们将简要回顾标准模型的基础结构，强调强相互作用（QCD）中夸克和胶子的非凡行为，如渐近自由。 第三部分：超越标准模型：前沿课题的初步探讨（第8章至第10章） 本部分将目光投向当前理论物理学研究的前沿领域，探讨了如何将量子引力纳入框架，以及对时空本质的更深层理解。 第8章：自发对称性破缺与希格斯机制 本章解释了如何在规范理论中引入质量，同时保持理论的规范协变性。通过详细分析墨西哥帽势，我们阐述了哥德斯通定理及其在规范场论中的修正（希格斯机制）。我们将具体展示电子和规范玻色子如何获得质量，这是标准模型成功的关键一步。 第9章：有效场论与低能物理的有效描述 并非所有物理理论都需要从普朗克尺度开始描述。本章介绍有效场论（EFT）的思想，即在特定能标下，更高能标的物理效应可以被视为简单的有效拉格朗日项的修正。这为我们理解超对称（SUSY）的低能迹象以及中微子质量的引入提供了一个结构化的框架。 第10章：弦理论的几何化视角 作为对量子引力的经典尝试，弦理论将基本粒子视为一维的振动弦。本章简要介绍弦理论的基本概念，包括超对称性（SUSY）的自然出现、额外的空间维度（紧致化）的必要性，以及对偶性在连接不同弦理论之间的作用。我们将从弦的动力学展开，初步探讨其如何潜在地解决引力量子化中的发散问题。 结论： 本书不仅是一本理论工具书，更是一张导航图，指引读者穿越经典物理的边界，深入到描述宇宙最基本构成的现代物理学前沿。通过对这些核心理论的精炼阐述，读者将能够更好地理解当代物理学家面对的挑战与机遇。

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这本教材真是让人眼前一亮，装帧设计上就透着一股专业范儿，拿在手里沉甸甸的，内容编排上更是下了不少功夫。一开始我还担心这种经典教材会不会内容太过陈旧，但翻开后发现，它在保持原有严谨性的同时，对一些现代物理学的最新进展也做了适度的引入，比如对量子力学和相对论的介绍，虽然篇幅不至于太深入，但足以让初学者建立起一个扎实的框架。书中的例题和习题设计得非常巧妙，不像有些书那样只是简单重复概念，而是常常需要动脑筋去理解背后的物理图像和数学推导过程。特别是那些需要结合图像来分析的题目，能极大地锻炼读者的物理直觉。我特别喜欢它在某些章节末尾附带的“思想实验”小结，这些小结往往能以非常生动的方式帮助我们理清那些抽象的概念，避免陷入纯粹的公式堆砌中去。对于自学者来说，这本书的难度曲线把握得不错，基础概念的讲解循序渐进，即便是跨专业的读者也能逐步跟上节奏，不过，要想真正吃透，还得花不少时间去反复研读和演算。

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我对这套书的印象是，它是一本既能“打基础”又能“拓视野”的宝典。它的叙事风格非常注重逻辑的连贯性，从宏观到微观，从经典到现代，过渡得非常自然流畅，不会让人感到突兀。与其他市面上动辄就抛出复杂公式的书籍不同，这本书在引入每一个新的物理定律或理论时，都会先从现象出发，详细阐述为什么要引入这个理论，它解决了哪些已有的矛盾，这种“问题导向”的教学方法，极大地提高了阅读的兴趣和理解的深度。我记得有一次我被某个热力学概念卡住了很久，后来翻到这本书里关于熵增的讨论部分，作者用了一种非常形象的比喻，一下子就让我茅塞顿开。当然，作为一本详尽的教程，它的数学推导部分自然是少不了的，但作者的笔法非常清晰，每一步的假设和每一步的变换都标注得十分清楚，即便是那些看起来很复杂的微积分应用，也能被分解得井井有条。如果说有什么不足，可能就是对于一些前沿交叉领域（比如凝聚态物理的某些深入主题）的探讨还略显保守，但这或许也正是其“基础教程”定位的必然取舍。

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说实话，在遇到这本教材之前，我总觉得物理学是一门冰冷、抽象的学科，充满了需要死记硬背的公式和定理。然而，这本教程彻底颠覆了我的看法。它的语言充满了洞察力，不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导。作者似乎在试图教会我们如何像物理学家那样去思考问题，而不是简单地套用公式。例如，在讨论电磁场部分时，作者花费了大量篇幅来解释矢量分析和场论的物理意义，而不是仅仅停留在麦克斯韦方程组的形式推导上。这种对“为什么”的深究，使得我们对物理实在的认识更加深刻。书中的插图质量也值得称赞，它们并非随意的装饰，而是精心设计的辅助工具，很多时候，一张好的图胜过千言万语的文字描述，尤其是那些关于场线分布和粒子运动轨迹的示意图，清晰得令人赞叹。我个人认为，对于那些希望真正掌握物理学精髓，而不是只为应付考试的读者来说，这本书提供的价值是无可替代的。

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我一直认为，一本优秀的教科书，应该具备强大的“参考价值”和“生命力”，即便是学完多年后，拿到手依然能从中汲取新知。这本教程正是如此。它的结构组织极其严谨，章节之间的衔接如同精密的齿轮咬合，少有冗余。尤其是它对“不变量”和“守恒定律”的论述，贯穿始终，形成了一个有机的整体，让读者体会到物理学原理的普适性和统一性。在阅读过程中，我经常会发现，一个在力学部分学到的概念，在电磁学或热力学中以不同的面貌重新出现，这让我对物理世界的内在联系有了更立体的认识。此外，这本书的排版清晰，索引做得非常到位，查找特定公式或术语非常方便，这对于后期复习和查阅资料时节省了大量时间。如果说，要找一本能够伴随我们整个学习生涯，并在每一次翻阅时都能提供新感悟的物理读物，我强烈推荐这本，它提供的不仅仅是知识，更是一种探究世界的深刻方法论。

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这份教材的阅读体验可以说是“慢工出细活”。它的内容密度相当高，每读一页都需要放慢速度，细细品味。我发现，这本书在很多地方都体现了作者深厚的教学经验，他似乎非常了解学生在哪里容易产生认知障碍，并提前设置了“路障清理”环节。比如，在处理拉格朗日力学和哈密顿力学那部分时，它并没有急于跳到复杂的正则变换，而是先用一个非常基础的二维弹簧系统模型，把动能、势能和约束力的概念讲透彻了，再逐步引入更抽象的符号。这种“具体到抽象”的路径，极大地降低了入门难度。我花了很长时间才把这部分内容完全消化，但一旦理解，那种豁然开朗的感觉非常棒，感觉自己真的触摸到了经典力学更深层次的美感。对于那些追求知识的深度和严密性的读者，这本书绝对是首选，但必须要有足够的耐心和毅力去应对它带来的挑战。

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2015/1/20 借出，务必于2015/4/17之前归还。钦此。

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记得字号很大，公式很乱。

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大物这种课真是一个bug的存在，真不如干脆就念4+4+3+4+3的普物呢

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再见！

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再见！