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出版者:McGraw-Hill Primis Custom Publ

作者:Bill W. Tillery

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780072512052

丛书系列:

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• 物理学
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• 科学教育
• 物理学第五版
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《物理与人类文明的互动》 本书并非探讨物理学的某个特定版本或教材，而是旨在深入剖析物理学这门科学如何塑造、改变乃至定义人类文明的方方面面。我们将跳脱出具体的公式和实验，从更宏观的视角审视物理学思想的演变及其对社会、文化、技术和哲学产生的深远影响。 第一部分：物理学思想的启蒙与文明的基石 本部分将追溯物理学思想的早期萌芽，从古希腊时期对自然现象的朴素观察和哲学思辨，到中世纪的炼金术尝试，再到文艺复兴时期科学革命的曙光。我们将探讨这些早期探索如何为后来的系统性科学研究奠定基础，以及这些思想如何渗透到当时的哲学观念和社会结构中。例如，亚里士多德的物理学观如何在很长一段时间内影响了欧洲的知识体系，而哥白尼、伽利略等人的工作又如何挑战了既有的世界观，为日心说和科学方法的兴起铺平道路。我们将重点分析这些突破性思维如何挑战权威、鼓励理性探索，从而在人类文明中播下理性主义的种子。 第二部分：经典物理学的辉煌与工业革命的引擎 牛顿力学、热力学、电磁学的建立，标志着经典物理学时代的到来。本部分将聚焦于这些伟大理论的诞生及其如何成为工业革命强大的驱动力。我们将详细阐述万有引力定律如何统一了天体运动和地面运动，彻底改变了我们对宇宙的认知；热力学定律如何解释了能量的转化和守恒，为蒸汽机的发明和推广提供了理论依据；麦克斯韦方程组则统一了电和磁，为电力时代的来临奠定了基础。我们将深入分析这些物理学发现如何直接转化为技术创新，例如电力、电报、内燃机等的出现，这些技术如何彻底改变了生产方式、交通运输和通讯手段，重塑了社会经济结构，加速了城市化进程，并深刻影响了人们的生活方式和思维模式。 第三部分：量子力学与相对论的革命：重塑世界观与开启新纪元 20世纪初，物理学迎来了两次颠覆性的革命：量子力学和相对论。本部分将详细探讨这些革命性理论的出现，以及它们如何从根本上改变了我们对时间、空间、物质和能量的理解。我们将解释量子力学如何揭示了微观世界的奇特性质，如粒子的波粒二象性、量子叠加和量子纠缠，以及这些概念如何挑战了经典物理学的决定论，开启了概率和不确定性的时代。同时，我们将深入剖析爱因斯坦的相对论，包括狭义相对论如何统一了时间和空间，狭义相对论如何解释了光速不变和质能等价，广义相对论如何描述了引力是时空弯曲的结果。我们将分析这些理论如何不仅在科学界引起轰动，更对哲学、艺术、文学产生了深远影响，催生了新的思考方式和表达方式。 第四部分：现代物理学的进展与人类文明的未来 从核物理、粒子物理到宇宙学、凝聚态物理，现代物理学不断拓展着人类认知的边界。本部分将介绍这些前沿领域的研究成果及其对人类文明的潜在影响。我们将探讨核能的利用，既看到了其作为清洁能源的巨大潜力，也反思了核武器带来的毁灭性威胁，以及如何通过国际合作来管理和控制核技术。我们将介绍粒子物理学的最新发现，如希格斯玻萨的发现，以及它们如何帮助我们理解宇宙最基本的组成单元和相互作用。我们将审视宇宙学的研究进展，例如对暗物质、暗能量的探索，以及这些发现如何帮助我们理解宇宙的起源、演化和最终命运。我们将讨论凝聚态物理学在材料科学、纳米技术等领域的突破，以及这些技术如何催生了新的电子设备、医疗技术和能源解决方案，深刻影响着未来的社会发展。 第五部分：物理学伦理、教育与跨学科对话 作为一门研究自然规律的科学，物理学的发展也伴随着伦理和社会责任的考量。本部分将关注物理学研究中的伦理问题，例如科学研究的边界、技术的双重性以及科学家应承担的社会责任。我们将探讨物理学教育的重要性，以及如何通过有效的教育来培养下一代科学家和具备科学素养的公民。此外，我们将强调物理学与其他学科的对话与融合，例如物理学与生物学、化学、计算机科学、甚至社会科学之间的交叉研究，如何为解决复杂的全球性问题提供新的视角和方法。 总而言之，《物理与人类文明的互动》并非一本枯燥的科学教科书，而是一次穿越时空的思想之旅，一次对科学力量如何塑造我们世界的深刻反思。它旨在激发读者对物理学的兴趣，理解科学在人类文明发展中的核心作用，并认识到科学进步与社会责任之间密不可分的联系。本书希望引发读者思考：在未来的发展道路上，我们应该如何更好地利用物理学这把强大的钥匙，开启一个更加美好、更加可持续的文明未来。

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我对这本书的作者群的学术功底和教学经验深表敬佩。他们似乎有一种神奇的能力，能将那些听起来高深莫测的物理原理，用一种近乎日常对话的语调娓娓道来。举个例子，在讲解热力学第二定律时，他们没有直接抛出熵增的数学定义，而是通过一个生动的故事——想象一个精心整理的房间如何自然而然地走向混乱，从而深刻地揭示了无序性的必然趋势。这种“以小见大”的叙事手法，极大地降低了初学者的畏难情绪。更令人称赞的是，书中对历史背景的穿插运用，几乎是教科书级别的精彩。在介绍牛顿力学时，作者并没有仅仅罗列三大定律，而是详细描述了当时科学界对亚里士多德物理学的集体困惑，以及牛顿是如何“站在巨人肩膀上”完成那次革命性的飞跃。这种叙事不仅增加了阅读的趣味性，更重要的是，它让读者明白，科学的发展不是一蹴而就的线性过程，而是充满了挑战、辩论和灵光乍现的曲折旅程。这本书的文字本身就是一种教学工具，它教会我们如何去思考，如何用批判性的眼光审视既有的理论框架。

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这本书的封面设计真是令人耳目一新，那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形，一下子就抓住了我的眼球。我尤其喜欢封面上那个抽象的原子结构图案，它不仅仅是一个装饰，更像是在向读者宣告，这本书将带领我们进入一个既严谨又充满美感的微观世界。初次翻开内页时，那种纸张的质感也让人非常舒服，厚实且带有轻微的磨砂感，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到特别疲劳。排版方面，作者显然花了不少心思，字体大小适中，章节标题和正文的区分度很高，即便是在信息量极大的公式推导部分，关键的变量和步骤也用粗体或斜体清晰地标识了出来，这对于我们这些需要反复对照公式的读者来说，简直是福音。再说到插图，那些彩色的剖面图和实验示意图，色彩饱满而不失真，每一个细节都刻画得淋漓尽致，很多复杂的概念，比如电磁场的分布，仅仅通过一张高质量的图示，我就能立刻抓住核心要点，省去了反复阅读冗长文字解释的麻烦。这本书的结构编排也非常流畅，从最基础的运动学过渡到复杂的量子概念，每一步的衔接都处理得恰到好处，让人感觉每翻一页都是在知识的阶梯上稳步攀升，而不是在迷宫里打转。

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从软件辅助学习的角度来看，这本书的配套资源平台做得非常出色，这一点在传统纸质教材中是难能可贵的。我下载了配套的在线资源包，里面的模拟软件简直是太棒了。过去学习电路分析时，我总是担心接错元件导致短路，或者耗费大量时间搭建复杂的模拟电路。现在，我可以直接在软件中拖拽虚拟的电阻、电容和电源，实时观察电流和电压的变化曲线，甚至可以改变环境温度或材料的电阻率，看看对整体系统有什么影响。这种交互式的学习体验，极大地增强了对抽象概念的具象化理解。特别是那些涉及三维空间矢量和场线的章节，原先看书上的二维投影图总是感到困惑，但利用配套的3D可视化工具，我可以随意旋转观察对象，从任何角度审视场的分布情况，这简直是学习电磁学的一大突破。此外，平台的学习进度跟踪功能也很有帮助，它能根据我的测试表现，自动推荐我应该重点复习哪些知识点，有效地避免了“抓不住重点”的学习误区，让我的复习效率提高了不止一个档次。

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我不得不提一下这本书在连接理论与现代科技应用方面的努力。很多物理教材在这方面显得力不从心，要么过于陈旧，要么过于碎片化，但《第五版》在这方面做得尤为出色。它不是简单地在每章末尾加上几个关于“高科技”的段落，而是将应用场景深度融入到理论讲解之中。例如，在讨论半导体物理时，作者没有停留于能带理论的抽象描述，而是立刻将其与我们日常使用的晶体管、LED的工作原理挂钩，甚至还简要提及了当前最前沿的石墨烯应用前景。又比如，在讲到波的干涉和衍射时，书中不仅重述了杨氏双缝实验，还用详细的篇幅解释了现代医学成像技术中如何利用相干光来提高分辨率。这种做法的好处是显而易见的：它为那些对物理学习感到迷茫的学生提供了强大的内在驱动力——原来我们学的这些看似抽象的定律，竟然是支撑整个现代科技大厦的基石。这不仅仅是一本理论教材，它更像是一本为你打开未来科技之门的钥匙，让你对所学知识的价值有了更切身的体会。

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这本书的习题设计，简直是为那些渴望真正掌握物理、而非仅仅应付考试的学生量身定制的“试金石”。我特别欣赏它将习题分层级的处理方式。开篇的基础概念题，往往只需要你直接套用课本中的公式和定义，目的是巩固最基础的知识点，确保没有遗漏任何关键术语。紧接着是中等难度的计算题，这些题目往往需要你进行两到三步的逻辑推理和代数运算，考察的是你整合不同知识模块的能力。最让我印象深刻的是那些“挑战与探索”部分的题目，它们往往不是简单的数值计算，而是要求你进行定性分析，甚至要求你设计一个虚拟的实验来验证某个理论的边界条件。比如，有一道题让我思考，如果在零重力环境下进行一个经典的斜面摩擦力实验，最终的测量结果会与预期有何差异，以及如何修正模型。这类题目真正迫使我跳出书本的框架，进行原创性的思考，极大地锻炼了我的物理直觉和问题解决能力。而且，书后附带的详细解题步骤和思路引导，不是那种冷冰冰的答案，而是带着解释的“思维路径”，即使解题失败了，也能从中获益匪浅。

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