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出版者:

作者:王光明

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2009-8

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787543940154

丛书系列:

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探索宇宙的奥秘：从宏观到微观的物理学之旅 图书名称： 探索宇宙的奥秘：从宏观到微观的物理学之旅 书籍简介 本书旨在为所有对自然世界运行规律充满好奇心的读者，提供一部全面、深入且引人入胜的物理学导览。我们生活的世界，从浩瀚的星系到微小的基本粒子，都遵循着一系列精妙的物理定律。本书的目标，正是揭示这些定律的本质，并展示它们如何共同构建起我们所感知的现实。 本书的结构设计巧妙，循序渐进地引导读者穿越物理学的广阔领域，确保即便是初次接触科学领域的读者也能轻松掌握核心概念，同时也为有一定基础的爱好者提供了深入思考的空间。我们摒弃了传统教科书中枯燥的公式堆砌，转而采用生动的叙事、丰富的历史背景和贴近生活的实例，让物理学的魅力得以充分展现。 第一部分：经典世界的基石——运动、力和能量的交响 在本书的开篇，我们将从我们日常生活中最直观的现象——运动——入手。 牛顿的经典力学是理解宏观世界运动的基石。我们会详细探讨三大运动定律的深刻内涵。这些定律不仅仅是抽象的数学公式，更是解释了从抛出的苹果到行星绕日运行的根本原因。我们将深入解析矢量在描述运动中的关键作用，理解位移、速度与加速度的细微差别，并学习如何运用这些工具来分析复杂情境下的物体运动轨迹。 紧接着，我们将进入物理学中最为核心的概念之一：功与能量。我们不仅会定义动能和势能，更会探讨它们在自然界中的守恒性。能量的转化无处不在，无论是水力发电的能量转换，还是弹簧被压缩后储存的弹性势能，都体现了能量守恒定律的普适性。本书会花费大量篇幅，通过分析各种机械系统（如杠杆、滑轮组、复杂的机械装置），展示如何利用能量原理来简化问题。 此外，我们还将讨论动量及其守恒定律，尤其在涉及碰撞和爆炸等瞬时相互作用的场景中，动量守恒提供了比力学分析更简洁的解决方案。我们将回顾冲量和动量的关系，并讨论火箭推进原理等前沿应用。 第二部分：物质的形态与波动之美 在掌握了运动规律后，我们将把视野聚焦于物质的内部结构和它所表现出的各种形态。 流体力学是不可或缺的一部分。我们将探索静力学原理（如阿基米德原理和帕斯卡原理），解释船只为何能浮在水面，以及潜水艇如何控制浮沉。然后，我们将进入流体动力学领域，介绍伯努利原理，这个看似简单的原理却深刻影响着飞机的升力设计和管道中的液体流动效率。 声音和光——我们感知世界的主要媒介——都以波动的形式存在。本书将系统阐述波动的基本特性，如波长、频率、周期和传播速度。在声学部分，我们将从波的叠加、干涉和衍射来理解音乐的和谐与噪音的产生，并讨论多普勒效应在雷达测速中的应用。 光学的章节则是一场视觉的盛宴。我们将从几何光学的基础开始，理解反射和折射的规律，透镜和仪器的成像原理，解释我们如何使用眼镜矫正视力，以及显微镜和望远镜如何扩展我们的感知范围。随后，我们将进入波动光学，探讨光的干涉和衍射现象，这些现象是证明光具有波动性的关键证据。 第三部分：温度、热量与熵的无情箭头 热力学是研究能量在宏观尺度下如何传递和转化的科学。 我们将从温度和热量的定义开始，理解微观分子的随机运动如何表现为宏观的温度。热平衡的概念将引导我们认识到热力学的基本趋势。 本书将重点剖析热力学三大定律。第一定律（能量守恒在热学中的体现）是基础，而第二定律——熵增原理——则是本书中最具哲学意味的部分。我们将探讨熵如何定义了时间的方向性，解释了为什么热量总是自发地从高温物体流向低温物体，以及为什么效率永远不可能达到百分之百。通过分析热机和制冷机的工作循环，读者将深刻理解能量转换的极限。 第四部分：电磁力的统一篇章 电与磁，看似独立的现象，在物理学史上被证明是同一基本力的两种表现——电磁力。 我们将从静电学开始，理解电荷的性质、库仑定律，以及电场线的概念。然后，通过高斯定律，我们能更有效地计算各种复杂电荷分布产生的电场。 进入电流部分，我们将讨论欧姆定律，理解电阻的本质，并分析电路中的能量耗散（焦耳热）。随后，磁场和磁相互作用将作为新的主角登场，探讨安培定律和法拉第电磁感应定律。感应现象是现代发电和变压器技术的基石，我们将详细解析其背后的物理机制。 最终，我们将汇聚到电磁学的集大成者——麦克斯韦方程组。虽然本书不会过多纠缠于复杂的向量微积分，但我们会清晰地阐述这四个方程所揭示的惊人结论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这种相互激发最终以电磁波的形式在真空中以光速传播。光，作为一种电磁波，在电磁学中找到了完美的归宿。 第五部分：跨越经典的门槛——相对论与量子世界的微观图景 本书的最后一部分将带领读者步入二十世纪物理学的两大革命性支柱。 狭义相对论的提出颠覆了牛顿的时空观。我们将从两个基本假设出发（光速不变和相对性原理），推导出洛伦兹变换，并解释时间膨胀和长度收缩的奇特现象。最引人注目的成果自然是质能关系式 $E=mc^2$，它揭示了质量与能量之间深刻而惊人的等价性，为核能的理解奠定了理论基础。 随后，我们将触及量子力学的萌芽。从黑体辐射和光电效应中，我们认识到经典物理学的局限性，以及普朗克常数在能量量子化中的核心作用。我们将探讨爱因斯坦的光量子假说，并简要介绍波粒二象性——物质既表现出粒子性，也表现出波动性这一反直觉的特性。 总结与展望 《探索宇宙的奥秘：从宏观到微观的物理学之旅》不仅仅是一本知识的集合，更是一次思想的历练。它鼓励读者提出“为什么”和“如何能”，并引导读者运用科学的思维方式去审视日常现象。通过本书，读者将获得一套分析和解决问题的强大工具，理解从最微小的原子内部到最宏大的宇宙结构，一切都是由和谐的物理定律所支配的。这本书将激发您对未知世界的无限探索欲，为您未来的深入学习打下坚实而充满乐趣的基础。

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