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出版者:Addison-Wesley

作者:Francis Weston Sears

出品人:

页数:900

译者:

出版时间:1982-6

价格:USD 9.65

装帧:Paperback

isbn号码:9780201072259

丛书系列:

图书标签:

• ap
• 物理学
• 大学物理
• 教科书
• 物理
• 科学
• 工程学
• 高等教育
• 大学教材
• 力学
• 电磁学

深入探索物质世界的奥秘：经典力学、热力学与电磁学前沿 本书涵盖的知识领域与《University Physics》中的经典力学、热力学和电磁学部分并无直接重叠，而是聚焦于更前沿、更专业的领域，旨在为学习者提供一套不同于标准本科入门教材的深入视角和实践工具。 本书名定为《物质世界的高级解析：从量子场论基础到复杂系统动力学》，内容构建在坚实的数学和物理基础之上，深入探讨了自二十世纪中叶以来，物理学在理解物质基本构成和宏观复杂现象方面取得的关键突破。我们摒弃了对牛顿运动定律或基础电路分析的冗长回顾，直接切入现代物理学的核心议题。 第一部分：量子基础与粒子物理的构造 本部分将读者从传统量子力学（Schrödinger方程及其在简单势场中的应用）的舒适区迅速转移到更具描述力的量子场论（QFT）的框架下。 第一章：相对论性量子力学概述 我们首先回顾狭义相对论如何与量子概念相融合，重点讨论 Klein-Gordon 方程和 Dirac 方程的推导及其物理意义。Dirac 方程的旋量结构及其对电子自旋的自然解释，将被作为连接微观粒子内在属性的关键环节进行深入剖析。对反物质的预测及其实验验证的简要讨论，将为后续内容奠定基础。 第二章：量子场论基础与微扰展开 本章的核心在于阐述如何将粒子视为场的激发态。我们将详细介绍正则量子化的方法，特别是对玻色子和费米子场的对易/反对易关系的处理。随后，重点转向微扰论的应用，特别是 Dyson 级数的构建。我们不会止步于费曼图的引入，而是深入探讨费曼规则的推导过程，并以二阶散射过程（如电子-电子散射的卢瑟福公式修正）为例，展示如何利用这些工具计算实际的截面。 第三章：量子电动力学（QED）的精细结构 QED 作为第一个成功的量子场论，是理解电磁相互作用的基础。本章聚焦于 QED 的核心概念：拉格朗日密度、规范不变性以及重整化的必要性。我们将详细阐述紫外发散问题的来源，并逐步引导读者理解跑动耦合常数的概念。计算飞船子（anomalous magnetic moment）的初步分析，将展示 QED 在极高精度预测方面的卓越能力。 第四章：标准模型初探与对称性破缺 在建立了 QED 的框架后，本章将视角扩展至强相互作用和弱相互作用的初步概念。重点将放在自发对称性破缺（SSB）的机制，特别是 Goldstone 定理的阐述。随后，Higgs 机制的引入将解释规范玻色子（W 和 Z 玻色子）如何获得质量，以及费米子如何通过 Yukawa 耦合获得质量。本章的数学工具将偏向群论在粒子分类中的应用。 第二部分：复杂系统动力学与非线性现象 本书的第二部分完全脱离了微观世界的描述，转而关注宏观尺度下，由大量组分相互作用产生的涌现现象，特别是系统如何偏离线性平衡态并演化出复杂的、不可预测的行为。 第五章：统计力学的解析方法 本章将统计力学从微正则系综和正则系综的传统描述提升到对分布函数的动态研究。我们将使用 Liouville 方程来描述相空间的演化，并引入玻尔兹曼方程来描述稀薄气体的输运过程。重点在于理解H定理的严格证明及其与熵增方向的关联。对涨落的分析将通过 Onsager 倒易关系展开讨论。 第六章：非平衡态热力学与耗散结构 传统热力学止步于平衡态，而本章则聚焦于远离平衡态的开放系统。我们将详细研究 Prigogine 的耗散结构理论。通过对诸如 Rayleigh-Bénard 对流或化学振荡（如 Belousov-Zhabotinsky 反应）的数学模型分析，展示系统如何在能量或物质的持续耗散中，自发地形成有序的结构。焦点在于最小熵产生原理在特定线性系统中的适用性。 第七章：混沌动力学与相空间分析 本部分探讨确定性系统如何产生类随机行为。我们将深入分析一维和二维映射（如 Logistic 映射和 Hénon 吸引子）。关键概念包括李雅普诺夫指数的计算及其作为系统对初始条件敏感性的量化指标。相空间轨迹、分岔图的构建以及奇怪吸引子的几何特性将被详细解析，帮助读者理解如何利用拓扑学工具来区分混沌和随机过程。 第八章：复杂网络动力学 本章将物理学的分析方法应用于现代科学中的复杂网络系统（如社交网络、生物交互网络）。我们使用图论语言描述网络结构，并引入平均场理论来研究网络上的动力学过程，例如疾病传播（SIR 模型）或信息扩散。对无标度网络（Scale-Free Networks）的特性分析，将展示幂律分布在自然与社会系统中普遍存在的原因。 总结与工具集 全书的叙述风格严谨且注重数学推导的完整性，假定读者已经熟练掌握高等微积分、线性代数和基础的复变函数理论。本书旨在培养读者利用先进的数学工具解决前沿物理问题的能力，是迈向量子信息、凝聚态理论或非线性动力学研究的理想桥梁。书末将附录详细介绍必要的群论基础和数值模拟（如有限元方法或蒙特卡洛模拟）的初步编程概念，这些工具是理解和处理上述复杂问题的关键。

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我是一名研究生，平时需要查阅大量文献和参考资料，所以对教材的深度和广度有着近乎苛刻的要求。这本书给我的第一印象是它的全面性令人惊叹，它不仅仅停留于基础概念的讲解，对于那些前沿课题的引入也处理得恰到好处。我特别留意了其中关于量子力学和相对论的部分，很多教科书处理这些内容时往往显得捉襟见肘，要么过于简化以至于失真，要么过于晦涩难懂。然而，这本书在这两个领域的论述，既保持了必要的数学严谨性，又用清晰的物理图像加以支撑，使得即使是初次接触这些深奥理论的读者，也能大致把握其核心思想和基本框架。此外，书后附带的习题设计也非常巧妙，它们并非简单的公式套用，很多题目都需要读者进行深入的思考和多角度的分析，有的甚至结合了当前科学研究的热点问题，这极大地锻炼了我的问题解决能力和批判性思维。可以说，这本书在我目前的学习和研究过程中，已经成为了一个不可替代的工具书，其价值远超一本普通的入门教材。

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从一个跨学科学习者的角度来看，这本书的适用范围和兼容性令人印象深刻。我主修的是工程学，但很多核心的物理原理都需要更扎实的理解才能更好地应用于设计和优化中。这本书的优势在于，它在每一个核心物理概念之后，都会尝试给出至少一个实际应用或工程案例的简要说明，这对我建立“理论指导实践”的桥梁起到了决定性的作用。例如，在讨论电磁感应时，它不仅深入讲解了法拉第定律，还简洁地提及了变压器和发电机的工作原理，这种无缝衔接让人能够立刻看到抽象公式的实际价值。更难能可贵的是，它的数学推导过程讲解得非常细致，对于那些非数学专业的读者来说，它并没有一味地使用黑箱操作，而是逐步解释每一步代数变换背后的物理意义，这使得我能够真正理解公式的来源，而非仅仅是死记硬背。这本书无疑是为那些希望真正掌握物理工具，并将其应用到复杂工程问题中的人量身打造的，它提供了一种构建完整知识体系的强大框架。

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这本书的排版和纸质质量，坦率地说，让我感到非常满意。作为一本经常需要翻阅和携带的参考书，舒适的阅读体验至关重要。这本书的用纸厚度适中，即便是长时间阅读也不会有明显的反光或刺眼感，装帧坚固，即便是频繁翻阅书脊也不会轻易受损，这在如今很多追求成本效益的出版物中是难能可贵的。而且，它的索引系统做得极其完善，当我需要快速定位某个特定公式或概念时，只需查阅后面的专业术语索引，就能迅速找到对应的页码，极大地提高了查找效率。我过去使用的几本教材，索引做得非常敷衍，查找起来十分痛苦。相比之下，这本书在细节上的用心程度，体现了出版方对学术质量的尊重。这种对物理细节的专注，也延伸到了对阅读细节的关注，让每一次与这本书的接触都成为一种愉悦的体验，这对于保持学习的持久热情起到了潜移默化的积极作用。

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这本书的封面设计实在太引人注目了，那种深邃的蓝色调配上简洁有力的字体，一下子就抓住了我的眼球。我当时在书店里随便翻阅，结果就被它吸引住了，虽然我对物理学并非科班出身，但看到这种排版精致、逻辑清晰的教科书，内心深处对知识的渴望就被点燃了。拿到手里分量十足，那种厚重感让人觉得里面蕴含着巨大的信息量和严谨的学术态度。我喜欢那种作者试图将复杂的概念用最直观的方式呈现出来的努力，虽然有些地方理解起来还是需要花一番功夫，但至少能感觉到他们是在努力搭建一座通往物理世界的大门，而不是故意设置障碍。书中的插图和图表设计得非常精妙，有些动态模拟的场景简直让人拍案叫绝，这在很多传统教材中是很难见到的。我尤其欣赏它在介绍基本原理时所采取的循序渐进的策略，它不会急于抛出复杂的公式，而是先从日常现象入手，让你建立起直观的认识框架，然后再逐步引入数学工具，这种处理方式对于初学者来说简直是福音，让我感到学习物理不再是一件枯燥乏味的事情，反而充满了探索的乐趣和成就感。

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坦白说，我购买这本书的初衷非常功利——为了应对期末考试。但随着学习的深入，我发现自己对物理世界的看法正在悄然发生变化。这本书的叙事风格非常具有说服力，作者似乎总是在和你进行一场深入而耐心的对话。他们不会像某些教材那样，把物理定律当作既定的真理冷冰冰地摆在那里，而是会追溯这些定律是如何被发现、被验证的历史过程，这让整个学科充满了人性和探索的温度。我尤其喜欢那些穿插在章节之间的“历史侧记”和“思维实验”部分，它们像是一股清流，将原本可能枯燥的理论讲解瞬间变得生动起来。举个例子，关于牛顿力学的部分，作者花了很大篇幅去描述伽利略在斜面实验中的精妙设计，这种对科学方法论的强调，远比单纯记住 F=ma 要有价值得多。它教会我的不仅仅是物理知识本身，更是一种严谨的科学精神和探究真理的内在驱动力，这对于任何一个身处信息爆炸时代的学习者来说，都是最宝贵的财富。

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