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页数:160

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出版时间:2009-11

价格:24.00元

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isbn号码:9787306034304

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《光影流转：古今物理思想的奇妙之旅》 本书并非一本枯燥的教科书，更非一份详尽的习题集。相反，它是一场穿越时空、探索物理学思想演进的迷人旅程。我们将一同潜入那些塑造了我们对宇宙认知的关键时刻，追溯那些闪耀着智慧光芒的思想火花，并理解它们如何如同涓涓细流，汇聚成浩瀚的物理学海洋。 第一部分：黎明前的曙光——古希腊的智慧之光 在人类文明的早期，先哲们就已经开始仰望星空，叩问自然的奥秘。本书将带领读者回到古希腊，重温那些伟大的思想家们是如何在没有精密仪器和现代数学工具的情况下，凭借纯粹的理性和敏锐的观察，勾勒出宇宙的基本轮廓。 我们将深入亚里士多德的物理世界观，理解他关于“目的因”、“四因说”以及地心说的思想体系。尽管其结论在现代看来存在局限，但其严谨的逻辑推演和对现象的系统性思考，无疑为后世的科学研究奠定了基础。我们会探讨他对运动的理解，比如“物体之所以运动，是因为有其内在的驱动力”，以及他对于“永恒不变的天上世界”和“变化无穷的地上世界”的区分。这不仅是对物理现象的解释，更是对世界本体论的深刻思考。 同时，我们也会接触到德谟克利特的原子论。在那个时代，将物质分解为不可再分的微小粒子（原子）的设想是何等大胆与超前！我们将追溯原子论的起源，理解其哲学内涵，以及它如何预示了未来物质科学的发展方向。德谟克利特认为，世界万物都由原子和虚空组成，原子的组合方式决定了事物的性质，这种朴素的物质观，在漫长的历史长河中，不断地被提及和修正，最终成为了现代化学和物理学的重要基石。 我们还会简要回顾古希腊天文学的成就，例如埃拉托色尼测量地球周长的方法。这项工作不仅展示了古人的智慧，更体现了科学精神的萌芽——通过可行的测量手段来验证抽象的理论。书中将生动地描绘这些科学家们如何运用几何学知识和对天文现象的细致观察，在没有先进科技支持的情况下，得出惊人的结论。 第二部分：炼金术的迷雾与文艺复兴的曙光 中世纪的欧洲，科学的发展一度陷入停滞，但炼金术的探索却在暗处孕育着一丝对物质转化的渴望。本书将探究炼金术士们的实践活动，理解他们对于元素、转化和“贤者之石”的追求。虽然他们的目标带有神秘色彩，但其中包含的大量实验操作和对物质性质的观察，为后来的化学研究积累了宝贵的经验。我们会讨论他们如何尝试分离、提纯不同的物质，以及他们对“元素”概念的早期认识。 随着文艺复兴的到来，人文主义精神重新点燃了人们对自然世界的探求热情。哥白尼的日心说，如同划破夜空的闪电，颠覆了统治千年的地心说体系。我们将详细解读哥白尼的《天体运行论》，理解他如何以数学的优雅和天文学数据的支持，提出太阳位于宇宙中心的革命性观点。我们会分析日心说提出的背景，它如何挑战了教会的权威，以及它为何需要长达一个多世纪的努力才被广泛接受。 开普勒，这位伟大的天文学家，在前人观测数据的基础上，发现了行星运动的三大定律。本书将带领读者一同“观察”行星的椭圆轨道，理解“行星在各个时刻扫过相等的面积”的 Kepler第二定律所蕴含的物理意义，以及“行星的公转周期与轨道半长轴的立方成正比”的 Kepler第三定律如何揭示了天体运行的普遍规律。我们将探讨开普勒如何从哥白尼的圆形轨道假设中跳脱出来，最终找到描述行星运动的真实轨迹。 第三部分：力学革命的巨匠——牛顿的宇宙法则 当提起物理学，牛顿的名字是绕不开的丰碑。他的三条运动定律和万有引力定律，如同两把钥匙，打开了宏观世界运行的奥秘。本书将深入浅出地剖析牛顿力学的核心思想。 我们会详细阐述牛顿第一定律（惯性定律），理解为何“静者恒静，动者恒动”，并探讨惯性这一物理量的深刻含义。接着，我们会聚焦于牛顿第二定律（F=ma），理解力、质量和加速度之间的定量关系，并通过实际例子展示其在解释物体运动变化中的威力。最后，我们将审视牛顿第三定律（作用力与反作用力），理解它所蕴含的相互作用原理，以及它在各个力学现象中的体现。 而万有引力定律，更是牛顿献给人类的伟大礼物。本书将追溯牛顿是如何从苹果落地的日常现象联想到月球绕地球运动，最终提出“任何两个物体之间都存在引力，其大小与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比”的普适性定律。我们将探讨这一定律如何统一了地面上的落体运动和天体运行，建立起一个宏大而和谐的宇宙图景。 此外，我们还会触及牛顿在光学领域的研究，例如光的色散实验，以及他对反射望远镜的贡献。这些研究不仅展示了他多方面的科学才能，也为光学的发展开辟了新道路。 第四部分：能量的涌现与热力学的秩序 随着科学的深入，人们开始关注能量的转化与守恒。本书将探讨能量概念的提出与发展，以及热力学定律的诞生。 我们会回顾早期关于热的本质的争论，从“热质说”到“动能说”的转变。焦耳通过实验证明了热与功的等价性，奠定了能量守恒定律（热力学第一定律）的基础。我们将阐述能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式的深刻含义。 接着，我们将深入热力学第二定律。这个定律揭示了自然界能量转化的方向性，即“熵”（entropy）不断增加的趋势。我们会用通俗易懂的语言解释“熵”的概念，以及它如何预示着孤立系统的不可逆过程和最终的“热寂”的可能性。本书将探讨热力学第二定律在解释自然现象中的重要性，比如为何热量总是自发地从高温物体传向低温物体，为何我们无法制造出百分之百效率的永动机。 第五部分：电磁世界的交响曲 电和磁，这两种看似独立的现象，最终被统一在了一起，谱写了波澜壮阔的电磁学篇章。本书将带领读者领略这场思想的盛宴。 我们会从奥斯特发现电流的磁效应开始，理解电和磁之间的内在联系。安培则在奥斯特的基础上，提出了安培定律，定量描述了电流产生的磁场。法拉第，这位伟大的实验家，发现了电磁感应现象，揭示了变化的磁场能够产生电流，这是发电机和变压器的基本原理。 然而，将这一切理论系统化、数学化的壮举，归功于麦克斯韦。我们将重点介绍麦克斯韦方程组，理解这组优美的方程如何统一了电场、磁场和光，预言了电磁波的存在，并指明了光就是一种电磁波。我们会探讨麦克斯韦方程组的深远影响，它不仅统一了已知的电磁现象，更为无线电通信、光学和现代物理学的发展奠定了坚实的基础。 第六部分：微观世界的奇境——量子力学的诞生 当物理学家们将目光投向原子和亚原子粒子时，一个全新的、与宏观世界截然不同的量子世界展现在他们面前。本书将揭示量子力学诞生的原因和其核心思想。 我们会讨论经典物理学在解释黑体辐射、光电效应等现象时遇到的困境。普朗克提出的能量量子化假说，如同投向平静湖面的一块石子，激起了巨大的涟漪。爱因斯坦进一步发展了光量子理论，解释了光电效应，并提出了光子概念。 玻尔模型对原子结构的解释，虽然并非最终答案，但引入了量子化的能级概念，为理解原子的稳定性提供了初步的思路。量子力学的真正革命，则来自于海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学。我们将尝试理解波函数、不确定性原理以及量子叠加态等核心概念，这些概念挑战了我们日常的直觉，却精准地描述了微观世界的行为。 第七部分：相对论的宇宙——时空的奇妙扭曲 爱因斯坦，20世纪最伟大的物理学家之一，通过他的相对论彻底改变了我们对时间、空间、引力的认知。本书将带您走进相对论的奇妙世界。 我们将从狭义相对论开始，理解其两条基本假设：光速不变原理和相对性原理。基于这两条原理，爱因斯坦推导出了时间膨胀、长度收缩以及质能方程 E=mc² 等颠覆性的结论。我们会探讨这些结论的意义，以及它们如何预示着宇宙的运行方式与我们直观感受大相径庭。 接着，我们将深入广义相对论。爱因斯坦将引力解释为时空的弯曲，即质量和能量会使周围的时空发生扭曲，而物体则沿着弯曲的时空路径运动。我们将尝试理解引力场方程的含义，以及它如何解释了行星轨道的进动、光线的弯曲以及黑洞的存在。 结语：未完待续的探索 本书并非物理学知识的终点，而是开启探索的起点。我们将简要提及量子场论、宇宙学等前沿领域，勾勒出物理学仍在不断前进的画卷。我们也将反思物理学研究的方法论，理解科学精神的传承与发展，以及物理学研究对于人类认识世界、改造世界的重大意义。 《光影流转：古今物理思想的奇妙之旅》旨在激发您对物理学的兴趣，培养您独立思考和探究问题的能力，让您感受到科学的魅力，并理解人类智慧如何一步步揭示宇宙的奥秘。这趟旅程，没有枯燥的公式推导，只有引人入胜的故事，和那些在历史长河中闪耀的智慧光芒。

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