Die Praxis der Physik

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出版者:Springer
作者:Allan Janik
出品人:
页数:199
译者:
出版时间:2000-3-1
价格:USD 35.00
装帧:Paperback
isbn号码:9783211832967
丛书系列:
图书标签:
  • 物理学
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具体描述

ORIGINALTEXT: Was zeichnet einen guten Physiker aus? Wie geht es Physiker//innen// in der Physik//er//welt? Welche Praxis liegt der Physik zugrunde? Wie erkennt man Fehler? Woran kranken Anleitungen? Wie lernt man Messen? Antworten auf diese und viele weitere Fragen werden von den Autoren gemeinsam mit Physikern erarbeitet.Die in den Jahren 1993 1995 im Auftrag des BMWV erstellte Fallstudie (durchgef hrt am Institut f r Ionenphysik der UNI Innsbruck und am Institut f r Allgemeine Physik der TU Wien) untersucht das praktische Wissen, welches PhysikerInnen im Labor ben tigen, sowie dessen Aneignung und Vermittlung. Die erkenntnistheoretische Grundlage dazu bilden Michael Polanyis Konzept des impliziten Wissens und Ludwig Wittgensteins pragmatische Sprachauffassung. Die Studie steht im Umfeld der sog. "Laborstudien"und zeichnet sich vor allem durch ihren problemorientierten Ansatz aus. Sie zeigt die Innenwelt der Physik, wie sie PhysikerInnen in ihren eigenen Worten beschreiben. Einen besonderen Schwerpunkt der Untersuchung bildet die Rolle von Frauen in der physikalischen Forschung. Die Bedeutung dieses Beitrages zur Wissenschaftsforschung liegt in der Er rterung von Grundlagenproblemen der Wissenschaftsdidaktik, Forschungsorganisation und Know-how-Vermittlung.Das Buch zeigt die Praxis der Physik von innen. Vor einem erkenntnistheoretischen Hintergrund wird das Berufswissen und die Berufserfahrung von PhysikerInnen durchleuchtet.In eigenen Worten beschreiben Physikerinnen Ihre Probleme im Umgang mit Apparaturen, mit Fehlersuchen, Problemerkennen, Messen und Interpretieren, sowie in der Vermittlung von Know-how und der Organisation von Forschung.Diese Darstellung bildet eine Grundlage f r eine moderne Wissenschaftsdidaktik, sowie f r die Evaluation und Kompetenzentwicklung von Forschungseinrichtungen..

探秘宇宙的奥秘:一部跨越时空的物理学史诗 书名: 宇宙的织锦:从牛顿到弦理论的物理学思想演变 作者: 艾伦·里德尔 (Alan Riddle) 出版社: 星辰出版社 (Stellaris Press) --- 内容简介 《宇宙的织锦:从牛顿到弦理论的物理学思想演变》并非一本教科书,而是一部宏大、引人入胜的叙事诗,旨在带领读者进行一次深入的、富有哲思的智力漫游,探索人类理解自然界最深层规律的伟大历程。本书超越了复杂的数学公式,专注于描绘那些塑造了我们宇宙观的革命性概念、与之抗争的伟大心灵,以及科学发现背后的人文精神。 本书分为四个主要部分,层层递进,勾勒出物理学如何从对宏观世界的精确描述,逐步深入到对时空、物质和能量本质的颠覆性认知。 --- 第一部分:古典的基石——机械世界的宏伟蓝图 (The Grand Design of the Mechanical World) 本部分回溯至十七世纪,探讨物理学的奠基时刻。我们不再仅仅罗列牛顿的定律,而是深入剖析艾萨克·牛顿如何将亚里士多德的宇宙观彻底粉碎,并代之以一个由精确数学支配的、可预测的宇宙模型。书中细致描述了万有引力定律的哲学意义——它首次将天上与地上的运动统一起来,赋予了宇宙一种令人敬畏的秩序感和可计算性。 随后,我们将目光投向十八世纪和十九世纪初的“力学黄金时代”。重点介绍拉格朗日和哈密顿对经典力学形式的抽象和美化。这不是简单的公式堆砌,而是展示物理学家如何追求“优雅”——用更简洁、更具普适性的数学结构来描述自然的运动。我们将探究机械能守恒、熵的引入对时间之箭的初步暗示,以及热力学如何从蒸汽机的实用需求中诞生,最终成为宇宙演化不可回避的法则。 这一部分的叙事高潮在于展示这个“机械宇宙”的辉煌成就,它成功解释了行星轨道、潮汐变化乃至气体动力学,让人们相信,通过足够的计算,宇宙的一切秘密都将敞开。 --- 第二部分:看不见的风暴——场、能量与光速的挑战 (The Unseen Storm: Fields, Energy, and the Speed of Light) 进入十九世纪中叶,古典物理学的严密结构开始显现裂痕。本部分的核心是电磁学的统一。读者将跟随法拉第的直觉,理解“场”这一抽象概念如何替代了超距作用的神秘感。随后,我们将深入麦克斯韦的工作,领略他如何将电、磁、光这三种看似不相关的现象,浓缩成一组简洁的偏微分方程。重点强调的是,光速的恒定性本身,便是对牛顿绝对时空观的第一次致命打击。 接下来的篇章聚焦于对“以太”的追寻——一个古典物理学家为光传播预设的、最终被证明是虚构的介质。通过迈克尔逊-莫雷实验的失败,我们进入了物理学最剧烈的思想转变期。本书将详细阐述阿尔伯特·爱因斯坦如何在不诉诸实验证据的情况下,仅凭逻辑的纯粹性,推导出狭义相对论。书中将用生动的比喻解释“同时性的相对性”和质能等价($E=mc^2$)的深远含义——物质不再是永恒不变的实体,而是可以被释放和转化的巨大能量潜能。 --- 第三部分:怪异的微观世界——概率、不确定性与量子革命 (The Bizarre Microcosm: Probability, Uncertainty, and the Quantum Revolution) 如果说相对论重塑了宏观宇宙的结构,那么量子力学则彻底颠覆了我们对实在本身的理解。本部分是全书最具哲学张力的部分。 我们从普朗克的黑体辐射和爱因斯坦对光电效应的解释开始,探讨能量的“量子化”如何撕开了连续性的假象。重点描绘玻尔与哥本哈根学派的崛起,阐释波粒二象性如何迫使物理学家接受一个反直觉的现实:微观粒子同时具有波和粒子的属性。 书中将深入剖析海森堡的不确定性原理,这不是一个技术限制,而是一个关于知识的根本性断言——我们不可能同时精确测量一对互补的物理量。我们将探讨薛定谔的猫,并分析概率解释(波函数的坍缩)在多大程度上是物理学,又在多大程度上是形而上学。本书不回避量子纠缠的“幽灵般的超距作用”,并详述爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(EPR悖论)对量子力学完备性的质疑,以及后来的贝尔不等式实验如何确证了世界的非定域性。 --- 第四部分:超越时空——统一的渴望与未竟的探索 (Beyond Spacetime: The Quest for Unity and Unfinished Journeys) 本书的最后部分将目光投向二十世纪后半叶至今的探索,主题是对自然力的大统一。 首先,我们回顾广义相对论的辉煌——它将引力解释为时空本身的几何弯曲。书中将描述黑洞的诞生、引力波的预言及其最终的探测,强调物质如何弯曲时空,而时空又如何告诉物质如何运动的精妙循环。 随后,我们将转向粒子物理学的标准模型。我们描绘了电磁力、弱核力和强核力如何在量子场论的框架下被描述。书中详细介绍了希格斯机制如何赋予基本粒子质量,完成了一个理论上的巨大胜利。 然而,统一的梦想尚未实现。本书的收尾将探讨物理学界面临的两大核心冲突:将量子力学与广义相对论相容的努力。我们将介绍弦理论/M理论的宏大愿景——将所有粒子和力统一在更高维度的振动模式中,以及圈量子引力等替代方案。 《宇宙的织锦》的结论并非一个确定的答案,而是一个开放的邀请。它旨在向读者展示,物理学的历史就是人类不断挑战自身认知边界的历史,一个从简单观察走向深邃抽象,从确定性走向概率性的史诗。它教会我们,每一次理论的崩溃,都孕育着更深刻、更令人着迷的宇宙真相。 --- 目标读者: 本书适合所有对科学思想史、哲学逻辑以及宇宙终极本质怀有好奇心的非专业读者,尤其适合对科学哲学和理论物理学背景感兴趣的文科或理科背景人士。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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老实说,这本书的语言风格对于非母语者来说,算是一个不小的挑战。它的德语表达方式充满了复杂的从句结构和高度专业化的术语,初读起来确实像在攀爬一座陡峭的知识高山。然而,一旦你适应了这种行文节奏,就会发现其内在的逻辑性达到了惊人的高度。作者在构建每一个论点时,都像一位技艺精湛的建筑师在设计结构,层层递进,环环相扣,没有丝毫多余的赘述。特别是在处理热力学第二定律这类概念复杂的主题时,它没有采用标准的热力学循环推导,而是从统计力学的微观涨落角度切入,再通过可逆过程和不可逆过程的对比,逐步引导读者构建起对熵增的深刻理解。这种自下而上的讲解方式,虽然前期铺垫较长,但一旦突破了那个点,你会感觉整个物理世界的运行逻辑都变得清晰起来。此外,书中穿插的那些历史典故和关键科学家的思想斗争,也让冰冷的物理定律充满了人情味。它不是在展示一个已经完善的知识体系,而是在重现人类认知世界的过程,那些反复的试错、那些跨越世纪的争论,都让学习过程充满了戏剧性。这本书要求读者投入大量的时间和精力去精读和消化,但它给予的回报,是构建一个坚实、多维度的物理世界观。

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这本书最大的亮点,也是最令我着迷的地方,在于它对实验器材的“工程化”视角。许多物理书只停留在“搭建电路”或“放置透镜”的层面,但《Die Praxis der Physik》则深入到了仪器的设计原理和制造公差的层面。比如,在介绍精密测量的章节,它不会仅仅告诉你使用游标卡尺,而是会详细解释游标卡尺的刻度误差是如何产生的,以及如何通过“零点校准”和“多次测量取平均值”来最小化这种误差。更有趣的是,书中专门有一个部分,是用“DIY”的精神来对待昂贵仪器的替代方案。它提供了一系列基于常见电子元件和简单机械结构的替代装置设计图,教导读者如何在预算有限的情况下,依然能够进行高水平的物理探究。这简直是为所有大学实验室的资源紧张状况量身定做的一剂良药。这种务实到近乎“抠门”的讲解方式,体现了真正的实践精神——即在资源约束下,依然要追求科学的精确性。这不只是一本科学书,它更像是一本“物理学家的生存手册”,教会你如何用最少的资源,去挖掘最深的物理真相。

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在我阅读过的所有物理参考书中,这本书在“跨学科融合”这一点上做得最为出色,令人耳目一新。它并未将物理学视为一个孤立的学科,而是将其视为所有自然科学的基石。例如,在讲解量子力学中波函数的概率解释时,书中大量引入了信息论中的熵概念和随机过程的数学描述,使得量子不确定性不再仅仅是“测不准”,而成为了系统信息状态的一种内在属性。而在涉及到材料物理的部分,作者巧妙地将固体能带理论与半导体器件的工作原理相结合,并融入了现代电子工程中对PN结特性的分析方法,这使得原本枯燥的晶体结构讨论变得具有了极强的现实应用价值。我个人尤其喜欢它在分析复杂系统时所采用的建模方法——它倾向于使用“有效理论”而不是追求一个完美的、普适的底层理论。书中强调,在特定尺度和能量范围内,一个简化的、具有良好预测能力的模型,远比一个过于庞大但难以计算的统一理论更为“实用”。这种务实且灵活的学术态度,极大地拓宽了我对物理学边界的认识,让我意识到,很多时候,最有效的“实践”是选择一个合适的框架去描述现象,而非执着于寻找万能的答案。这本书的影响,已经超越了单纯的物理学习,它重塑了我看待科学问题的整体思维模式。

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这本书简直是物理学学习的“登天梯”!我完全是抱着试试看的心态开始翻阅的,毕竟书名听起来就透着一股德式的严谨和晦涩。没想到,它真正做到了“实践”二字。作者并没有沉溺于那些花哨的理论推导,而是非常巧妙地将抽象的概念与实际的实验现象紧密地联系起来。比如,在讲解电磁感应定律的时候,书中展示了数个不同难度的动手实验,从简单的自制线圈观察电流变化,到更复杂的利用示波器测量磁场变化对电压的影响。每一个步骤都描述得极其细致,连所需材料的规格、安全注意事项都一一列举,简直就像手把手在教你操作。更让我印象深刻的是,它对于那些“反直觉”的物理现象的处理方式。很多教科书对此一带而过,但这本书却会深入挖掘其背后的微观机制,用非常形象的比喻来解释宏观层面的异常表现。比如,在处理流体力学中湍流的建模问题时,书中引入了一些非常前沿的数值模拟结果的可视化图谱,让我这个纯理论出身的人,第一次对湍流的混沌之美有了一种直观的感受。说实话,这本书的厚度让人望而生畏,但一旦你真正沉浸其中,就会发现时间过得飞快,因为它带来的知识密度和实践指导性是其他同类书籍难以企及的。对于想要真正“动手做物理”的学生或者工程师来说,这无疑是一本不可多得的宝典,它不是让你死记硬背公式,而是训练你的物理直觉和解决实际问题的能力。

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翻开这本《Die Praxis der Physik》,我立刻被它那种近乎于“反叛”的编辑风格所吸引。它完全没有传统教材那种刻板的章节划分和整齐划一的字体排版。你会发现,某些章节的重点内容被特意用手写体的字体标注出来,仿佛是作者在深夜灵感迸发时匆忙记录下的笔记;而另一些部分,特别是涉及精密测量的章节,则采用了极简的、接近工程图纸的风格,数据表格清晰得令人心安。这种混搭的视觉体验,反而极大地降低了阅读的心理负担。这本书的“实践”性,绝不仅仅体现在实验操作上,它更体现在对“错误”的容忍和分析上。书中花了整整一个章节专门讨论“常见测量误差的来源与校正方法”,而不是像其他教材那样,仅仅在脚注里提一句“忽略空气阻力”。它详细分析了系统误差和随机误差在不同实验设置下的具体表现形式,甚至给出了如何利用统计学方法来优化你的数据处理流程的建议。我记得有一次我在做一个关于光栅衍射的实验时,数据总是与理论值相差较大,后来翻到这本书里关于“光源非单色性对衍射图谱的模糊影响”的分析,茅塞顿开。这本书教会我的,远不止是物理定律本身,更是一种严谨的、质疑一切的科学态度,是那种只有在真正跑过无数次实验后才能沉淀下来的“经验之谈”。

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