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出版者:

作者:Chien, Shu (EDT)/ Chen, Peter C Y. (EDT)/ Fung, Y C. (EDT)

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 124.30

装帧:

isbn号码:9789812707932

丛书系列:

图书标签:

• 生物工程
• 生物医学工程
• 工程学
• 生物技术
• 医学
• 科学
• 健康
• 交叉学科
• 入门
• 教材

经典力学：原理与应用 作者： 著名物理学家团队 出版社： 权威学术出版社 页数： 约 850 页（正文）+ 50 页（附录与索引） 开本： 16 开 --- 内容简介： 《经典力学：原理与应用》是一部全面而深入的经典力学教材，旨在为物理学、工程学以及相关交叉学科的学生和研究人员提供坚实的理论基础和广泛的实际应用视角。本书超越了传统高中物理的范畴，系统地构建了从牛顿力学到分析力学的完整知识体系，并延伸至更前沿的非保守系统、混沌理论的初步探讨。 本书的特色在于其严谨的数学表述、丰富的物理洞察力以及大量精心挑选的例题和习题，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“为什么”和“如何做”。 --- 第一部分：牛顿力学的回归与深化 本部分聚焦于力学的基石——牛顿定律，但以更现代、更精确的数学语言重新阐述其内涵，并为后续分析力学的建立铺平道路。 第一章：运动学的几何基础 详细回顾了空间描述（笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系）下的位置、速度和加速度矢量。重点阐述了曲线运动中的瞬时曲率、切向和法向加速度的物理意义。引入了相对运动的概念，并严格推导了伽利略变换下的速度和加速度关系，为理解狭义相对论奠定基础。 第二章：牛顿定律的严格表述 不仅重申了三大定律，更深入探讨了惯性系与非惯性系的区别。在非惯性系中，详细推导并解释了惯性力的物理起源与应用（如科里奥利力、离心力）。专门一节讨论了牛顿第二定律在不同参考系下的守恒量形式。 第三章：功、能与守恒定律 系统阐述了力、功、动能和势能的精确定义。严格区分了保守力和非保守力，并基于势函数的梯度定义保守力场。详尽分析了机械能守恒定理的适用条件，并将其推广到涉及耗散力的系统，引入了广义功和耗散函数的概念。 第四章：动量、角动量与刚体运动初步 动量定理和角动量定理的推导建立在对系统内外部力的积分基础上。重点分析了碰撞问题，包括弹性碰撞和非弹性碰撞的能量分析。在刚体运动部分，引入了惯性系中刚体运动的欧拉角描述，并定义了转动惯量张量，为后续的转动动力学打下基础。 --- 第二部分：分析力学：从原理到方程 本部分是本书的核心，旨在将力学从基于力的描述提升到基于能量和约束的更抽象、更强大的数学框架。 第五章：约束的描述与拉格朗日方程的推导 详细讨论了完整约束、非完整约束，以及有等式约束和不等式约束的情况。系统地介绍了变分原理，从达朗贝尔原理出发，严格推导出拉格朗日方程。此部分强调了拉格朗日量$L = T - V$ 的物理意义，而非仅仅是一个数学技巧。 第六章：拉格朗日力学的应用 通过一系列经典的物理系统（如单摆、双摆的微小振动、滑动电感器模型、带约束的质点系统）展示了拉格朗日方程的强大求解能力。专门探讨了保守力场中，使用广义坐标表示的受力情况。 第七章：守恒量与诺特定理 这是连接对称性与守恒量的关键章节。详细介绍了循环坐标的概念，并基于拉格朗日方程的结构，导出了诺特定理，证明了时间平移对称性对应能量守恒，空间平移对称性对应动量守恒，空间旋转对称性对应角动量守恒。 第八章：哈密顿力学 从拉格朗日量通过勒让德变换过渡到哈密顿量$H = sum_i p_i dot{q}_i - L$。推导了哈密顿正则方程，并深入分析了哈密顿量在保守系统中的能量意义。介绍了泊松括号的定义及其在描述物理量演化中的核心作用，这是通往量子力学的关键桥梁。 --- 第三部分：高级主题与应用扩展 本部分探讨了经典力学的延伸领域，包括微扰理论、轨道动力学及波动。 第九章：微扰理论与近简谐运动 针对无法精确求解的微小偏离系统的运动，系统介绍了含时和不含时的微扰理论。详细分析了非线性振子（如 Duffing 振子）在弱驱动下的响应，以及受扰动单摆的进动分析。 第十章：中心力问题与轨道动力学 对两大类重要的二体问题（如行星运动、开普勒问题）进行了详尽的分析。推导了拉普拉斯-龙格-冷贝尔矢量作为角动量以外的另一个守恒量。利用轨道能量和角动量分析了轨道的形状（椭圆、抛物线、双曲线）与能量的关系。 第十一章：刚体动力学的精确分析 在牛顿力学的基础上，使用拉格朗日和哈密顿方法深入研究刚体动力学。详细分析了欧拉运动方程，特别是关于固定点旋转的李萨如振动（Lissajous Motion）。专门讨论了陀螺仪的进动和章动现象，并用精确的数学模型解释了其稳定性。 第十二章：连续介质的力学描述 将离散质点系统扩展到连续体。引入了流体力学的基本概念，推导了欧拉方程和伯努利方程。在固体力学方面，初步介绍了应力张量和应变张量，以及它们在线弹性变形中的关系，强调了场变量描述的必要性。 --- 附录与习题精选 本书包含大量的应用型习题，分为概念理解、数学推导和数值模拟三类。附录部分提供了高等数学工具的快速回顾（如张量代数基础、勒让德多项式、傅里叶级数）。 学习目标： 完成本书的学习后，读者将能够： 1. 熟练使用拉格朗日和哈密顿力学解决复杂的动力学问题。 2. 理解物理定律背后的对称性和守恒原理的深刻联系。 3. 能够将抽象的力学理论应用于实际工程系统和天体物理模型的建立。 适用对象： 大学三年级及以上物理系学生、工程力学专业、航空航天、生物医学工程（如生物力学建模）的高年级学生及研究生。

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这本《Introduction to Bioengineering》的封面设计着实引人注目，那种蓝白相间的线条勾勒出的复杂结构图，初看之下就让人对接下来的内容充满了期待。我原本以为这会是一本偏向理论、晦涩难懂的教科书，毕竟“生物工程”这个词本身就带着一股深奥的气息。然而，翻开前几章，我立刻感受到了作者试图将复杂概念“可视化”的努力。书中大量的流程图和案例分析，像是为初学者铺设了一条平坦的引导路径。比如，在讲解组织工程学基础时，作者并没有直接抛出复杂的生化公式，而是通过一个清晰的“三明治”模型来解释支架材料、细胞和生长因子的相互作用，这极大地降低了我的理解门槛。它成功地在学术的严谨性和入门的友好性之间找到了一个绝佳的平衡点。我尤其欣赏它对生物力学应用的介绍，它没有止步于介绍理论，而是深入到了生物医学设备的设计考量，比如人工关节的材料选择和疲劳测试，这些内容让我深刻体会到工程思维如何具体地解决生物医学难题。这本书的排版也十分出色，注释详尽且索引清晰，即便是需要快速查找特定概念时，也能迅速定位。对于任何想要跨入这个交叉学科领域的新人来说，这本书无疑是一个非常扎实且充满启发性的起点。

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说实话，我是在一个跨学科项目组中被“抓壮丁”来补习生物工程基础知识的，时间非常紧迫，急需一本能快速构建知识框架的参考书。这本《Introduction to Bioengineering》的表现完全超出了我的预期。它的叙事节奏非常紧凑，没有丝毫的拖泥带水，更像是一位经验丰富的工程师在给你做快速的行业导览，而不是一位学者在娓娓道来。最让我称赞的是其对“系统”层面的强调。书中不仅分别介绍了各个子领域（如生物传感器、药物递送系统），更重要的是，它反复强调了如何将这些模块整合为一个功能完整的生物系统。例如，在讨论生物芯片技术时，作者详细描绘了从微流控通道设计到信号捕获电路的完整工程链条，这对于我这种偏向系统集成的人来说，简直是如获至宝。书中的数据图表质量极高，很多都是直接引用或基于实际实验数据构建的，这让理论不再是空中楼阁，而是建立在坚实的定量基础之上。虽然某些深入的数学推导部分我可能需要后续再精读，但就快速建立宏观认知和理解关键技术瓶颈而言，这本书的效率是无与伦比的。它提供的是一张高质量的、可操作的“行业地图”。

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这本书给我带来的最大冲击是它对伦理和未来趋势的探讨深度。很多入门级的工程书籍往往只关注“如何做”，而对“应不应该做”避而不谈。然而，在介绍基因编辑技术和再生医学的前沿进展时，《Introduction to Bioengineering》非常坦诚地开辟了专章讨论相关的社会责任和潜在风险。这种成熟和全面的视角，让读者在学习技术的同时，也开始形成一个更负责任的科学家或工程师的自我定位。我记得其中一段关于AI在疾病诊断中应用的讨论，它不仅罗列了算法的优势，还深入分析了数据偏差对诊断公正性的影响，这种辩证性的思考对我触动很大。从内容组织上来看，它似乎是按照“问题——现有工程解决方案——局限性与未来方向”的逻辑推进的，这使得每一章节的结尾都自然地导向了下一阶段的学习或研究方向，充满了前瞻性。它不仅仅是一本介绍性读物，更像是一本“行业宣言”，旨在培养具有批判性思维的下一代生物工程师。

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我对这本书的评价只能用“意料之外的深度”来形容。起初，我只是想找一本能快速回顾基础知识的材料，但很快我发现，它对一些基础概念的阐释，细致到了我大学时都没有被如此清晰地讲解过。例如，在解释生物材料的生物相容性时，它不仅涵盖了经典的炎症反应，还详细讨论了免疫原性、降解速率的动力学模型，甚至涉及到了材料表面电荷和蛋白质吸附的微观机制。这种深入的细节处理，让这本书完全超越了“引言”的范畴，具备了相当高的参考价值。阅读过程中，我感觉作者仿佛是一位极其耐心的导师，他知道你哪里会卡住，并提前准备好了清晰的图示和简洁的数学工具来帮你跨越障碍。它在处理跨学科术语时的谨慎态度也值得称赞，每当引入一个新领域的术语时，都会迅速给出清晰的、工程学视角的定义，确保不同背景的读者都能同步理解。这本书的内容密度非常高，几乎没有一页是冗余的，需要反复咀嚼才能完全消化其间的精妙。

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作为一名已经工作多年的生物化学背景人士，我带着一种审视的态度来阅读这本被推荐为“经典入门”的书籍。我想看看它如何处理那些我们过去认为理所当然的基础概念。总的来说，它的基础工作做得非常扎实，但它的高明之处在于它对“工程学思维”的渗透。书中对于任何生物现象的描述，几乎都会立刻转化成一个可以被量化、被设计、被优化的工程问题。比如，描述细胞膜的通透性时，它马上会引入扩散系数和渗透压的工程模型，而不是停留在纯粹的生物学描述上。这种视角转换对于我这种习惯于分子层面的思考方式的人来说，是一种强力的思维重塑。书中的配图质量虽然不是那种炫目的彩色大图，但那种清晰的、黑白线条勾勒出的机械结构和流体动力学示意图，反而更能体现出工程学的冷静和精确。它教会了我如何用“输入-处理-输出”的思维模式去解构复杂的生命现象。这本书最大的价值，就是它成功地为生物学和工程学之间架设了一座坚固的桥梁，而不是仅仅将两者的知识点堆砌在一起。

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