The World of Physics

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出版者:
作者:Jewett, John
出品人:
页数:432
译者:
出版时间:1999-12
价格:$ 140.06
装帧:
isbn号码:9780030319440
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 习题
  • 物理学
  • 科普
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具体描述

The Mysteries, Magic, and Myth (the 'M's) of the physics of everyday life are revealed in this engaging new resource for students, physics teachers, general science teachers, and anyone intrigued by the physical world. The book follows the subjects of more traditional physics books, but with a truly enlightening presentation.

好的,以下是一部名为《宇宙的低语:从量子纠缠到暗物质的深度探索》的图书简介,内容将详细展开,且不涉及您提到的《The World of Physics》: --- 宇宙的低语:从量子纠缠到暗物质的深度探索 导言:我们所处之谜的边界 人类的求知欲从未停歇,我们仰望星空,探寻脚下的根基,渴望理解支配万物运行的终极法则。然而,我们所知的物理学,即牛顿的经典框架与爱因斯坦的相对论,虽然取得了辉煌的成就,却在更深、更微观或更宏大的尺度上遭遇了无法调和的矛盾。当前的前沿科学,正是在这些裂痕中,构建起一片充满奇迹与挑战的新疆域。《宇宙的低语》正是为了引导读者深入这一前沿地带而精心编撰的指南。 本书并非对基础物理学的重复梳理,而是聚焦于二十一世纪物理学界面临的三大核心谜团:量子世界的怪异性、时空结构的深刻本质,以及宇宙组分的缺失。我们将以严谨的科学叙事和生动的概念阐释,带领读者穿梭于理论的尖端,触摸那些尚待证实的物理学新边疆。 --- 第一部分:微观的幻象——量子场论与纠缠的深渊 量子力学是描述微观粒子的语言,但其内涵远超经典直觉。本部分将深入剖析现代量子理论的精髓,超越简单的波粒二象性。 第一章:超越薛定谔的方程——相对论量子场论的构建 我们将详细探讨如何将狭义相对论的严谨性融入到量子力学框架中,从而催生出量子场论(QFT)。重点剖析狄拉克方程的深刻意义,它不仅预言了反物质的存在,还揭示了费米子(如电子)在时空中的基本行为模式。我们将追踪费曼图的演化,理解粒子如何通过虚粒子交换来相互作用,以及这些交互作用如何精确地塑造了电磁力、弱核力和强核力的基本结构。 第二章:量子信息学的黎明——纠缠与非定域性 量子纠缠,爱因斯坦所称的“鬼魅般的超距作用”,是量子世界最引人入胜的现象之一。本章将系统地阐述贝尔不等式的物理意义,解释为何经典实在论无法兼容量子力学的预测。我们将探索贝尔态、纠缠纯度,并讨论当前实验技术(如光子对的产生与测量)如何证实这些非定域关联。更进一步,我们将探讨量子信息科学如何利用这种“纠缠资源”来构建量子计算机、实现量子隐形传态,并思考纠缠对时空几何的潜在关联——例如,ER=EPR猜想的初步讨论。 第三章:标准模型的胜利与未竟之业 标准模型是描述除引力外所有基本粒子及其相互作用的最成功理论。本章将深入剖析希格斯机制如何赋予基本粒子质量,并详细审视实验物理学在大型强子对撞机(LHC)等设施中对标准模型进行的高精度检验。然而,标准模型存在明显的局限性:它无法解释中微子质量、引力,以及我们将在后续章节讨论的暗物质与暗能量。本章将以对这些“缺失环节”的系统性梳理作为结尾。 --- 第二部分:时空与引力的重构——从弯曲到量子 广义相对论完美地描述了宏观引力,但它在黑洞奇点和宇宙大爆炸的初始条件附近失效。本部分旨在探讨当前物理学试图统一引力与量子力学的尝试。 第四章:黑洞的边缘与信息悖论 黑洞不仅是时空极度弯曲的产物,更是检验物理学极限的天然实验室。本章将深入分析史瓦西半径、事件视界,并详细解读霍金辐射的理论推导,即黑洞并非永恒的黑暗。我们将花费大量篇幅讨论著名的“黑洞信息悖论”——如果信息在落入黑洞后被蒸发殆尽,这是否违反了量子力学的基本定律?我们将探讨防火墙、软毛(Soft Hair)理论等前沿假设,试图为信息守恒找到出路。 第五章:弦理论的几何学——额外维度的暗示 弦理论/M理论作为最有希望的“万有理论”候选者,其核心在于将所有基本粒子视为一维的、振动的弦。本章将解释弦理论如何自然地包含引力子,并探讨其对额外空间维度的要求。我们将具体研究卡拉比-丘流形(Calabi-Yau Manifolds)在“紧化”过程中如何决定我们观测到的四维时空中的粒子性质与耦合常数,以及这如何为解决超对称性(Supersymmetry)的缺失提供理论基础。 第六章:圈量子引力与时空的颗粒化 作为弦理论的有力竞争者,圈量子引力(LQG)采取了不同的路径:它不对时空进行预设,而是试图直接对爱因斯坦场方程进行量子化。本章将介绍LQG的核心概念,如自旋网络(Spin Networks)和自旋泡沫(Spin Foams),它们暗示着空间本身可能不是连续的,而是由离散的“量子”构成的。我们将考察LQG如何解决广义相对论中的奇点问题,并探讨它对宇宙学(如“大反弹”模型)的独特见解。 --- 第三部分:宇宙的隐秘组分——暗物质与暗能量的狩猎 现代宇宙学观测明确指出,我们所熟悉的普通物质(原子、质子、电子)仅占宇宙总能量密度的约5%。剩下的95%由神秘的暗物质和暗能量主导。 第七章:暗物质的证据链与候选粒子 暗物质并非理论上的臆想,而是通过星系旋转曲线、引力透镜效应和宇宙微波背景辐射(CMB)的各向异性等多个独立观测证据链确凿无疑地被“发现”了。本章将系统梳理这些证据的强度与细节。随后,我们将深入探讨暗物质的理论候选者:从最流行的弱相互作用重粒子(WIMPs)到轴子(Axions)乃至更奇特的非标准模型粒子。我们将评估当前地下直接探测实验(如LUX-ZEPLIN)和间接探测(如对湮灭信号的搜寻)的灵敏度和局限性。 第八章:暗能量的扩张与真空的能量 暗能量的发现,源于对遥远超新星的观测,它表现为一种具有负压力的驱动力,正在加速宇宙的膨胀。本章将重点分析弗里德曼方程如何纳入暗能量密度,并详细比较描述暗能量的两种主要模型:宇宙学常数(Lambda,与真空能相关)和动态场(如Quintessence)。我们将审视宇宙学常数问题——为何理论预测的真空能比观测值高出120个数量级——这也许是理论物理学中最尴尬的数字之一。 第九章:宇宙学的时间箭头与多重宇宙的可能性 在理解了基本构件之后,本章将视野投向宇宙的整体演化和终极命运。我们将探讨时间之箭——为何熵总是增加,而时间却只能向前流逝?随后,本书将以对多重宇宙理论的思辨性探讨收尾。无论是通过暴胀理论的永恒暴胀模型,还是弦理论景观(Landscape)的众多真空态,多重宇宙的概念挑战了我们对“独特宇宙”的传统理解。我们将讨论如何(如果可能的话)在经验物理学的框架内对这些假设进行检验,以及这些宏大概念对生命存在的意义。 --- 结语:未完待续的探索 《宇宙的低语》旨在展示,我们正站在一个令人兴奋的十字路口。每一个看似成熟的物理学领域,都潜藏着更深层次的秘密。本书所涵盖的每一个课题——从粒子的基本结构到宇宙的宏大命运——都是开放的,等待着下一代精确的实验和颠覆性的理论洞见。本书不仅是一次知识的巡礼,更是一次对人类认知极限的邀请。 --- 目标读者群: 具备大学物理或数学基础的爱好者、高年级本科生、研究生,以及所有对前沿宇宙学和粒子物理学抱有强烈好奇心的读者。 (全书约1500字)

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书简直是一场关于宇宙的盛宴,每一页都充满了惊喜和启迪。作者以一种极其亲切和引人入胜的方式,为我们揭开了物理世界的神秘面纱。我从来没有想过,像“因果律”或者“时间箭头”这样听起来十分哲学和深奥的概念,也能被如此清晰和生动地解读。书中用大量贴近生活的例子,比如从一杯热咖啡会逐渐变凉,到事物发生的先后顺序,来解释因果关系和时间流逝的必然性。这让我不禁感叹,原来我们身边的一切,都遵循着深刻的物理规律。我特别喜欢书中关于“对称性”的讨论,作者将其与艺术、音乐甚至生物的形态联系起来,让我意识到对称性不仅仅是数学上的概念,更是自然界普遍存在的美学原则。他甚至还提到了“李群”这个更高级的概念,并用简练的语言解释了它在基本粒子物理中的重要作用,虽然我无法完全理解其数学细节,但那种“窥一斑而知全豹”的感觉,已经足够让我兴奋。本书的逻辑非常严谨,但又不失趣味性。它就像一个经验丰富的导游,带着你穿梭于物理学的各个领域,从微观的粒子世界到宏观的宇宙天体,每一步都充满了新奇。读完这本书,我感觉自己对这个世界的理解又提升了一个维度,那种豁然开朗的感觉,真的是难以言喻。

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我一直认为,学习物理学最困难的地方在于如何建立宏观世界与微观世界之间的联系。《The World of Physics》在这方面做得非常出色。作者巧妙地运用了一系列精妙的类比和生动的故事,将那些看似毫不相关的物理现象串联起来,展现出宇宙万物内在的统一性。我特别喜欢书中关于“热力学第二定律”的讲解。作者并没有直接给出熵的数学表达式,而是从日常生活中的各种现象入手,比如房间会自然变乱,热量会从高温物体传递到低温物体,这些都体现了“混乱度”增加的趋势。他甚至还探讨了这一定律对宇宙终极命运的意义,比如“热寂说”。这种从普遍性到特殊性,再到宏观意义的解读,让我对“熵”有了更深刻的理解,也对宇宙的未来产生了更深远的思考。书中还探讨了“弦理论”这个前沿领域,虽然作者承认弦理论目前还没有得到实验的充分验证,但他用非常直观的方式解释了弦理论的基本思想,比如将基本粒子看作是不同振动的“弦”。这种对前沿科学的介绍,让我感受到了物理学不断进步的活力和魅力。这本书让我意识到,物理学的边界在不断拓展,而好奇心是我们探索未知世界的最佳动力。

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我一直觉得物理学是科学的皇冠,它解释了宇宙最基本的运行规律,但同时也是我学习过程中最大的挑战。很多时候,面对那些晦涩的公式和抽象的概念,我都会感到无从下手,甚至产生畏难情绪。然而,《The World of Physics》彻底颠覆了我的这种印象。这本书最大的特点在于它的“可视化”叙事方式。作者似乎有一种魔力,能够将那些抽象的物理概念转化为生动、形象的画面呈现在读者脑海中。比如,在解释量子力学的叠加态时,他并没有上来就给你一个薛定谔的猫的悖论,而是用一个非常形象的比喻,将粒子比作一个在迷雾中跳舞的精灵,它的位置和状态在被观察之前是模糊不清的,而一旦被观测,它就会“显形”,呈现出一种确定的状态。这种比喻让我瞬间就抓住了问题的核心,并且感到了一种奇妙的“顿悟”。此外,本书的结构安排也非常巧妙。它并不是按照传统的章节顺序来推进,而是围绕着一些核心的物理主题来展开,比如“力与运动”、“光与电磁”、“能量与热力”等等。在每个主题下,作者会从不同的角度,引入相关的概念和理论,并且将它们有机地联系起来,形成一个完整的知识体系。我尤其喜欢关于电磁感应的那一部分,作者详细解释了法拉第是如何通过一系列大胆的实验,最终发现了电磁感应的规律,并且还提到了这项发现对现代社会产生的巨大影响,比如发电机和变压器的发明。这本书让我体会到,学习物理学不仅仅是记忆公式,更重要的是理解其背后的逻辑和思想。

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《The World of Physics》最让我称道的一点,是它能够将那些抽象的物理学理论,转化为一系列清晰、可感的“体验”。作者不仅仅是知识的传播者,更像是一位引路人,带领我们在物理学的世界里进行一场奇妙的旅行。我记得书中关于“相对论”的描述,作者并没有使用复杂的数学公式,而是通过一些思想实验,比如“双生子佯谬”,来阐释时间和空间并非绝对,而是与观察者的运动状态有关。这种“代入式”的讲解方式,让我能够身临其境地感受相对论的奇妙之处。书中还探讨了“万有引力”的本质,作者从牛顿的引力公式,到爱因斯坦的场方程,循序渐进地展现了我们对引力认识的演变。他将引力描绘成一种“时空织物”上的涟漪,而物体则沿着“织物”上的凹陷滑动。这种形象的描绘,让我对引力有了全新的、更深刻的理解。此外,书中还提到了“混沌理论”,并用“蝴蝶效应”来解释微小的初始扰动可能导致巨大的结果差异。这种对混沌现象的解读,让我对自然界的复杂性和不确定性有了更深的认识。这本书让我觉得,学习物理学是一种充满乐趣的探索过程,而每一次的探索,都能带给我新的启迪和感悟。

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这本书的魅力在于,它能够将物理学中最核心的原理,以一种极其优雅且充满人文关怀的方式展现出来。作者在讲解“惯性”时,并没有仅仅停留在牛顿第一定律的描述,而是将其与人类的思维惯性、社会发展中的惰性联系起来。他用生动的例子,比如一辆在光滑冰面上滑行的冰球,或者一个在太空中匀速直线运动的物体,来阐释惯性的概念,并进一步引申出改变状态需要外力作用的普遍规律。我尤其喜欢书中关于“能量守恒定律”的讨论。作者将能量的形式多样性,比如动能、势能、热能、电能等等,与我们生活中各种形式的转化紧密联系起来,比如汽车燃烧燃料驱动,灯泡发光发热。更重要的是,他探讨了能量守恒定律对我们理解宇宙、理解生命所产生的深远影响。他还提到了“卡尔达诺的悲剧”,一个数学家因为无法解决方程的负数问题而走向毁灭的故事,以此来对比物理学在面对挑战时如何不断发展和突破。这种将科学原理与人生哲学相结合的写作方式,让这本书充满了独特的思想深度。

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这本书的封面设计就足以吸引我的目光,那是一种深邃的蓝色,仿佛将我拉入了宇宙的无垠之中。星辰点点,勾勒出未知的奥秘,让人迫不及待地想去探索。当我翻开第一页,一股知识的清流扑面而来,不是那种枯燥乏味的学术论调,而是充满了人文关怀和生活气息的解读。作者并没有直接抛出复杂的公式和定理,而是从我们日常生活中最熟悉的现象入手,比如苹果为什么会落地,水为什么会结冰,或者为什么彩虹会出现。这些看似简单的问题,在作者的笔下却变得如此引人入胜。他用生动的语言,将抽象的概念具象化,让我仿佛能看到那些微小的粒子在舞动,感受着那些看不见的力场在作用。更让我惊喜的是,作者在讲解每一个物理现象时,都会穿插一些历史故事,讲述那些伟大的物理学家是如何在探索中经历失败与成功的。我尤其喜欢关于牛顿和万有引力定律的那一部分,作者将当时科学界的思想碰撞,以及牛顿本人在困境中的坚持描绘得淋漓尽致,让我对这位伟大的科学家充满了敬意。这本书让我意识到,物理学并非遥不可及,它就隐藏在我们周围的每一个角落,等待我们去发现和理解。它改变了我看待世界的方式,让我对曾经习以为常的现象产生了新的好奇心,想要更深入地去探究背后的原理。

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《The World of Physics》以其卓越的叙事能力和深刻的见解,为我打开了一扇通往物理学殿堂的大门。这本书的语言风格极其优雅且富有诗意,即使是最复杂的物理概念,在作者的笔下也变得如同散文诗一般流畅动人。我尤其被书中对“引力”的描写所吸引。作者并没有仅仅停留在牛顿的苹果上,而是深入探讨了爱因斯坦的广义相对论,将引力描绘成时空弯曲的结果。他用“织布机”的比喻,形象地说明了质量如何扭曲时空,而物体则沿着弯曲的时空路径运动。这种解释让我对引力的理解不再是简单的“拉力”,而是一种更深刻、更本质的宇宙属性。书中还对“黑洞”进行了详细的阐述,作者不仅解释了黑洞的形成过程和奇点,还探讨了黑洞对时空的影响,以及科学家们如何通过观测来研究它们。我记得其中一段关于“霍金辐射”的描述,作者用一种略带悲伤又充满敬意的语调,讲述了霍金博士在黑洞研究上的贡献,以及他本人与疾病的抗争。这种将科学探索与人类精神融为一体的写作方式,让我深受感动。这本书让我体会到,物理学不仅仅是冷冰冰的数字和公式,它更是关于宇宙、关于生命、关于我们自身存在意义的深刻追问。

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《The World of Physics》这本书给我带来的最深刻的感受,是一种“颠覆性”的认知体验。它不仅仅是简单地传授知识,更重要的是它挑战了我长期以来对物理世界的固有认知,迫使我去重新审视和思考。我一直对“量子纠缠”这个概念感到非常困惑,它听起来就像是科幻小说中的情节。然而,作者用非常清晰且富有逻辑的语言,解释了量子纠缠是如何发生的,以及它在量子计算和量子通信等领域所展现出的巨大潜力。他甚至还引用了一些关于贝尔不等式的实验,来证明量子纠缠的非局域性,让我对这个现象有了更直观的认识。书中对“暗物质”和“暗能量”的讨论也让我印象深刻。作者坦诚地承认,我们对宇宙中绝大部分物质和能量的本质仍然一无所知,但同时他也介绍了科学家们正在进行的各种探测和研究,展现了科学探索的勇气和决心。这种对未知的坦诚,以及对科学探索精神的赞美,让我倍感振奋。这本书让我明白,科学的进步往往伴随着对未知领域的探索,而正是这些未知,驱动着我们不断向前。

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在我眼中,《The World of Physics》不仅仅是一本科普读物,更像是一本充满智慧的哲学之书。作者用一种非常独特且富有感染力的笔触,将物理学中最核心的原理和概念,与人类的思考方式和对世界的探索紧密地结合在一起。我尤其欣赏作者在讲解“不确定性原理”时所展现的深度。他并没有止步于海森堡的公式,而是深入探讨了这种不确定性对我们认知世界产生的根本性影响,以及它如何挑战了我们基于经典物理学形成的“确定性”的思维模式。作者提出的“观察者效应”更是让我深思,它不仅仅局限于量子力学,更像是一种对我们自身存在和认知的隐喻。书中还穿插了一些关于物理学史上的重大争论,比如关于光的波动说和粒子说的长期拉锯战,以及爱因斯坦与玻尔在量子力学解释上的分歧。这些历史性的辩论,不仅展现了科学发展的艰辛,更体现了人类对真理的不懈追求。作者对这些历史事件的解读,充满了洞察力,他能够抓住问题的关键,并将其以最易懂的方式呈现出来。读这本书,我感觉自己就像置身于一个思想的殿堂,与那些伟大的头脑进行着跨越时空的对话,每一次阅读都让我感到充实和振奋。

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作为一名对自然科学充满好奇心的普通读者,我一直在寻找一本能够清晰、生动地解释复杂物理概念的书籍。《The World of Physics》恰恰满足了我的这个愿望。这本书最让我印象深刻的是它独特的“故事化”讲解方式。作者并不是简单地罗列事实和公式,而是将物理学的发展历程融入到一个个引人入胜的故事中。我读到关于伽利略在比萨斜塔做实验的故事,关于爱因斯坦在思考相对论时的脑力激荡,甚至还读到了一些鲜为人知的物理学家的趣闻轶事。这些故事让物理学不再是冰冷的科学符号,而是充满了人情味和智慧的光芒。作者还善于运用类比和比喻,将抽象的物理概念变得易于理解。比如,在解释宇宙膨胀的时候,他将宇宙比作一个正在被吹大的气球,上面的星系就像气球表面的点,随着气球的膨胀,它们之间的距离也在不断增加。这种生动的比喻,让我在脑海中构建起了一个清晰的图像,从而更好地理解了宇宙的演化过程。书中对“熵”的解释也让我受益匪浅,作者用日常生活中一些简单的例子,比如房间会自然而然地变乱,而不是变得整洁,来解释熵增的原理,让我对这个看似深奥的概念有了全新的认识。这本书不仅丰富了我的科学知识,更重要的是,它点燃了我对科学探索的热情,让我对这个世界的运行方式充满了敬畏和好奇。

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