物理中的理论概念（第2版） [Theoretical Concepts in Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 朗格（Longair M.S.） 著

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• 理论
• 物理概念

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510078569

版次：1

商品编码：11582543

包装：平装

外文名称：Theoretical Concepts in Physics

开本：16开

出版时间：2014-09-01

用纸：胶版纸

页数：569

正文语种：英文

内容简介

　　The inspiration for this book was a course of lectures which I delivered between 1977 and 1980 to undergraduates about to enter their final year in Physics and Theoretical Physics at Cambridge. The aim of the course was to provide a survey of the nature of theoretical reasoning in physics, which would put them in a receptive frame of mind for the very intensive courses of lectures on all aspects of physics in the final year. The objectives of the course are described in the first chapter and concern issues about which I feel very strongly: students can go through an undergraduate course in physics without gaining an understanding of the insights, approaches and techniques which are the tools of the professional physicist, let alone an impression of the intellectual excitement and beauty o the subject. The course was intended as an alternative to the normal mode of presentation and was entitled Theoretical Concepts in Physics.

内页插图

目录

Preface and acknowledgements
1 Introduction
1.1 An explanation for the reader
1.2 How this book came about
1.3 A warning to the reader
1.4 The nature of physics and theoretical physics
1.5 The influence of our environment
1.6 The plan of the book
1.7 Apologies and words of encouragement
1.8 References

Case Study Ⅰ The origins of Newton's laws of motion and of gravity
1.1 Reference
2 From Ptolemy to Kepler-the Copernican revolution
2.1 Ancient history
2.2 The Copernican revolution
2.3 Tycho Brahe - the lord of Uraniborg
2.4 Johannes Kepler and heavenly harmonies
2.5 References
3 Galileo and the nature of the physical sciences
3.1 Introduction
3.2 Galileo as an experimental physicist
3.3 Galileo's telescopic discoveries
3.4 The trial of Galileo - the heart of the matter
3.5 The trial of Galileo
3.6 Galilean relativity
3.7 Reflections
3.8 References
4 Newton and the law of gravity
4.1 Introduction
4.2 Lincolnshire 1642-61
4.3 Cambridge1661-5
4.4 Lincolnshire 1665-7
4.5 Cambridge 1667-96
4.6 Newton the alchemist
4.7 The interpretation of ancient texts and the scriptures
4.8 London1696-1727
4.9 References
Appendix to Chapter 4: Notes on conic sections and central orbits
A4.1 Equations for conic sections
A4.2 Kepler's laws and planetary motion
A4.3 Rutherford scattering

Case Study Ⅱ Maxwell's equations
5 The origin of Maxwell's equations
5.1 How it allbegan
5.2 Michael Faraday - mathematics without mathematics
5.3 How Maxwell derived the equations for the electromagnetic field
5.4 Heinrich Hertz and the discovery of electromagnetic waves
5.5 Reflections
5.6 References
Appendix to Chapter 5: Useful notes on vector fields
A5.1 The divergence theorem and Stokes' theorem
A5.2 Results related to the divergence theorem
A5.3 Results related to Stokes' theorem
A5.4 Vector fields with special properties
A5.5 Vector operators in various coordinate systems
A5.6 Vector operators and dispersion relations
A5.7 How to relate the different expressions for the magnetic fields produced by currents
6 How to rewrite the history of electromagnetism
6.1 Introduction
6.2 Maxwell's equations as a set of vector equations
6.3 Gauss's theorem in electromagnetism
6.4 Time-independent fields as conservative fields of force
6.5 Boundary conditions in electromagnetism
6.6 Ampere's law
6.7 Faraday's law
6.8 The story so far
……
Case Study Ⅲ Mechanics and dynamics - linear and non-linear
Case Study Ⅳ Thermodynamics and statistical physics
Case Study Ⅴ The origins of the concept of quanta
Case Study Ⅵ Special relativity
Case Study Ⅶ General relativity and cosmology

前言/序言

聚焦于现代应用与前沿进展的物理学著作简介 书名： 现代物理学：从基础到前沿应用 (Modern Physics: From Fundamentals to Frontier Applications) 作者： [此处留空，假设作者为知名学者] 出版社： [此处留空，假设为专业学术出版社] --- 本书导言：跨越经典与量子的新视野 本书旨在为学习者和研究人员提供一个全面而深入的现代物理学框架，它超越了传统教科书对牛顿力学和麦克斯韦电磁学的纯粹回顾，直接切入20世纪至今物理学取得的革命性突破，并清晰地勾勒出这些理论如何驱动了当代科技的进步。我们认识到，在当今科学研究和工程实践中，对相对论、量子场论的基本原理、凝聚态物理的复杂现象以及宇宙学最新观测结果的掌握是至关重要的。因此，《现代物理学：从基础到前沿应用》的构建策略是：以严谨的数学推导为基石，以清晰的物理图像为引导，重点突出关键概念在实际问题解决中的应用能力。 第一部分：狭义与广义相对论的几何化描述 本书首先对爱因斯坦的狭义相对论进行了深入探讨，但重点不在于重复基础的洛伦兹变换推导，而是立即转向其在现代粒子物理学中的核心地位。我们详细分析了四维动量、能量-动量张量在散射过程中的应用，并引入了相对论性粒子探测器的工作原理。 随后，本书以一个专门的章节系统地介绍了广义相对论的几何基础。我们详尽阐述了黎曼几何的必要工具——度规张量、克里斯托费尔符号和黎曼曲率张量，并展示了爱因斯坦场方程的物理意义。关键在于，本书并未止步于求解史瓦西解，而是将重点放在了现代天体物理学中的实际应用：黑洞的视界动力学、引力波的产生机制（采用后牛顿近似的简化模型）以及引力透镜效应在暗物质分布研究中的应用。我们通过对 LIGO 和 Virgo 观测数据的简要分析，使读者直观理解理论预测如何被实验证实。 第二部分：量子力学的深化与量子信息的基础 量子力学部分，本书采纳了路径积分表述作为连接量子力学与量子场论的桥梁。在详细回顾了薛定谔方程和海森堡绘景后，我们花费大量篇幅构建了费曼路径积分的半经典近似（WKB方法），并将其推广至处理势垒穿透和隧穿效应等非微扰问题。 重点转向量子信息科学：本书引入了量子比特的概念，并详细介绍了量子力学中不可或缺的纠缠（Entanglement）的数学描述，包括冯·诺依曼熵和纠缠熵。我们深入分析了贝尔不等式的物理意义及其对定域实在论的挑战。更进一步，本书提供了量子门操作（如Hadamard、CNOT门）的矩阵表示，并讨论了 Shor 算法和 Grover 算法的核心思想，而非仅仅停留在数学形式上。对量子退火和变分量子本征求解器（VQE）等新兴计算范式的介绍，使本书紧密贴合当前的计算物理前沿。 第三部分：粒子物理学的标准模型与超越 本书对粒子物理学的处理侧重于规范场论的构造。我们从拉格朗日量密度出发，详细推导了电磁相互作用的规范不变性，并系统阐述了电弱统一理论中 $SU(2)_L imes U(1)_Y$ 规范群的引入，以及希格斯机制如何赋予规范玻色子（W和Z玻色子）质量，同时保持了规范不变性。 我们提供了一套完整的费曼规则的概述，并将其应用于计算一个简单的过程中——例如，电子-正电子湮灭到两个光子。书中对强相互作用（QCD）的描述，突出了渐近自由和夸克禁闭这两个核心特性，并解释了它们是如何通过非阿贝尔规范理论（$SU(3)$ 色对称群）自然产生的。此外，本书还探讨了标准模型之外的物理学（BSM），包括中微子振荡的微观机制、超对称性（SUSY）的基本概念以及对大统一理论（GUTs）的初步展望。 第四部分：凝聚态物理中的拓扑现象与新兴材料 在凝聚态物理领域，本书避免了对传统固体物理中晶体结构和能带理论的冗长重复，而是直接聚焦于现代研究热点。我们从紧束缚模型出发，迅速过渡到拓扑绝缘体的描述。通过分析二维电子气模型中的久德勒-哈拉尔德（Haldane）模型，本书清晰地展示了陈（Chern）数作为拓扑不变量的物理意义，并解释了拓扑霍尔效应的观测基础。 书中专门章节讨论了量子霍尔效应（包括分数量子霍尔效应）的朗道能级图像，并引入了准粒子概念。对于超导现象，本书侧重于BCS理论的 Ginzburg-Landau 唯象描述，并探讨了高温度超导材料中存在的未解之谜。对石墨烯、拓扑半金属等新型二维材料的电子结构和独特输运特性的讨论，确保了本书内容的前沿性。 第五部分：现代宇宙学与暗物质/暗能量的探索 本书的最后一部分将理论物理学的应用扩展到宇宙学尺度。我们从弗里德曼方程出发，着重分析了在包含辐射、物质和宇宙学常数项时，宇宙演化的不同阶段。本书对暴胀理论（Inflation）的讨论，着重于其如何解决视界问题和平坦性问题，并解释了原初引力波和密度扰动谱的计算方法，这些是未来精确宇宙学观测（如 CMB 偏振测量）的核心目标。 在物质成分方面，本书详细考察了限制暗物质（CDM）模型的实验证据——包括旋转曲线、星系团的引力透镜效应，以及直接和间接探测实验的设计原理。对于暗能量，本书深入分析了 $Lambda$CDM 模型中宇宙学常数 $Lambda$ 的问题，并介绍了修正引力理论（如 $f(R)$ 理论）作为替代方案的初步思想。 总结：理论工具与未来展望 《现代物理学：从基础到前沿应用》是一本面向高年级本科生、研究生及专业研究人员的参考书。它假定读者已具备扎实的经典物理基础，旨在提供一个统一的、高阶的理论工具箱，用以解决当代物理学中最具挑战性的问题。本书的结构精心设计，强调理论框架之间的内在联系——例如，相对论在量子场论中的必要性，以及拓扑概念在凝聚态和宇宙学中的统一性体现。阅读本书，将使读者不仅理解物理定律的“是什么”，更能掌握“如何用”这些前沿理论来探索未知的自然界。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够帮助我“建立物理学思维”的书，而《物理中的理论概念（第2版）》似乎正是这样一本。它不直接给出答案，而是引导你去思考，去探索。我非常好奇书中是如何处理一些“反直觉”的物理概念的，比如量子叠加态或者时间膨胀。我们日常的经验往往会成为理解这些概念的障碍，我希望这本书能提供有效的“桥梁”，帮助我跨越这种认知鸿沟。我关注的是它是否能教会我如何像一个物理学家那样去思考问题：如何提出假设，如何设计实验（即使是思想实验），如何分析数据，以及如何解释结果。这本书能否成为我的“思维教练”，帮助我培养出一种更具批判性和分析性的物理学视角？我期待在阅读过程中，能够不断地被书中提出的问题所激发，从而主动地去探索和学习。

评分☆☆☆☆☆

我对于《物理中的理论概念（第2版）》的预期，更多地在于它能否帮助我“融会贯通”。很多时候，我们在学习物理时，会遇到一个又一个独立的知识点，例如牛顿定律、能量守恒、电磁感应等等。但这些知识点之间究竟有着怎样的内在联系？它们是否都源于某个更根本的原理？本书的书名“理论概念”就暗示了它将致力于解答这些问题。我希望这本书能够帮助我跳出知识点的束缚，去把握物理学的宏观结构和逻辑体系。当我对一个物理现象感到困惑时，我希望这本书能让我联想到相关的理论概念，从而找到解释的方向。它是否能提供一种新的视角，让我能够从不同的角度去审视和理解那些熟悉的物理定律？我期待的是一种“举一反三”的学习体验，而不是简单地记忆和套用。如果这本书能让我真正感受到物理学的“一体性”，那将是我最大的收获。

评分☆☆☆☆☆

拿到《物理中的理论概念（第2版）》时，我脑海中闪过许多疑问。这本书到底会涉及哪些“理论概念”？它们是涵盖了从经典力学到量子力学、相对论的全部内容，还是会侧重于某个特定的领域？我更关注的是，它是否能够帮助我理解这些理论概念的“灵魂”，即它们背后的思想实验、数学框架以及所解决的物理问题。我希望这本书能让我不再是那个只会解题的“公式人”，而是能真正理解“为什么”这样做，以及“为什么”这个理论是有效的。如果书中能提供一些经典的例证，通过具体的物理情境来阐释抽象的理论概念，那就再好不过了。我甚至期待它能引发我对某些物理学未解之谜的思考，让我感受到物理学仍在不断前进的活力。总而言之，我希望这本书能够成为我通往更深层次物理学理解之路上的重要启迪。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《物理中的理论概念（第2版）》，还没来得及深入研读，但光是翻看目录和前言，就已经让我对接下来的阅读充满了期待。这本书的书名本身就非常有吸引力，它承诺的不仅仅是知识的罗列，而是要带领读者去理解那些支撑起整个物理大厦的“理论概念”。这一点非常重要，因为很多时候，我们学习物理只是机械地记忆公式和解题技巧，却很少去追问这些公式背后究竟蕴含着怎样的思想，又是如何一步步演化形成的。本书的第二版，意味着在第一版的基础上，内容经过了打磨和更新，相信会更加完善和贴合当今物理学的发展。我尤其好奇书中对于不同理论之间联系的探讨，物理学并非孤立的学科，从经典力学到量子力学，再到相对论，这些理论是如何相互关联、相互启发的？是像链条一样环环相扣，还是像树木一样枝繁叶茂，有着共同的根基？这本书能否为我揭示这些“隐藏的脉络”？作为一名对物理有浓厚兴趣的读者，我渴望能通过这本书，构建起一个更系统、更深刻的物理学认知框架，而不仅仅是停留在表面。

评分☆☆☆☆☆

这本《物理中的理论概念（第2版）》给我的第一印象是，它似乎更像是一次智识的旅程，而非枯燥的教科书。我喜欢它那种循序渐进的讲解方式，仿佛一位经验丰富的向导，带着你穿越概念的迷雾，抵达清晰的彼岸。我注意到书中对一些核心概念的解释，并非直接给出定义，而是从历史的视角出发，讲述了这些概念是如何被发现、被修正、被不断完善的。这种方式极大地激发了我对物理学发展脉络的好奇心。我常常会想，那些伟大的物理学家们，在面对未知的世界时，是如何思考的？他们是如何将抽象的数学语言与真实的物理现象联系起来的？这本书能否让我感受到那种“拨开云雾见月明”的顿悟时刻？尤其是在面对一些看似难以理解的现代物理学概念时，例如量子纠缠或者时空弯曲，我希望能通过这本书，找到理解它们的“钥匙”，而不是仅仅被动的接受。对于那些希望深入理解物理学本质的读者来说，这本书的价值不言而喻。

评分☆☆☆☆☆

好书，有点重，别的都好

评分☆☆☆☆☆

好！！！！！！！！！！

评分☆☆☆☆☆

The inspiration for this book was a course of lectures which I delivered between 1977 and 1980 to undergraduates about to enter their final year in Physics and Theoretical Physics at Cambridge. The aim of the course was to provide a survey of the nature of theoretical reasoning in physics, which would put them in a receptive frame of mind for the very intensive courses of lectures on all aspects of physics in the final year.

评分☆☆☆☆☆

刚买到，之前一直缺货。英文影印版，原滋原味。

评分☆☆☆☆☆

好书，有点重，别的都好

评分☆☆☆☆☆

很好的理解才行，理论物理学通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。丰富的想像力、精湛的数学造诣、严谨的治学态度，这些都是成为理论物理学家需要培养的优良素质。例如，在十九世纪中期，物理大师詹姆斯·麦克斯韦觉得电磁学的理论杂乱无章、急需整合。尤其是其中许多理论都涉及超距作用（action at a distance）的概念。麦克斯韦对于这概念极为反对，他主张用场论来解释。例如，磁铁会在四周产生磁场，而磁场会施加磁场力于铁粉，使得这些铁粉依著磁场力的方向排列，形成一条条的磁场线；磁铁并不是直接施加力量于铁粉，而是经过磁场施加力量于铁粉

评分☆☆☆☆☆

很不错的一本书，就是略贵。

评分☆☆☆☆☆

很好的理解才行，理论物理学通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。丰富的想像力、精湛的数学造诣、严谨的治学态度，这些都是成为理论物理学家需要培养的优良素质。例如，在十九世纪中期，物理大师詹姆斯·麦克斯韦觉得电磁学的理论杂乱无章、急需整合。尤其是其中许多理论都涉及超距作用（action at a distance）的概念。麦克斯韦对于这概念极为反对，他主张用场论来解释。例如，磁铁会在四周产生磁场，而磁场会施加磁场力于铁粉，使得这些铁粉依著磁场力的方向排列，形成一条条的磁场线；磁铁并不是直接施加力量于铁粉，而是经过磁场施加力量于铁粉

评分☆☆☆☆☆

The inspiration for this book was a course of lectures which I delivered between 1977 and 1980 to undergraduates about to enter their final year in Physics and Theoretical Physics at Cambridge. The aim of the course was to provide a survey of the nature of theoretical reasoning in physics, which would put them in a receptive frame of mind for the very intensive courses of lectures on all aspects of physics in the final year.