費曼物理學講義 II：電磁與物質 4：電磁場能量動量、折射與反射 [The Feynman Lectures on Physics, the Definitive Edition Volume 2] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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理查．費曼（Richard P. Feynman），羅伯．雷頓（Robert B. Leighton），馬修．山德士（Matthew Sands） 著，李精益，吳玉書 译

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出版社： 天下遠見出版股份有限公司

ISBN：9789862164761

版次：1

商品编码：16006786

包装：平装

外文名称：The Feynman Lectures on Physics, the Definitive Edition Volume 2

开本：25開

出版时间：2010-01-29

用纸：胶版纸

页数：237

正

内容简介

英文版印行超過一百五十萬套
已翻譯成十幾國文字
從化學反應到生命現象，從電力系統、電視廣播、到行動通訊科技，都必須透過電磁學來瞭解，就讓費曼帶領我們探究電磁學的世界。
本書的內容囊括：
場能量與場動量：場能量守恆與場動量守恆不能分開考慮，因為在相對論中，它們是同一個四維向量方程式的不同面向。
晶體：眾多原子以某個特定圖樣，在空間中重複排列。
空腔共振器：高頻率下的共振電路，可由場在其中共振的空腔來替代。
緻密材料的折射：原子中的電荷除了受到入射波的驅動之外，還受到材料中所有其他原子的輻射波的影響。
表面反射：表面反射的振幅純然是一種「表面性質」，完完全全由表面的結構決定，不像折射率是由材料的性質所決定。
《費曼物理學講義》共有三大卷，展現了最偉大的物理教師——費曼博士的獨到見解，以及縱覽物理學的非凡功力。第II卷的主題為電磁與物質，共有五冊，第4冊著重於電磁場能量動量、折射與反射等相關主題，例如：場能量與場動量、電磁質量、晶體、緻密材料的折射、表面反射。

作者简介

理查．費曼 Richard P. Feynman
1918年，費曼誕生於紐約市布魯克林區，1942年，從普林斯頓大學取得博士學位。第二次世界大戰期間，他曾在美國設於新墨西哥州的羅沙拉摩斯（Los Alamos）實驗室服務，參與研發原子彈的曼哈坦計畫（Manhattan Project），當時雖然年紀很輕，卻已經是計畫中的重要角色。隨後，他任教於康乃爾大學以及加州理工學院。1965年，由於費曼在量子電動力學的成就，與朝永振一郎（Sin-Itiro Tomonaga）、許溫格（Julian Schwinger）兩人，共同獲得該年度的諾貝爾物理獎。費曼博士為量子電動力學理論解決了不少問題，同時他首創了一個解釋液態氦超流體現象的數學理論。之後，他跟葛爾曼（Murray Gell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如貝他衰變），做了許多奠基工作。後來數年，費曼成為發展夸克（quark）理論的關鍵人物，提出了在高能量質子對撞過程中的成子（parton）模型。在這些重大成就之外，費曼博士把一些基本的新計算技術跟記法，介紹給了物理學。其中包括幾乎無所不在的費曼圖，因而改變了基礎物理觀念化與計算的過程，成為可能是近代科學史上，最膾炙人口的一種表述方式。費曼是一位非常能幹有為的教育家，在他一生所獲多得數不清的各式各樣獎賞中，他特別珍惜1972年獲得的厄司特杏壇獎章（Oersted Medal for Teaching）。《費曼物理學講義》一書最初發行於1963年，當時有位《科學美國人》雜誌的書評稱該書為「……真是難啃，但是非常營養，尤其是風味絕佳，為二十五年來僅見！是教師及最優秀入門學生的指南。」為了增長一般民眾的物理知識，費曼博士寫了一本《物理之美》（The Character of Physical Law）以及《量子電動力學》（Q.E.D.: The Strange Theory of Light and Matter）。他還寫下一些專精的論著，成為後來物理學研究者與學生的標準參考資料跟教科書。費曼是一位建設性的公眾人物。幾乎家喻戶曉他參與「挑戰者號」太空梭失事調查工作的事跡，尤其是他當眾證明橡皮墊圈不耐低溫的那一幕，是一場非常優雅的即席實驗示範，而他所使用的道具不過冰水一杯！比較鮮為人知的事例，是費曼博士於1960年代中，在加州大學課程委員會任上所做的努力，他非常不滿當時教科書之庸俗平凡。僅僅重複敘說費曼一生中，於科學上與教育上的無數成就，並不足以說明他這個人的特色。正如任何讀過他即使最技術性著作的人都知道，他的作品裡外都散發著他鮮活跟多采多姿的個性。在物理學家正務之餘，費曼也曾把時間花在修理收音機、開保險櫃、畫畫、跳舞、表演森巴小鼓、甚至試圖翻譯馬雅古文明的象形文字上。他永遠對周圍的世界感到好奇，是位一切都要積極嘗試的模範人物。費曼於1988年2月15日在洛杉磯與世長辭。羅伯．雷頓 Robert B. Leighton
1919年生。加州理工學院學士、碩士，1947年從該校取得物理博士學位。然後留在加州理工學院研究、任教，直到1990年退休，整個學術生涯都在這所學校度過。他參與了許多領域的研究，除了粒子物理的基礎研究，也曾帶建造計火星探測器，還為幾個天文台設計強大的望遠鏡。1997年因神經疾病去世。馬修．山德士 Matthew Sands
1919年生。克拉克大學學士，萊斯大學碩士，1948年從麻省理工學院獲得物理博士學位。隨後於麻省理工學院任教，1950年到加州理工學院，1969年再到加州大學聖克魯．分校教學與研究，直到1985年退休。這期間曾帶領史丹福直線加速器中心的建造工作。退休之後，仍積極投入中小學的教育事務李精益
美國德州大學奧斯汀分校物理博士，現任文藻外語學院通識教育中心副教授。吳玉書
加州理工學院物理博士，現任清華大學電子工程研究所教授。

精彩书评

“費曼是理論物理學家加上馬戲團的吆喝招徠員的一個不可思議的組合。各式各樣的肢體語言與聲效，能用的全給他用上啦！”
--《紐約時報》
“當上課鈴一響，費曼就準時開講。每一堂課都是仔細籌劃的一場戲……通常先有一段介紹，然後推演，接下來是高潮，最後是大結局。而他能精準掌握時間，最讓人驚嘆佩服，通常他都能在一小時完畢的那一剎那剛好講完，過早或超過一分鐘以上的狀況極為罕見……但最大的樂趣在於親眼目睹，原來一長串的點子如何推演出來，既清楚易懂又富有格調。”
--本書作者之一／山德士

目录

第27章 場能量與場動量
27-1 局域守恆
27-2 能量守恆與電磁學
27-3 電磁場中的能量密度與能流
27-4 場能量的不確定性
27-5 能流實例
27-6 場動量
第28章 電磁質量
28-1 點電荷的場能量
28-2 運動電荷的場動量
28-3 電磁質量
28-4 電子作用於自身的力
28-5 修正馬克士威理論的嘗試
28-6 核力場
第29章 電荷在電場與磁場中的運動
29-1 均勻電場或磁場中的運動
29-2 動量分析
29-3 靜電透鏡
29-4 磁透鏡
29-5 電子顯微鏡
29-6 加速器導向場
29-7 交變梯度聚焦
29-8 在交叉的電場與磁場中的運動
第30章 晶體內部的幾何結構
30-1 晶體內部的幾何結構
30-2 晶體內的化學鍵
30-3 晶體的成長
30-4 晶格
30-5 二維系統的對稱性
30-6 三維系統的對稱性
30-7 金屬的強度
30-8 錯位與晶體成長
30-9 布拉格—奈伊晶體模型
第31章 張量
31-1 極化張量
31-2 張量分量的轉換
31-3 能量橢球
31-4 其他張量；慣性張量
31-5 外積
31-6 應力張量
31-7 更高階的張量
31-8 電磁動量的四維張量
第32章 緻密材料的折射率
32-1 物質的極化
32-2 介電材料裡的馬克士威方程
32-3 介電材料裡的波動
32-4 複數折射率
32-5 混合物質的折射率
32-6 金屬物質裡的波動
32-7 低頻與高頻近似；趨膚深度與電漿頻率
第33章 表面反射
33-1 光的反射與折射
33-2 緻密物質裡的波
33-3 邊界條件
33-4 反射波與透射波
33-5 金屬表面的反射
33-6 全內反射

前言/序言

《费曼物理学讲义 III：量子力学》导读：量子世界的奇妙旅程 聚焦核心概念，构建坚实基础，深入探究微观实在的本质 《费曼物理学讲义》系列是理查德·费曼这位传奇物理学家洞察力与非凡教学技艺的结晶。如果说第一卷奠定了经典力学和热学的坚实基础，第二卷（特别是电磁学部分）清晰地描绘了宏观世界的规律，那么《费曼物理学讲义 III：量子力学》则带领读者毅然决然地踏入现代物理学的核心领域——那个充满了概率、不确定性与深刻哲学意味的微观世界。 本书并非传统意义上的教科书，它更像是一场由费曼亲自引领的、充满洞察力的思想漫步。费曼不拘泥于繁复的数学推导，而是着重于物理图像的建立和对基本原理的深刻理解。对于初次接触量子力学的学习者而言，它提供了一种直观且充满启发性的视角；对于已经具备一定基础的研究者而言，它提供的独特见解和类比，能帮助他们重新审视那些习以为常的概念。 第一部分：概率与量子态的初步探索 本书的开篇便直奔量子力学的核心挑战：概率的引入。费曼避开了早期物理学家在氢原子模型上的纠缠，直接引入了量子力学最根本的工具——波函数和叠加原理。 （一）量子力学的基本假设与实验基础： 费曼从著名的双缝实验（Double-slit Experiment）开始，这是理解量子行为的基石。他没有简单地描述实验现象，而是深入剖析了“粒子”与“波”在量子层面如何交织，以及观测行为如何不可避免地干预了被观测对象的真实状态。这里强调的是，量子世界的“结果”是以概率分布的形式出现的，而不是确定性的轨迹。 （二）波函数与概率幅： 读者将学习到如何用数学对象——波函数（$Psi$）来描述一个量子系统的状态。费曼清晰地解释了波函数本身不是概率，而是概率幅（Probability Amplitude），其模的平方才对应于实际可测量的概率。这种抽象的引入，为后续处理更复杂的系统打下了数学和概念上的基础。 （三）算符与可观测量的对应关系： 量子力学中，物理量（如位置、动量、能量）不再是简单的变量，而是需要用算符（Operators）来表示。本书详细介绍了如何通过这些算符来提取系统的可观测信息。这种代数结构（线性代数在物理中的应用）是理解量子力学精确预测能力的关键。 第二部分：角动量、自旋与对称性 在理解了基本概率框架后，费曼将重点转向了粒子的内在属性，特别是角动量（Angular Momentum）和自旋（Spin）。 （一）角动量的量子化： 费曼以一种非常直观的方式处理了角动量的量子化问题。他展示了角动量算符（$L_x, L_y, L_z$）之间特殊的对易关系，并由此推导出角动量的大小和某一特定方向上的分量（通常是 $L_z$）只能取分立的、量化的数值。这种量子化的概念，是经典物理学中完全缺失的要素，它深刻地解释了原子能级的稳定性。 （二）自旋的引入： 自旋是纯粹的量子力学现象，没有直接的经典对应物。费曼巧妙地将自旋视为一种内在的角动量，并介绍了泡利矩阵（Pauli Matrices）。通过对二分量系统（如电子的上下自旋态）的分析，读者可以领略到如何用矩阵代数来处理具有“内部自由度”的量子系统。自旋的引入，为理解化学键、磁性等现象奠定了理论基础。 （三）对称性与守恒定律： 费曼对物理学原理的尊重体现在他对对称性（Symmetry）的强调上。他将诺特定理（Noether's Theorem）——虽然可能没有直接在书中完整推导，但其思想贯穿始终——引入到量子框架中。对称性不仅是美学上的要求，更是物理定律的内在结构。例如，空间和平移对称性对应于动量守恒，时间平移对称性对应于能量守恒。这种对结构美的洞察，是费曼教学的一大特色。 第三部分：多粒子系统与微观实在的挑战 当系统包含多个粒子时，量子力学的复杂性呈指数级增长。本书的后半部分深入探讨了多粒子系统的独特行为，以及由此引发的深刻哲学问题。 （一）全同粒子与统计力学： 费曼强调，在量子世界中，全同粒子（Identical Particles）是不可区分的。这种不可区分性导致了两种根本不同的统计行为：玻色子（Bosons）和费米子（Fermions）。 费米子（如电子）： 它们服从泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle），这是原子核外电子排布和化学元素周期性的根本原因。 玻色子（如光子）： 它们可以占据同一量子态，这是激光和超流现象的基础。 费曼通过对这些统计特性的讨论，清晰地展示了量子力学如何从根本上解释了物质的宏观性质（如固体结构、材料的导电性等）。 （二）对量子力学诠释的探讨： 费曼从不回避量子力学带来的概念困境。在描述完数学工具后，他引导读者思考“测量问题”和“实在的本质”。本书并未提供一个最终的、统一的答案，而是鼓励读者去接受量子力学所揭示的内在的随机性与非定域性（Non-locality）。他通过对EPR佯谬等思想实验的探讨，邀请读者直面量子力学最令人困惑但又最成功的方面。 总结：超越公式的理解 《费曼物理学讲义 III：量子力学》的价值，不在于它能提供最详尽的数值计算方法，而在于它能够构建起一座连接抽象数学符号与我们所体验的物质世界的坚实桥梁。费曼以他特有的幽默感和深刻的物理直觉，将量子力学的奇异性转化为可以被把握的洞察。阅读本书，是培养一种“费曼式”的物理思维——即用最基本、最简洁的原理去理解最复杂的现象，并勇于接受自然界可能比我们日常经验更加怪异的这一事实。它是一部引导我们探索微观宇宙、挑战我们对“实在”认知的必读之作。

评分☆☆☆☆☆

读《费曼物理学讲义》II：电磁与物质 4：电磁场能量动量、折射与反射，对我来说，更像是一次思维的洗礼。我一直在探索物理学各个分支的内在联系，而电磁学无疑是其中至关重要的一环。这本书的标题——“电磁场能量动量、折射与反射”，触及了我一直以来深感困惑的几个核心问题。我特别想知道，费曼教授会如何解释电磁场中能量和动量是如何存在的，以及它们是如何相互关联的。这不仅仅是抽象的理论，更是理解宇宙运行机制的关键。对于“折射与反射”，我期待他能给出超越教科书的洞见，让我们明白光为何会沿着特定的路径传播，以及这些现象背后蕴含的物理原理。我脑海中还在回荡着他之前章节中关于“磁场”的阐述，那种将磁力线形象化，并赋予其物理意义的方式，让我对这个看似无形的力有了更深的理解。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的传递，更是一种思维的启迪，一种对未知世界不断探索的激励。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚开始接触《费曼物理学讲义》的第二卷，这本“电磁与物质 4：电磁场能量动量、折射与反射”对我来说，更像是一次充满挑战却又令人兴奋的探索。我一直对宏观的电磁现象，比如光如何与物质发生相互作用，是如何被折射和反射的，感到好奇。这本书的标题直接点出了这些关键概念，所以我相信它能为我揭开其中的奥秘。我期待着费曼教授如何将抽象的数学语言转化为生动形象的物理图像，尤其是在讲解“能量动量”这个核心概念时，我希望他能像他一贯的那样，从最基本、最直观的原理出发，让我们感受到能量在电磁场中的流动和传递。之前我读过一些物理学入门书籍，虽然也涉及电磁学，但总觉得缺少一些“灵魂”。费曼教授的风格，那种打破常规、充满启发性的讲解方式，是我一直所向往的。我希望这本书能让我对“光”这个我们日常生活中司空见惯的现象，产生全新的认识，理解它的本质，以及它在各种光学器件中扮演的角色。我还在思考他之前章节中关于“电容”和“电感”的阐述，那种将看似独立的元件联系起来，形成一个完整电路系统的思路，给了我很大的启发。

评分☆☆☆☆☆

这套《费曼物理学讲义》确实是一部传奇之作，我一直以来都对物理学抱有浓厚的兴趣，而费曼教授的名字更是如雷贯耳。我手上这本 II：电磁与物质 4 卷，尽管我还没完全深入其中，但光是翻阅目录和一些章节的开头，就能感受到它独特的魅力。我尤其期待的是它对“电磁场能量动量”的阐述，总是觉得这部分内容是理解整个电磁学体系的基石，不知道费曼教授会以怎样一种直观而又深刻的方式将其剖析开来。而且，他对于“折射与反射”的讲解，也必然不会是教科书式的平铺直叙，我猜想其中一定会有许多基于现实世界的精彩类比和独特的视角，能够帮助我们打破思维定势，真正理解光波的传播规律。我还在回味他之前章节中关于“电荷和电场”的讲解，那种将复杂问题简单化，又在简单中蕴含深邃智慧的能力，着实令人惊叹。我非常喜欢费曼教授在讲解中时不时插入的那些充满哲学思考的片段，这让我觉得学习物理不仅仅是掌握公式和理论，更是在探索宇宙的奥秘，拓展思维的边界。这本书无疑是我物理学学习道路上的重要伙伴，我迫不及待地想要沉浸其中，与费曼教授一同遨游在电磁学的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

我刚刚开始翻阅《费曼物理学讲义》的第二卷，这本“电磁与物质 4：电磁场能量动量、折射与反射”是我一直以来都非常期待的部分。我始终觉得，对于电磁场的理解，其核心在于能量和动量的概念，而费曼教授在这一方面的阐述，我深信一定能给我带来前所未有的启发。我迫切地希望了解他如何将这些抽象的概念，通过他独有的方式，变得生动易懂，甚至可能带有一些出人意料的类比。至于“折射与反射”，我一直认为这是一个理解光行为的关键，而费曼教授的讲解，我相信一定能够让我摆脱对这些现象的肤浅认识，深入到其背后更本质的物理原理。我还在回味他之前章节中关于“电路”的讲解，那种将复杂的电路系统分解成简单元件，并一步步分析其行为的方式，给了我很大的信心。这本书不仅仅是在传授知识，更是在激发我们对物理世界的好奇心，鼓励我们去思考，去探索，去发现隐藏在现象背后的规律。

评分☆☆☆☆☆

对于《费曼物理学讲义》的 II：电磁与物质 4：电磁场能量动量、折射与反射，我最深的感受是它不愧为物理学的经典之作。尽管我还没有完全读完，但仅仅是浏览和初步接触，就已经被费曼教授独特的教学风格深深吸引。他处理“电磁场能量动量”的方式，我猜想一定不是那种枯燥的推导，而是会从最根本的物理直觉出发，让我们理解能量和动量在电磁场中的意义。我一直认为，只有理解了这些基本概念，才能真正把握更复杂的电磁现象。而对于“折射与反射”的讲解，我非常期待他能够像变魔术一样，把光的行为解释得既严谨又充满趣味。我相信他一定会有一些独到的见解，能够让我们从全新的角度去看待镜子里的影像，或者水中的筷子为什么会“弯曲”。我还在琢磨他之前章节里关于“静电场”和“电势”的讲解，那种将复杂的场论用简单的几何类比来理解的方法，让我大开眼界。这本书不只是提供知识，更是在培养一种思考物理问题的方式，一种对自然现象的好奇心和探索欲。