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刘扬正 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040416459

商品编码：28643371996

包装：平装

开本：16

出版时间：2015-02-01

内容介绍
基本信息

书名：	物理学及其工程应用(上)
作者：	刘扬正//张伟强	开本：
YJ：	34.5	页数：
现价：	见1；CY=CY部	出版时间	2015-02-01
书号：	9787040416459	印刷时间：
出版社：	高等教育出版社	版次：
商品类型：	正版图书	印次：

内容提要 作者简介 精彩导读 目录
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《宇宙的织锦：从基本粒子到宏观世界的奥秘》 本书并非一本普通的物理学教科书，它是一次深度探索，一次对构成我们存在之基石的追寻，一次对那些塑造了我们所见所感之世界的普适规律的揭示。它将带领您穿越微观粒子世界的奇诡，感受量子力学的颠覆性，然后逐步攀升，触及经典力学那精准的机械之舞，直至宏观宇宙的壮丽图景。这是一场关于秩序与混沌、确定与概率、运动与平衡的交响曲，而物理学，正是解读这宇宙织锦的密钥。 第一篇：微观世界的基石——量子之舞 在本书的第一部分，我们将潜入那个肉眼无法企及的尺度，一个由基本粒子构筑的令人着迷的领域。您将接触到构成物质的最小单元，例如构成原子核的质子和中子，以及围绕着原子核运转的电子。但故事远不止于此。我们将深入探索那些比质子和中子更为基础的粒子，如夸克和轻子，了解它们是如何通过基本力的相互作用而组合成我们熟悉的物质。 量子力学，这门现代物理学的支柱，将成为我们探索微观世界的向导。您将了解到，在这个尺度上，我们熟悉的宏观世界的直觉常常失效。粒子不再是简单的点，而是具有波粒二象性的奇特实体。一个电子，既可以是围绕原子核运动的粒子，也可以是弥散开来的概率波。这种波粒二象性是量子世界的核心特征，它解释了许多在经典物理学中难以理解的现象，例如原子光谱的离散性。 我们将探讨量子叠加态的概念，即一个粒子可以同时处于多种状态的奇特现象。就像薛定谔的猫，在被观察之前，它同时处于“活”与“死”的叠加状态。这种不确定性并非由于我们观测手段的不足，而是量子世界本身的内在属性。同时，您还将了解到量子纠缠，一种比任何经典关联都更为深刻的联系。两个或多个粒子，即使相隔遥远，它们的状态也能瞬间相互影响，仿佛拥有某种“心灵感应”。爱因斯坦曾称之为“幽灵般的超距作用”，它挑战了我们对空间和时间的理解。 本书将深入剖析量子力学的基本原理，如海森堡不确定性原理，它表明我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量。这种根本性的限制，揭示了微观世界固有的模糊性，与我们对宏观世界精确测量的期待截然不同。您还将了解量子场论，这是描述基本粒子及其相互作用的更为完备的理论框架。在这个框架下，粒子被视为量子场的激发，而力则通过交换基本粒子（如光子、胶子、W/Z玻色子）来传递。 第二篇：宏观世界的秩序——经典力学的智慧 当我们将目光从微观世界移开，转向我们日常所见的宏观世界时，经典力学便展现出其强大的解释力。本书的第二部分将详细阐述牛顿力学的基石——三大运动定律。 第一定律，惯性定律，告诉我们，除非受到外力的作用，否则物体将保持静止或匀速直线运动的状态。这解释了为什么在行驶的汽车突然刹车时，您会向前倾倒，也解释了为什么太空中的卫星在不受阻力的情况下会沿着直线永恒地运动下去。 第二定律，加速度定律，即著名的F=ma，揭示了力、质量与加速度之间的定量关系。它告诉我们，施加在物体上的力越大，其产生的加速度就越大；物体的质量越大，产生相同的加速度所需的力也就越大。这个简洁而强大的公式，是理解一切机械运动的出发点，从行星的轨道到车辆的加速，无不遵循此法则。 第三定律，作用与反作用定律，强调了力的对称性。每一个作用力都伴随着一个大小相等、方向相反的反作用力。当您推墙时，墙也在推您；火箭向下喷射燃气，燃气也向上推动火箭。这个定律揭示了力的相互性，是理解相互作用的关键。 本书将进一步拓展经典力学的应用范畴。您将深入了解功、能与动量守恒定律。能量守恒定律，这一物理学中最深刻的原理之一，断言在孤立系统中，能量的总量保持不变，它只会从一种形式转化为另一种形式，例如动能转化为势能，或者电能转化为热能。动量守恒定律则指出，在没有外力作用的系统中，系统的总动量也保持不变。这些守恒定律是解决复杂力学问题的强大工具，也是理解自然界中各种现象的重要基石。 我们还将探讨圆周运动、简谐振动等重要概念，理解周期性现象的数学描述。您将了解到万有引力定律，它解释了为何物体会下落，为何月球围绕地球旋转，为何行星围绕太阳运行。牛顿通过这个定律，将地球上的引力与天体运行的规律统一起来，这是科学史上一次伟大的综合。 第三篇：能量的流转与相变——热力学与统计物理 在微观与宏观世界之间，存在着一个描述系统整体行为的独特视角，那便是热力学。本书的第三部分将带领您领略能量的宏大叙事，以及物质在不同状态间的奇妙转变。 热力学第一定律，也就是能量守恒定律在热力学系统中的体现，它告诉我们，系统内能的改变等于外界传入的热量与对系统所做的功之和。这揭示了热量与功作为能量传递的两种方式，它们可以相互转化，但总能量是恒定的。 热力学第二定律，则是关于过程的不可逆性和熵的概念。它指出，在孤立系统中，熵（一个衡量系统无序度的物理量）总是趋于增加。这意味着，自然过程倾向于从有序走向无序，从能量集中走向能量分散。例如，热量总是自发地从高温物体流向低温物体，而不会反过来。这个定律对我们理解宇宙的演化方向，以及许多工程过程的效率限制至关重要。 我们将探讨热力学第三定律，它定义了绝对零度，并指出在绝对零度下，系统的熵达到最小值。尽管绝对零度难以达到，但它为我们理解物质在极低温下的行为提供了理论基础。 统计物理学，作为热力学的微观基础，将帮助我们理解宏观系统的集体行为是如何由大量微观粒子的随机运动产生的。您将了解到，像温度、压力这样的宏观量，实际上是大量粒子运动平均效应的体现。微观世界的随机性，通过统计规律，在宏观尺度上表现出规律性。我们将探讨麦克斯韦-玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布等统计分布，它们描述了不同类型的粒子在能量上的分布规律，并解释了许多物质的宏观性质，如导电性、导热性以及超导、超流等奇特现象。 第四篇：电磁波的涟漪——光与电的交织 光，究竟是什么？它是粒子还是波？物理学的发展史，正是不断回答这个问题的过程。本书的第四部分将深入探索电磁现象，揭示光作为电磁波的本质，以及电磁学在现代技术中的核心作用。 我们将从静电学和静磁学的基础开始，理解电荷的性质，库仑定律描述的电荷间的相互作用，以及磁场产生的来源。然后，我们将进入动态的电磁世界，了解电流是如何产生磁场，变化的磁场又是如何产生电场。法拉第电磁感应定律，这一发现，揭示了电与磁之间密切的相互转化关系，它是发电机和变压器等现代电力设备的基础。 麦克斯韦方程组，被誉为电磁学的“圣经”，它将所有已知的电磁学现象统一在一个简洁而优美的数学框架下。麦克斯韦通过他的方程预言了电磁波的存在，并计算出其传播速度，惊人地等于光速。这宣告了光的电磁本质，将光学与电磁学紧密地联系在一起。 您将了解到电磁波谱的广阔范围，从低频的无线电波，到可见光，再到高频的X射线和伽马射线。每种电磁波都具有独特的性质和应用，它们在通信、医疗、天文学等领域发挥着不可替代的作用。本书将探讨光的干涉、衍射和偏振等波动现象，它们是理解光本质的关键证据。同时，我们也将触及光的粒子性，即光子的概念，以及光电效应等现象，这预示着更深层次的量子理论。 第五篇：时空的结构与宇宙的演化——相对论与宇宙学 当我们将目光投向宇宙的极限，特别是那些以接近光速运动的物体，或者整个宇宙的起源和演化时，爱因斯坦的相对论便成为我们理解宇宙的全新框架。本书的第五部分将带您领略时空的奇妙结构，以及宇宙的宏大图景。 狭义相对论，建立在光速不变的原理之上，它颠覆了牛顿关于绝对时间和绝对空间的观念。您将了解到，时间和空间不再是独立的、绝对的背景，而是相互联系、相互依赖的统一体，即时空。高速运动的物体会经历时间膨胀和长度收缩，而静止的质量和能量可以相互转化，这是著名的质能方程E=mc²所揭示的。这个方程不仅解释了原子能的巨大威力，也为我们理解恒星的能量来源提供了关键线索。 广义相对论，则将引力描述为时空的弯曲。质量和能量会使它们周围的时空发生弯曲，而物体则沿着弯曲时空的“测地线”运动，这就是我们所感受到的引力。广义相对论成功地解释了水星近日点的进动、光线在引力场中的偏折，以及引力波的存在。它为我们理解黑洞、中子星等极端天体现象提供了理论基础。 最后，我们将把目光投向整个宇宙。本书将简要介绍大爆炸理论，这是目前最被广泛接受的宇宙起源模型。您将了解到宇宙的膨胀，宇宙背景辐射的存在，以及轻元素丰度的观测证据，这些都强有力地支持了大爆炸理论。同时，我们也将探讨宇宙的组成，包括普通物质、暗物质和暗能量，以及它们在宇宙演化中的作用。从微观粒子的不确定性，到宏观世界的秩序，从能量的流转，到光与电的交织，再到时空的结构与宇宙的演化，本书将为您呈现一幅幅壮丽的物理学画卷，让您深刻体会人类智慧探索自然奥秘的非凡旅程。

评分☆☆☆☆☆

从一个工程专业的学生角度来看，《物理学及其工程应用(上)》提供了一个非常独特且有价值的视角。很多时候，我们在课堂上学习的物理概念，往往是孤立的，很难看到它们在实际工程中的具体体现。而这本书恰恰弥补了这一不足。它不仅仅是一本物理学教材，更是一本“应用型”的物理学指南。书中大量的工程案例，都来自于真实的工业生产和技术发展，并且作者在讲解时，会清晰地指出相关的物理原理是什么，以及这些原理是如何被工程师们巧妙地应用到实际产品中的。例如，在讲解流体力学时，作者会深入分析飞机机翼的设计是如何利用伯努利原理来产生升力，以及船舶的形状如何影响其在水中的阻力。这些内容对于我理解学科知识的实用性，以及激发我未来在工程领域进行创新，都起到了非常重要的作用。书中对材料科学与物理学的结合的探讨，更是让我看到了跨学科研究的巨大潜力，也让我对未来的学习和工作有了更清晰的方向。这本书就像一座桥梁，将抽象的物理世界和具体的工程实践紧密地连接起来。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，刚拿到《物理学及其工程应用(上)》的时候，我有些犹豫，担心它会像许多教科书一样，充斥着晦涩难懂的公式和理论，读起来让人昏昏欲睡。然而，事实证明我的担心是多余的。作者在内容编排上非常有匠心，他并没有一股脑地把所有知识点都抛出来，而是循序渐进，先从最基础的力学入手，然后逐步深入到热学、电磁学等更复杂的领域。更重要的是，他始终没有忘记“工程应用”这个主题，几乎在每一个概念讲解之后，都会紧跟着一个或几个相关的工程实例。比如，在讲解牛顿运动定律时，他会分析车辆的加速和制动系统；在讨论能量守恒定律时，他会介绍火力发电厂和太阳能电池板的工作原理。这些实例的选择非常贴近我们的生活，也极具代表性，让我能够直观地理解抽象的物理原理是如何在实际工程中发挥作用的。我尤其喜欢书中关于振动和波的章节，作者用生动的比喻解释了声波的传播和共振现象，并将其与建筑物的抗震设计和乐器的发声原理联系起来。这让我意识到，原来看似平常的声响和晃动，背后都蕴含着深刻的物理规律。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更激发了我的思考，让我开始主动去探究生活中各种现象背后的物理学原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜，在于它不仅仅是枯燥的公式和理论堆砌，而是巧妙地将物理学的宏大概念与现实世界中那些令人惊叹的工程奇迹紧密联系在一起。我一直以为物理学是高高在上、遥不可及的学科，但当我翻开《物理学及其工程应用(上)》，我才发现原来我们身边无处不见物理学的踪迹。从手机屏幕的光影效果，到高铁飞驰背后的空气动力学原理，再到心脏起搏器如何利用电磁学原理工作，这本书都用通俗易懂的语言和生动的实例进行了深入浅出的解读。尤其是关于材料力学的章节，作者并没有停留在抽象的应力应变图上，而是详细介绍了不同工程材料的微观结构如何影响其宏观性能，并解释了为什么某些合金能够承受巨大的压力，成为建造摩天大楼和桥梁的基石。读到这里，我仿佛亲眼看到了工程师们如何在原子层面“雕刻”材料，以满足各种严苛的工程需求。书中对光学在光纤通信和激光技术中的应用的描述也让我大开眼界，原来我们每天享受到的高速网络，背后有着如此精妙的光学设计和物理原理支撑。这本书让我对物理学产生了前所未有的兴趣，也让我重新审视了身边的工程技术，它们不再是冰冷的机器，而是充满智慧和物理之美的结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑和内容深度，让我觉得它不仅仅是一本入门读物，更像是一本能够引导读者进行深入探索的“钥匙”。作者在讲解物理概念时，非常注重物理学之间的内在联系，他会在讲解一个概念的同时，适时地回顾之前学过的相关知识，并为后续更深入的内容埋下伏笔。例如，在讲解电磁感应时，他会巧妙地将之前学过的电路知识和磁场知识串联起来，并为后面解释发电机的工作原理打下坚实基础。这种“温故而知新”的设计，让知识体系更加牢固，也让学习过程更加流畅。而且，书中在介绍一些前沿工程技术时，并没有止步于表面描述，而是深入到其背后的核心物理原理。例如，在介绍核磁共振成像（MRI）时，作者详细解释了核自旋、磁场梯度和射频脉冲如何协同作用，最终生成清晰的医学影像。这种对细节的挖掘和理论深度的把控，让我觉得这本书的内容非常扎实，也非常有启发性。它不仅仅告诉了我“是什么”，更重要的是解释了“为什么”和“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，真正好的科普读物，应该能够点燃读者对科学的好奇心，并让他们在阅读中获得一种“原来如此”的顿悟感。《物理学及其工程应用(上)》无疑做到了这一点。这本书的语言风格非常亲切，没有那种高高在上的说教感，更像是经验丰富的老师在与你娓娓道来。作者善于运用类比和隐喻，将复杂的物理概念变得生动形象。比如，在讲解量子力学的一些基本概念时，他并没有直接扔出薛定谔方程，而是用一个非常有趣的“薛定谔的猫”的例子，生动地展现了叠加态和观测效应的奇妙之处。此外，书中穿插的许多历史故事和科学家的小趣闻，也为原本严肃的物理学增添了不少人文色彩，让我觉得那些伟大的发现背后，也有着普通人的努力和智慧。我特别欣赏作者在介绍磁场时，巧妙地将宇宙中的大型粒子加速器与我们日常生活中的电磁炉、电动机联系起来，让我深刻体会到宏观与微观、理论与应用之间的紧密联系。整本书读下来，我感觉自己不仅学习了物理知识，更培养了一种科学思维方式，学会了如何从物理学的角度去观察和分析问题。