輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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動手做一次，記住一輩子
參加大學學測‧科展必備

　　本書讓讀者從有趣的實驗製作過程中，對力學、熱學、電磁學、光學四大物理學學理得以融會貫通，內容兼具知識性及準備學測科展的實用性。

　　內容針對高中至大一程度物理教科書涵蓋的範圍，提齣有趣而令人印象深刻的實驗，這些實驗有些是作者之創作，有些是改良著名實驗的巧思，也有些是首見的新奇實驗。書中實驗的驚奇和新穎性，非一般常見科學實驗所能比擬，將給讀者帶來極大的樂趣和成就感。

　　一方麵可補充教科書的不足，豐富教學之內容，增添學習的樂趣；另一方麵，一般讀者也能動手實驗，享受探索物理奧祕的樂趣。

　　在每項實驗主題開始前，會先概述該主題的內容架構，再提齣若乾實驗，一方麵清楚說明該實驗相關的學理，一方麵指齣該實驗之重要性，方便學校老師教學參考和學生科展採用。所有實驗材料和方法，讀者都可以利用生活用品或學校實驗室的儀器和工具逐步完成。

作者簡介

周鑑恆
　　東吳大學物理係、國立颱灣大學物理所碩士班第一名畢業，國立颱灣大學物理學博士。曾獲教育部公費留學美國哈佛大學，從事博士後研究，並與哈佛大學及麻省理工學院教授共同在著名國際期刊發錶學術論文。

　　周教授多次擔任國科會研究計畫主持人，並主持高雄科學工藝博物館「奇妙的光學」委託計畫，並常在報章雜誌發錶科?文章。

　　周教授為颱灣史特林引擎科普教育第一人，曾與颱中科學博物館多次舉辦高中職教師史特林引擎研討會、高中職學生史特林引擎研習營。近年並指導北一女中與建國中學資優班學生製作史特林引擎，協助颱北科學教育館開發物理DIY實驗。他精心研發的實驗教具，已獲得智慧財産局十多項新型教具專利。

探索宇宙的奧秘：從宏觀到微觀的物理之旅 書名： 宇宙的織錦：經典理論的碰撞與前沿思辨 作者： （此處可填入虛構的資深物理學傢姓名，例如：艾倫·韋斯特伍德 或 陳景行 教授） 齣版社： （此處可填入學術性或科普性齣版社名稱，例如：星辰科學齣版社 或 啓明人文社） --- 簡介： 《宇宙的織錦：經典理論的碰撞與前沿思辨》 是一部深度探索現代物理學核心概念、梳理其曆史脈絡、並引領讀者直麵當前未解之謎的權威著作。本書並非基礎入門讀物，而是為已經掌握瞭基礎物理知識，渴望深入理解物理學宏偉圖景的求知者量身打造的進階指南。 我們生活的宇宙，由一係列精妙的數學法則編織而成，從行星的軌道運行到誇剋的微小振動，無不遵循著嚴謹的物理規律。然而，當我們試圖用單一的框架去描繪從宇宙大爆炸的奇點到黑洞視界的一切時，現有的理論體係卻顯露齣裂痕。本書旨在剖析這些裂痕的成因，並展示物理學傢們如何以驚人的創造力，試圖縫閤這件“宇宙的織錦”。 全書分為四個宏大的篇章，層層遞進，引導讀者進行一次跨越時間與尺度的思想遠徵。 --- 第一篇：經典框架的輝煌與局限（The Zenith and Cracks of Classical Framework） 本篇聚焦於十九世紀末物理學所達到的巔峰狀態，即牛頓力學、麥剋斯韋電磁學和熱力學三大支柱的完美結閤。 第一章：光環下的陰影——以太的挽歌。 我們將迴顧邁剋爾遜-莫雷實驗的精妙設計及其對“光以太”概念的緻命一擊。重點分析狹義相對論的誕生如何徹底重塑瞭我們對時間、空間和質量的理解。書中將深入探討洛倫茲變換的幾何意義，以及質量與能量等效原理（$E=mc^2$）在核物理學中的深遠影響，而非僅僅停留在公式的錶麵推導。 第二章：熱力學第二定律的哲學辯論。 熵增原理被譽為時間之箭的方嚮指示器。本章將超越簡單的能量守恒，探討信息論在理解熵中的角色。我們將詳細分析蘭道爾的最小能量耗散原理，以及“熱寂”情景在宇宙學尺度下的意義和局限性。此處的討論將涉及諸如布朗運動的統計力學解釋，以及它如何成為連接宏觀與微觀世界的橋梁。 第三章：經典場論的終結。 麥剋斯韋方程組的優美與完美，預示著電磁現象的統一。然而，當我們將經典力學應用於電磁場時，諸如電子的穩定軌道問題（經典電動力學中，繞核運行的電子會不斷輻射能量並墜入原子核）暴露瞭經典理論在微觀尺度下的徹底失效。這為二十世紀初的量子革命埋下瞭伏筆。 --- 第二篇：量子革命的洗禮（The Baptism of Quantum Revolution） 本篇將深入解析二十世紀物理學最深刻的轉摺點——量子力學的建立，及其帶來的哲學衝擊。 第四章：黑體輻射與普朗剋的假設。 本章細緻重構普朗剋如何被迫引入能量量子化概念的過程。我們將探討這一大膽假設如何從一個數學上的“權宜之計”演變為物理現實的基石。重點分析“量子”的物理圖像，區分經典波與量子粒子的根本差異。 第五章：波粒二象性的悖論。 德布羅意物質波的提齣，將光子特有的二象性推廣至所有物質粒子。我們將用詳盡的篇幅分析雙縫乾涉實驗在不同觀測條件下的錶現，解釋哥本哈根詮釋（Copenhagen Interpretation）的核心思想——波函數坍縮，以及它在測量問題上引發的深刻爭論。 第六章：不確定性與概率的統治。 海森堡不確定性原理（Uncertainty Principle）遠非簡單的測量限製，而是自然界內在的固有屬性。本章會深入探究該原理在動量和位置、能量和時間之間建立的內在聯係。同時，我們將介紹薛定諤方程，闡述波函數 $Psi$ 的統計力學解釋，即它本身不代錶物理實在，而是概率幅。 第七章：自鏇的奧秘與泡利不相容原理。 電子的內稟角動量——自鏇，是一個純粹的量子力學概念，無法用經典圖像完全解釋。我們將探討泡利不相容原理如何決定瞭原子核外電子的排布，從而解釋瞭元素周期錶的結構和化學鍵的本質，這是宏觀化學世界得以存在的根本原因。 --- 第三篇：統一的嘗試與相對論的擴展（Unification Attempts and Relativistic Expansion） 本篇將討論如何將量子力學與狹義相對論相結閤，並審視引力的特殊地位。 第八章：相對論性量子場論的誕生。 直接將量子化應用於電磁場，催生瞭狄拉剋方程。本章將詳細剖析狄拉剋方程在解釋電子自鏇方麵的成功，以及它如何預言瞭反物質的存在——正電子的發現。我們將討論量子電動力學（QED）的建立及其作為“最精確的物理理論”的地位，重點解釋費曼圖（Feynman Diagrams）的物理意義，而非僅僅是計算工具。 第九章：引力的遺珠——廣義相對論的幾何化。 本篇將把焦點轉嚮愛因斯坦的引力理論。不同於前述四種基本力（電磁力、強核力、弱核力）被置於量子場論的框架內，引力依然停留在宏觀的經典場論（廣義相對論）。我們將探討測地綫方程，並分析引力如何扭麯時空結構，而非施加“力”。重點分析水星近日點進動、光綫偏摺、引力紅移等關鍵觀測證據。 第十章：標準模型的構建與局限。 本章介紹電弱統一理論的成功，以及量子色動力學（QCD）對強核力的描述。標準模型將所有已知的基本粒子（誇剋和輕子）及其相互作用（除引力外）納入一個自洽的數學框架。然而，本書將著重指齣標準模型的重大不足：它無法解釋引力，無法解釋暗物質和暗能量，也無法解釋中微子的質量。 --- 第四篇：前沿思辨與未竟的統一（Frontier Speculations and the Unfinished Unity） 本篇是本書的升華，旨在引導讀者思考當前物理學麵臨的終極挑戰，並探討最具爭議性的前沿理論。 第十一章：黑洞信息悖論與霍金輻射。 黑洞作為廣義相對論與量子力學衝突最劇烈的場所，其信息悖論至今無解。我們將詳細梳理霍金如何結閤熱力學和量子場論推導齣黑洞會蒸發（霍金輻射），並探討“信息是否真的丟失”這一問題對物理學基本原則（如幺正性）的衝擊。 第十二章：暗物質與暗能量的宇宙學證據。 宇宙中約95%的成分是未知的。本章將詳細梳理星係鏇轉麯綫、宇宙微波背景輻射（CMB）的各嚮異性，以及Ia型超新星觀測如何共同指嚮暗物質（提供額外引力）和暗能量（加速膨脹）的存在。我們將客觀分析WIMP模型、軸子等候選粒子，以及MOND等修正引力理論的優劣。 第十三章：弦理論與圈量子引力的競爭。 探尋萬有理論（Theory of Everything, TOE）的努力從未停止。本章將對兩種主要的候選理論進行深入剖析： 弦理論（String Theory）： 解釋其核心思想——基本粒子是高維振動的弦，以及它對額外維度的需求（如卡拉比-丘流形）。討論M理論作為統一框架的潛力，以及缺乏實驗驗證的睏境。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）： 嘗試在不引入額外維度的情況下對時空本身進行量子化，探討“時空顆粒”的概念，並將其與早期宇宙的奇點問題聯係起來。 第十四章：哥本哈根之外的詮釋與未來展望。 物理學的終極目標是什麼？是描述“實在”，還是僅僅提供一個可預測的模型？本章將迴顧多世界詮釋（Many-Worlds Interpretation, MWI）的邏輯自洽性，探索退相乾理論如何解釋宏觀世界中看似確定的實在感。最終，本書將以對物理學傢們在未來幾十年內可能取得突破的方嚮的審慎預測作結，鼓勵讀者保持批判性思維，參與到對宇宙終極奧秘的追問之中。 --- 目標讀者： 物理學本科高年級學生、研究生、科學愛好者及跨學科研究人員。 本書特點： 本書側重於理論的哲學基礎和曆史發展脈絡，強調不同物理學框架之間的衝突與兼容性。它不是一本教人如何動手做實驗的指南，而是引導讀者進行嚴謹的、高層次的概念思辨。全書的語言風格嚴謹而不失洞察力，旨在培養讀者構建復雜物理圖像的能力。

评分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑是為物理愛好者們打開瞭一扇新的大門！我是一名物理專業的學生，雖然接觸物理多年，但有時也會覺得理論過於抽象，難以與現實生活聯係起來。而這本《輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗》，恰恰彌補瞭這一不足。它用最簡單、最直觀的方式，將復雜的物理現象呈現在我們眼前。書中設計的每一個實驗，都圍繞著一個核心的物理概念，並且都經過瞭精心的設計，既保證瞭實驗的可行性，又確保瞭實驗結果的清晰性。我尤其欣賞書中對實驗原理的深入淺齣的講解，它不僅僅是簡單地羅列公式，而是通過類比、比喻等多種方式，幫助讀者建立起直觀的理解。比如，在講解“能量守恒”的實驗時，書中用到瞭鞦韆的擺動，形象地展示瞭動能和勢能之間的轉化，這比任何課本上的圖示都更加生動。而且，本書還鼓勵讀者在實驗中進行思考和探索，比如在某些實驗中提齣“如果改變XX會怎樣？”的設問，這對於培養學生的科學思維能力非常有幫助。雖然我已經是物理專業的學生，但從這本書中，我依然學到瞭很多新的視角和啓發。

评分☆☆☆☆☆

我算是一個對科學有點興趣的普通人，平時喜歡閱讀一些科普讀物，但總感覺有些書讀起來還是有點吃力。《輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗》這本書，完全齣乎我的意料，它太接地氣瞭！我很少看到有書能把物理這樣一個“高冷”的學科，講得如此生動有趣，而且還能讓我們親手去嘗試。書中列齣的31個實驗，我嘗試瞭大概一半，每一個都很有趣。我最喜歡的是那個製作“小火箭”的實驗，用氣球和吸管就能讓它飛起來，當時我看得目瞪口呆，然後又興奮地自己動手做，那種成就感真的是無與倫比。書中的步驟非常詳細，就像有位耐心的老師在旁邊指導你一樣，即使我這種動手能力一般的人，也能輕鬆完成。更讓我驚喜的是，它還解釋瞭為什麼會這樣，比如為什麼氣球會飛，背後的推力是怎麼産生的。這本書讓我明白，物理不是離我們很遙遠的東西，它就在我們身邊，就在我們做的每一個小實驗裏。它不隻是提供知識，更重要的是激發你對未知的好奇心，讓你覺得學習物理是一件快樂的事情。

评分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭！我一直對物理充滿好奇，但又總覺得它高深莫測，直到我翻開瞭這本《輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗》。第一眼就被它鮮艷的封麵吸引瞭，裏麵的插畫和排版也非常友好，一點也沒有傳統教科書那種枯燥的感覺。我最喜歡的是它將抽象的物理概念融入到一個個生動有趣的實驗中。比如，書中關於“慣性”的實驗，用一個雞蛋和一張紙就能清晰地展示齣來，讓我瞬間理解瞭牛頓第一定律的精髓。還有那個關於“浮力”的實驗，隻需要一個水盆、幾個大小不同的物體，就能感受到為什麼有的東西會沉，有的東西會浮。最讓我驚喜的是，很多實驗材料都是我們日常生活中隨處可見的，比如橡皮筋、硬幣、氣球等等，這讓我想做就做，隨時隨地都能開啓我的物理探索之旅。書中的講解也非常到位，語言通俗易懂，即便是第一次接觸物理概念的人，也能輕鬆理解。而且，每個實驗後麵都會有詳細的原理講解，不僅告訴你“怎麼做”，更告訴你“為什麼”。我感覺自己不再是被動地接受知識，而是主動地去發現和探索。這本書真的讓我對物理産生瞭濃厚的興趣，也讓我看到瞭物理在生活中的無處不在。

评分☆☆☆☆☆

我是一位傢長，最近一直在為孩子的物理學習發愁，總覺得市麵上的教材太過理論化，孩子不容易理解。無意中發現瞭這本《輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗》，簡直就是我的“救星”！這本書最大的亮點在於它的實踐性。它沒有長篇大論的理論堆砌，而是通過31個精心設計的實驗，讓孩子在玩樂中學習。我兒子最喜歡的是那個關於“靜電”的實驗，用氣球摩擦頭發就能讓紙屑飛起來，他玩得不亦樂乎，還時不時跑來問我：“媽媽，為什麼氣球能吸住紙屑呀？”這本書的解答非常及時和清晰，而且還引導孩子思考更深層次的問題。另一個讓我印象深刻的實驗是關於“光的摺射”，隻需要一杯水和一個鉛筆，就能觀察到鉛筆在水中彎麯的現象，這讓孩子直觀地理解瞭光綫傳播的路徑。最重要的是，這本書鼓勵孩子動手操作，培養瞭他們的觀察能力、動手能力和解決問題的能力。每次做完實驗，孩子都會滔滔不絕地跟我分享他的發現和心得，那種發自內心的喜悅是任何枯燥的課堂都無法比擬的。這本書不僅教會瞭孩子物理知識，更重要的是點燃瞭他對科學的熱情。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一直覺得物理是一門“硬學科”，充滿瞭公式和定理，對我來說就像天書一樣。直到我無意間在書店看到瞭《輕鬆學物理的第一本書：31個有趣的物理實驗》，我纔意識到，物理原來可以這麼有趣！這本書的設計真的太用心瞭，完全顛覆瞭我對物理的刻闆印象。它沒有那些令人頭疼的數學推導，而是用一個個生活中隨處可見的小道具，比如瓶蓋、橡皮筋、肥皂泡，就能夠變幻齣各種各樣奇妙的物理現象。我印象最深刻的是那個用硬幣和紙片製作的“陀螺”，轉動起來非常穩定，讓我看到瞭角動量守恒的實際應用，這比單純背誦公式要生動得多！書中的語言也是我非常喜歡的，充滿瞭幽默感和親和力，讀起來一點也不費勁，就像在聽一個經驗豐富的老師在娓娓道來。我最喜歡的是它沒有設置任何門檻，即便是完全沒有物理基礎的讀者，也能輕鬆上手，並且在實驗中找到樂趣。通過這些小小的實驗，我開始重新認識瞭身邊那些習以為常的現象，比如為什麼天空是藍色的，為什麼彩虹會有七種顔色，這些之前我可能隻是模糊地知道答案，但這本書讓我真正理解瞭背後的物理原理。