普通物理 上冊 4/e pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　．章前問題：每章開頭都有一個多重選擇的問題，其選項包括常見的錯誤觀念。學生在開始研讀各章之前先迴答此問題可以使他們融入教材之中，並且把先入為主的想法找齣來。同樣的問題後來會在該章中再度齣現，通常是在其相關內容已討論之後的練習題中。章前問題也讓學生瞭解物理學的影響力和實用性。

　　．數值例題中的方法：在解答之前的一段簡短前言。略述我們可以著手的方法和步驟。在解答之後有簡短的備註。它可能會評論解答、提供另一種方法或提及其應用。

　　．逐步地解例題：在許多的問題解答策略(本書中超過20種)之後，下一個例題是完全地遵循此步驟解題。

　　．本文中的練習題：在例題或推導公式之後，會提供學生一個機會，來驗證他們是否有足夠的瞭解以迴答簡單的問題或作簡單的計算。其中有許多是復選題。

　　．更清晰：本書中沒有會被看漏的主題與段落，而改善瞭呈現方式的清晰度和簡潔性。此外還去除瞭可能 影響主要論述的片語和文句：先有要點之後纔有詳細說明。

　　．嚮量標記法，箭號：本文和圖中的嚮量符號上方有一個小箭號，因而與手寫法類似。

　　．宇宙論的變革：藉由相關領域中頂尖專傢的幫助，使讀者擁有最新的結果。

　　．頁麵設計：與前一版不同的是，本版特彆注重頁麵的編排。例題與重要的推導和論述都編排在對麵頁上。學生在閱讀時不必來迴地翻頁。讀者可以在書打開來的兩頁上看見一個重要的部分。

　　．新的應用：LCD、數位相機和電子感測器（CCD、CMOS）、電氣危害、GFCI、影印機、噴墨和雷射印錶機、金屬檢測器、水下視覺、變速球、飛機機翼、DNA，以及如何真正地看見影像。

　　．例題修正：詳細解說更多的數學步驟，並且加入許多新的例題。所有例題約有10%是估算的例題。

　　．本書內容較其他同等級且具完整內容的書來得精簡。較短的解釋更容易理解，也較有閱讀的意願。

現代物理學前沿探索：從量子場論到宇宙學 本書特色： 本書旨在為具有紮實經典物理學基礎的讀者提供一幅現代物理學全景圖。它避免瞭傳統教材中對基礎概念的過度重復，而是將重點聚焦於二十世紀以來物理學取得的重大突破及其前沿研究方嚮。本書的結構設計遵循瞭從微觀到宏觀的邏輯遞進，深入淺齣地剖析瞭量子力學、粒子物理學、凝聚態物理學以及宇宙學等關鍵領域的核心理論與實驗證據。 第一部分：量子力學的深化與擴展 本部分將超越薛定諤方程的基本應用，深入探討量子力學的現代詮釋和更高級的數學框架。 第一章：量子信息與計算的基石 本章首先迴顧瞭量子疊加態和糾纏態的數學形式，隨後引入瞭密度矩陣 formalism，用以描述開放量子係統。我們將詳細分析馮·諾依曼熵作為係統糾纏度的度量，並探討其在信息論中的重要意義。隨後，重點將轉移到量子計算的基本原理：量子門、量子綫路的概念，以及對通用量子計算機的理論模型（如量子圖靈機）的介紹。我們將剖析量子糾錯碼的基本思想，特彆是錶麵碼（Surface Codes）的拓撲保護機製，並討論當前實驗中實現量子優越性的主要挑戰與進展，例如超導量子比特、離子阱以及拓撲量子計算的探索。本章強調的是，量子信息不再僅僅是物理現象的描述，而是一種可以被操縱和利用的新資源。 第二章：相對論性量子場論導論 本章是通往粒子物理學核心的橋梁。我們將從狹義相對論與量子力學的結閤開始，首先闡述剋萊因-戈登方程和狄拉剋方程的推導及其物理意義，著重分析瞭負能態的解釋問題，並引齣正反粒子概念。核心內容在於量子場論的基本概念——場的量子化。我們將使用規範場論的語言，闡述玻色子場和費米子場的對易關係與反對易關係，並介紹費曼圖的構建與微擾論的初步應用，例如計算電子自能和光子自能。本章會適度引入路徑積分錶述的優勢，尤其是在處理非微擾效應和統計物理中的聯係。目標是使讀者理解粒子是場的激發態這一現代觀點。 第二部分：粒子物理學與標準模型 本部分聚焦於描述微觀物質基本組成和相互作用的粒子物理學理論。 第三章：規範場論與標準模型構建 本章詳細闡述瞭規範對稱性的核心作用。從電磁學的 U(1) 規範對稱性齣發，自然地推廣到 SU(2) 和 SU(3) 的非阿貝爾規範群。重點分析瞭楊-米爾斯理論的拉格朗日量結構，及其與強核力（QCD）和弱核力（電弱統一理論）的內在聯係。本書將深入講解希格斯機製——如何通過自發對稱性破缺賦予規範玻色子和費米子質量，同時保持理論的規範不變性。在介紹標準模型（SM）的完整譜係後，我們將討論其關鍵的實驗證據，如誇剋的色荷、中微子振蕩（作為SM的拓展）、以及對誇剋-膠子等離子體的研究。 第四章：超越標準模型（BSM）的綫索 標準模型雖然取得瞭巨大成功，但仍存在未解之謎（如暗物質、暗能量、質量層級問題）。本章將探討當前主流的 BSM 理論框架。我們將詳細討論超對稱性（SUSY）的動機、最小超對稱標準模型（MSSM）的基本內容及其對自然性問題的潛在解決。此外，我們將介紹大統一理論（GUTs）的基本思想，特彆是對質子衰變的可能性預測。暗物質的候選粒子（如 WIMPs、軸子）的物理特性及其在直接探測、間接探測和對撞機實驗中的尋找策略，將作為本章的重要組成部分進行梳理。 第三部分：凝聚態物理的前沿 本部分從統計力學的角度審視大量粒子係統的集體行為，著重介紹拓撲物態和強關聯電子係統。 第五章：拓撲物態的幾何起源 本章將凝聚態物理與拓撲學概念結閤。我們將從布赫瓦爾德-圖靈模型（Chern 理論）齣發，解釋整數量子霍爾效應的非平庸拓撲不變量——陳數（Chern Number）如何決定瞭霍爾電導率的精確值。隨後，我們將討論拓撲絕緣體（TIs）的概念，包括體態的能隙和邊界態的保護機製（如時間反演對稱性保護的拓撲非平庸性）。本章將著重介紹馬約拉納費米子（Majorana Fermions）在凝聚態係統中的實現（如超導綫與半導體異質結的耦閤），並闡述其在拓撲量子計算中的潛力。 第六章：強關聯電子係統與新奇相變 在描述低能物理時，電子間的庫侖相互作用往往不能被忽略。本章探討平均場理論失效的情況。我們將引入朗道費米液體理論的局限性，並詳細分析高溫度超導現象（高溫超導）。重點分析瞭銅酸鹽和鐵基超導體的實驗特徵，並探討瞭諸如 Hubbard 模型在描述電子關聯中的作用。此外，還將介紹莫特絕緣體、量子自鏇液體等強關聯係統中的反直覺現象，以及它們與非玻色-愛因斯坦凝聚（BEC）和超流性的聯係。 第四部分：從量子到宇宙 本部分將視角拉升至宇宙尺度，探討引力與量子力學的統一嘗試。 第七章：廣義相對論的現代應用與宇宙學 本書不會重復介紹愛因斯坦場方程的推導，而是直接從描述黑洞物理和宇宙演化的角度切入。我們將深入分析黑洞視界的性質、信息悖論的提齣及其當前的主流解決方案（如防火牆理論的討論）。在宇宙學方麵，重點放在對標準宇宙學模型 $Lambda$CDM 的深入理解上：從暴脹理論（Inflation）如何解決視界問題和平坦性問題，到暴脹留下的原初引力波背景的探測前景。本章還將討論暗能量的本質，通過觀測數據分析宇宙加速膨脹的性質，並引入對修改引力理論（如 f(R) 引力）的初步考察。 第八章：量子引力學的初步嘗試 本章是全書對理論物理前沿的最後一次探索。我們將討論將量子力學引入引力領域的睏難。重點介紹弦理論的基本原理，包括一維的弦激發態、超對稱性和高維空間（如卡拉比-丘流形）的緊緻化概念。同時，也將簡要介紹圈量子引力（LQG）的基本思想，即空間和時間本身的量子化，及其對普朗剋尺度下時空結構的描述。本章旨在提供一個概念框架，理解物理學傢為構建“萬有理論”所做的努力與麵臨的實驗睏境。 結語：開放性問題與未來展望 本書最後總結瞭當前物理學界麵臨的幾大未解之謎，包括宇宙中物質-反物質不對稱的起源、暗能量的物理本質、是否存在第五種基本力，以及如何構建一個可檢驗的量子引力理論。這部分旨在激發讀者的批判性思維，鼓勵他們關注最新的實驗結果和理論進展。 適用讀者： 本書適閤物理學專業高年級本科生、研究生，以及對現代物理學前沿有濃厚興趣的科研人員和工程師。閱讀本書需要具備堅實的數學基礎（綫性代數、微積分、復變函數）以及紮實的經典力學、電動力學和初步的量子力學知識。

1. 引言、測量、估算
2. 描述運動：一維運動學
3. 二維或三維的運動學；嚮量
4. 動力學：牛頓的運動定律
5. 運用牛頓定律：摩擦力、圓周運動、拖曳力
6. 萬有引力與牛頓的綜閤論
7. 功與能
8. 能量守恆
9. 綫動量
10. 轉動
11. 角動量；一般的轉動
12. 靜態平衡；彈性與斷裂
13. 流體
14. 振盪
15. 波動
16. 聲音
17. 溫度、熱膨脹和理想氣體定律
18. 氣體動力學理論
19. 熱與熱力學第一定律
20. 熱與熱力學第二定律

评分☆☆☆☆☆

**評價一：** 這本書的物理概念解釋得非常清晰，尤其是力學部分，作者用瞭很多生活中的例子來類比，讓我這個剛接觸物理的學生一下子就豁然開朗。比如講到牛頓第二定律的時候，它並沒有直接丟給你一個公式，而是先從推東西的難易程度，再到物體本身的慣性，最後纔引齣 F=ma 這個核心概念，這樣的循序漸進讓我覺得物理不再是枯燥的公式堆砌，而是有趣且有邏輯的學科。而且，書中大量的插圖也幫瞭大忙，很多抽象的力場、運動軌跡，通過圖示一下子就具象化瞭，學習效率提高瞭不少。我之前總覺得物理很難，覺得那些公式和定理遙不可及，但這本書讓我感覺物理其實就在我們身邊，它描述的正是這個世界的運行規則。我特彆喜歡它對一些經典實驗的詳細介紹，比如伽利略的自由落體實驗，它不僅展示瞭實驗的過程，還深入分析瞭實驗數據如何支撐理論，這讓我對科學探究的過程有瞭更深的認識。總的來說，對於想打好物理基礎的初學者來說，這本書絕對是物超所值的選擇，它不僅教授知識，更重要的是點燃瞭對物理的興趣。

评分☆☆☆☆☆

**評價三：** 我必須說，這本書在某些章節的敘述方式上，真的能讓人眼前一亮。特彆是關於電磁學的內容，作者能夠用一種非常直觀的方式來解釋一些復雜的現象，比如磁場的方嚮性，它用瞭非常形象的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心。而且，書中的例子選擇也非常貼近實際生活，讓我能感受到物理學在日常生活中的廣泛應用，比如傢用電器的原理，或者手機通信的信號傳播，這些都能在書中找到相應的解釋。我特彆喜歡它對一些曆史發展過程的梳理，講述瞭物理學理論是如何一步步發展起來的，這不僅增加瞭趣味性，也讓我對這些理論有瞭更深的敬畏之心。雖然這本書的篇幅很大，內容也很充實，但作者通過精心的結構設計，讓各個部分之間的邏輯關係清晰可見。讀這本書的過程，更像是在經曆一場物理學的探索之旅，每一個概念的提齣，每一個理論的建立，都有其深刻的背景和意義。我強烈推薦這本書給所有對物理學充滿好奇，或者想係統學習物理學的讀者。

评分☆☆☆☆☆

**評價四：** 這本教材的排版和設計給我留下瞭深刻的印象。它采用瞭大量彩色插圖和圖錶，將抽象的物理概念變得生動形象，極大地提升瞭閱讀的愉悅感。尤其是在講解一些復雜的物理過程時，精美的插圖能夠清晰地展示齣關鍵點，避免瞭冗長的文字描述可能帶來的理解睏難。我發現，很多時候，一張高質量的圖錶就能勝過數頁的文字解釋。此外，書中的字體大小、行間距也都設計得恰到好處，長時間閱讀也不會感到疲勞。在知識點安排上，作者也非常注重循序漸進，從基礎的概念引入，逐步深入到更復雜的理論和應用。我認為這種安排非常符閤學生的學習規律，能夠幫助讀者逐步建立起完整的知識體係。雖然我還沒能完全讀完，但就目前接觸到的部分而言，這本書的編輯質量非常高，它在內容的呈現方式上，確實做到瞭兼顧科學的嚴謹性和閱讀的舒適性，這對於一本物理教材來說，是難能可貴的。

评分☆☆☆☆☆

**評價二：** 這套書的編寫風格非常紮實，每一章節都包含瞭豐富的理論推導和習題。雖然有些地方的數學推導確實需要花點時間去理解，但它並沒有為瞭簡化而犧牲嚴謹性，這一點我非常贊賞。作者在講解基本概念之後，會緊接著給齣詳細的數學推導過程，這對於希望深入理解物理本質的學生來說至關重要。而且，書後的習題設計得非常巧妙，從基礎的概念檢驗到復雜的應用題，循序漸進，能夠很好地鞏固所學知識。我尤其喜歡那些需要結閤多個章節知識纔能解決的綜閤性題目，完成它們之後會有一種成就感，也讓我意識到物理知識之間的內在聯係。書中的一些案例分析也很有啓發性，比如在講到能量守恒時，會分析很多實際工程中的應用，讓我看到瞭物理學在現代科技中的重要作用。盡管如此，對於一些數學基礎稍弱的同學，可能需要額外的輔助材料，或者多花一些時間在數學推導的部分。但總體而言，這是一本非常值得細讀的教材，它提供的深度和廣度，是其他一些泛泛而談的書籍所無法比擬的。

评分☆☆☆☆☆

**評價五：** 這本書在概念的引入和解釋上，可以說是非常到位瞭。作者並沒有一開始就拋齣復雜的公式，而是先從一些大傢都能理解的現象入手，然後逐步引導讀者去思考這些現象背後的物理原理。這種“由淺入深”的學習方式，讓我覺得物理學不再是高高在上的理論，而是與我們生活息息相關的學問。我特彆欣賞它在講解每個新概念時，都會給齣清晰的定義和明確的邊界條件，這讓我能夠準確地把握每個概念的含義，避免瞭混淆。而且，書中提供的很多例題，都經過瞭精心挑選，能夠很好地覆蓋到該章節的核心知識點。完成這些例題後，我感覺自己對概念的理解又上瞭一個颱階。盡管如此，有些推導過程可能還是需要反復琢磨，但總體的學習體驗是積極的。這本書給瞭我一種“原來物理是這樣的”的全新認知，它成功地激發瞭我繼續深入學習的動力。