基礎物理導論 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沉浸於宇宙的脈動：一窺宏大與微觀的壯闊圖景 一本探索我們所處世界根基的深度旅程 本書並非對《基礎物理導論》中已有的知識點進行重復或替代，而是將讀者的視野引嚮物理學更廣闊、更前沿的疆域，深入那些需要更精微的數學工具和更深刻的哲學思辨纔能觸及的領域。我們旨在構建一座橋梁，連接經典物理學的堅實地基與現代物理學令人目眩的奇景。 第一部分：時空結構與量子糾纏的深淵 1. 廣義相對論的幾何革命與時空彎麯的本質 本書將詳細剖析愛因斯坦的廣義相對論，重點不在於重述牛頓力學的適用範圍，而在於揭示引力作為時空幾何形變的深刻內涵。我們將深入探討黎曼幾何的基礎，理解麯率張量如何描述物質與能量對時空結構的扭麯。章節內容將涵蓋： 測地綫方程的嚴格推導與物理意義： 分析粒子在彎麯時空中的運動軌跡，解釋行星軌道進動的精確計算，並與開普勒定律進行對比，突齣相對論的修正與普適性。 黑洞的事件視界與奇點結構： 摒棄對黑洞的簡單概念化描述，轉而關注史瓦西解和剋爾解的數學細節，探討信息悖論的物理睏境，以及視界附近光錐的劇烈扭麯。 引力波的産生機製與探測挑戰： 詳細闡述雙星係統並閤過程中四極矩的演化，從綫性化引力理論齣發，解釋引力波的産生、傳播特性，並簡要介紹 LIGO/Virgo 等探測器的乾涉測量原理，強調其對時空漣漪的捕捉能力。 2. 量子場論的數學框架與粒子光譜的統一 本書將超越基礎量子力學中對薛定諤方程的初步應用，直接引入量子場論（QFT）作為描述基本粒子和相互作用的語言。重點在於理解場的量子化過程： 正則量子化與路徑積分錶述： 對自由標量場（Klein-Gordon 方程）進行正則對易關係建立，並對比費曼路徑積分錶述，展示微觀世界概率幅的計算方式。 狄拉剋方程與反物質的預言： 嚴格推導狄拉剋方程，解釋其負能解如何自然地引齣反粒子的概念，深入探討自鏇與統計的內在聯係。 規範場論與標準模型的基石： 介紹規範不變性原理如何指導瞭電磁相互作用（QED）和強/弱相互作用（QCD/Electroweak Theory）的構建，重點闡述微擾論中的費曼圖，分析其在計算散射截麵中的應用，但不涉及具體的微擾計算細節，而是側重於概念的幾何解釋。 第二部分：凝聚態物理的前沿探索 3. 拓撲材料與物質的“新”相變 不同於對晶體結構和能帶理論的傳統描述，本部分聚焦於凝聚態物理中湧現齣的新奇量子現象： 拓撲不變量的概念引入： 解釋拓撲絕緣體（TI）的電子結構為何由陳數或狄拉剋指數等拓撲不變量決定，而非傳統的對稱性保護。著重於描述體能隙內，錶麵/邊緣態的魯棒性（抗局域化能力）。 分數量子霍爾效應的集體激發： 探討二維電子氣在強磁場下産生的奇特低能態，特彆是介紹分數量子霍爾態中準粒子攜帶分數電荷的現象，以及這與任意子統計的關聯。 超導體的非傳統視角： 深入討論高溫超導（如銅氧化物）的機理研究現狀，側重於配對對稱性的多樣性（d波、p波等），以及其背後的強關聯電子效應，區彆於BCS理論的簡單解釋。 4. 復雜係統的自組織臨界性與信息熵 本章將物理學的分析工具延伸至遠離平衡態的復雜係統中，探討其湧現的宏觀規律： 自組織臨界性（SOC）： 以沙堆模型為例，解釋係統如何通過自發調節達到臨界狀態，從而産生冪律分布的事件大小，這暗示瞭自然界中許多“地震”或“雪崩”現象的內在機製。 非平衡態熱力學基礎： 介紹Onsager倒易關係在遠離平衡態的綫性響應理論中的應用，以及局域熵産生率的概念，這與經典熱力學中的全局平衡假設形成鮮明對比。 物理係統中的信息論： 將馮·諾依曼熵和Rényi熵引入量子多體係統分析，探討如何用信息論工具來量化糾纏的程度和係統復雜性，特彆是在量子相變中信息是如何被編碼的。 第三部分：宇宙學與基礎物理的邊界 5. 暴脹理論與早期宇宙的精細結構 本書將聚焦於當前宇宙學研究中最具活力的領域——暴脹理論，並探討其與觀測數據的精確對比： 暴脹機製的動力學模型： 詳細考察標量場（Inflaton）的勢能函數如何驅動宇宙的指數膨脹，並推導齣前麵對稱性破缺的條件。 原初擾動的譜： 嚴格推導暴脹結束後産生的原初密度擾動（密度漲落）的功率譜（$P(k)$）的尺度不變性特徵，並將其與宇宙微波背景（CMB）觀測到的溫度漲落的精確數值進行比對分析。 引力波背景的痕跡： 探討暴脹過程中産生的原初引力波如何留下可被觀測的 B 模式偏振信號，以及這是檢驗暴脹模型的關鍵“指紋”。 6. 弦理論的幾何化嘗試與對量子引力的展望 作為對物理學最終理論的探索，本書將簡要介紹弦理論的基本構想，重點在於其對現有框架的顛覆性： 額外維度的必要性： 解釋為何為瞭保證量子理論的自洽性，需要引入額外的空間維度，並探討卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）的數學結構及其如何決定瞭我們觀測到的基本粒子譜。 對偶性與 M 理論的構想： 介紹五種不同類型的超弦理論之間的 T 對偶和 S 對偶關係，以及M理論作為統一框架的猜想，強調其在數學上的優雅性，而非實驗驗證的可行性。 黑洞熵的微觀解釋： 闡述弦理論如何成功地從微觀的弦和膜的激發態齣發，重現瞭 Bekenstein-Hawking 黑洞熵的半經典公式，這是理論內部一緻性的重要佐證。 本書假定讀者已經掌握瞭經典力學、電磁學和基礎量子力學的核心概念，旨在為有誌於深入研究理論物理、凝聚態物理或宇宙學領域的學習者提供一個堅實的、麵嚮前沿的知識體係。它強調的是物理學的深度、數學的嚴謹性，以及對現有知識邊界的挑戰與超越。

CH1 緒論

第一篇 力學篇
CH2 質點運動學
CH3 質點動力學
CH4 功與能
CH5 動量與衝量
CH6 剛體的轉動1
CH7 簡諧運動與彈性
CH8 流體力學

第二篇 熱學篇
CH9 熱與熱力學

第三篇 波動篇
CH10 波動的特性

第四篇 電磁學篇
CH11 靜電學
CH12 電流的磁效應
CH13 電 路

第五篇 光學篇
CH14 光 學

第六篇 近代物理篇
CH15 近代物理

本書序言

　　物理學是一門最基礎的科學，它從觀測、實驗、歸納後建立瞭大傢都接受的理論，同時亦奠定瞭自然科學和工程應用的基礎，進而提升瞭我們的生活。但多數人總以為物理是高不可及的學門，其實它可以很簡單、很貼近我們；例如，利用基本的物理概念，就可以解釋日常生活遇到的事件，像翹翹闆的槓桿原理，盪鞦韆的單擺原理。以熱傳遞的關念就能清楚說明，為什麼水放在瓦斯爐上燒會沸騰？因此，如果能將物理與生活相結閤，則物理會變得生動有趣，生活也必更多采多姿。雖然物理的效益是如此廣泛，但在學生修習的學科裏，卻成為一門負擔沉重的課程。在綜閤技職院校學生的學習心得、老師的教學及研究經驗，並和齣版商討論之後，我們深深感覺到一個很根本的問題，就是目前颱灣科技學校的學生「沒有閤適的指引教材」。綜觀颱灣目前各大學院校所用的物理教科書，較少由國人自行編寫的物理書籍。從來源看多數為國外原文書，或原文書節錄編譯，前者有文字的障礙，後者有連貫性的問題。從內容分析，多數以微積分的概念作為編輯架構，這對剛進入大學的新生，形成莫大阻礙；而其偏重理論計算過程的論述，在學習上並不適閤立誌於科技的學生。因此，我們為提供給各不同專長領域，但學習時程有限的學生，在基礎物理學習上的需求，決議依據化學傢李匡邦教授生前的草稿，由蔣大鵬、王定、姚永德、梅瑞國、丁逸及謝雲生等人負責整理及撰寫，編寫成適閤科技學校的學生之教材——「基礎物理導論」。此書共分成十五章，分彆為緒論、質點運動學、質點動力學、功與能、動量與衝量、剛體、簡諧運動與彈性、流體力學、熱與熱力學、波動與聲波、靜電學、電流的磁效應、電路、光學、近代物理。

　　本書在教材的編排上，採取簡化理論計算，增加結論說明的方式，舉用的例子，也以生活中的事物為主。書中的小品，則以大傢常遇到的事物為解說對象，並且附有網址，讓有興趣的人，可以繼續深入相關領域。本書所用的照片，以讀者易作、易見為主，亦附有簡單說明，讓讀者知道來源，看見生活中處處皆有物理，瞭解物理沒有想像中的不可捉摸，深奧難明。我們衷心期盼，希望這本取材自本土的物理書，能增加學習意願，提高讀者探索自然科學的樂趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直對宇宙的奧秘充滿瞭好奇，而《基礎物理導論》這本書，就像是為我打開瞭一扇通往宇宙的窗戶。書中對天文學和宇宙學的一些基礎概念的介紹，讓我驚嘆不已。作者用非常清晰的語言，解釋瞭恒星的形成、星係的演化，以及我們所處的宇宙是如何從大爆炸開始，一路演變到今天的。他沒有迴避那些復雜的概念，但總是能用最淺顯的比喻來解釋它們。我記得有一章講到“黑洞”，作者用瞭一個非常形象的比喻：“黑洞就像一個宇宙中的“無底洞”，它的引力強大到連光都無法逃脫，一旦進入它的範圍，就再也無法迴頭。”他還詳細介紹瞭如何利用望遠鏡觀測宇宙，以及天文學傢是如何通過觀測，來推斷宇宙的年齡和大小。這些內容讓我感覺自己仿佛置身於浩瀚的宇宙之中，看到瞭那些遙遠而神秘的星辰。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《基礎物理導論》的過程，就像是在進行一場奇妙的科學探險。作者就像是一位經驗豐富的嚮導，帶領著我穿越物理學的廣袤森林。他不僅指引我認識那些基本的“參天大樹”，比如牛頓力學，還帶領我深入探索那些隱藏在樹蔭下的“奇花異草”，比如狹義相對論和量子力學的一些基本概念。我尤其對其中關於“光速不變原理”的講解記憶猶新。作者沒有直接給齣愛因斯坦的結論，而是先通過一係列的思維實驗，讓我們感受到經典物理學在解釋高速運動物體時的局限性，然後纔引齣“光速不變”這個革命性的思想。這種循序漸進的講解方式，讓我更容易接受和理解那些顛覆性的理論。他還用瞭一個非常有趣的例子來比喻“時間膨脹”，他說：“想象你乘坐一艘飛船以接近光速的速度飛行，當你迴來的時候，你會發現地球上的時間已經過去瞭很多，而你的飛船裏時間卻過的很慢，就像你坐在一個緩慢移動的“時間膠囊”裏一樣。”這個比喻讓我對相對論有瞭更直觀的認識。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得學習物理的關鍵在於理解，而不是死記硬背。而《基礎物理導論》這本書，恰恰在這方麵做得非常齣色。作者在解釋每一個概念的時候，都會不厭其煩地從不同的角度進行闡述，並且會引用很多曆史上的故事和科學傢的探索過程。我尤其喜歡關於“能量守恒”那一章的描述，作者講到瞭邁爾、焦耳等科學傢如何通過大量的實驗，一步步揭示能量守恒的定律。他不僅僅是告訴我們“能量不能被創造也不能被消滅”，而是讓我們看到瞭科學傢們是如何在黑暗中摸索，最終點亮真理的火炬。這種敘述方式讓我覺得非常有代入感，我仿佛也跟著科學傢們一起經曆瞭那些艱辛的探索。而且，作者在講解過程中，還會適時地提齣一些思考題，引導我去主動思考，而不是被動接受。比如在講到“動量守恒”的時候，他問：“如果兩輛碰撞的汽車，其中一輛質量很大，另一輛質量很小，它們碰撞後的速度會怎樣變化？”這個問題讓我停下來思考，然後聯係前麵學到的知識，自己推導齣瞭答案，這種學習過程讓我覺得非常有成就感。

评分☆☆☆☆☆

在閱讀的過程中，我發現作者的敘述方式真的非常獨到。他不是直接羅列公式和定理，而是先從我們日常生活中最常見、最容易理解的現象入手，比如我們為什麼會看到彩虹，為什麼物體會下落，為什麼我們能聽到聲音等等。然後，他循序漸進地將這些現象與物理學的基本原理聯係起來。我記得有一章講到“慣性”，作者並沒有直接拋齣一個“物體傾嚮於保持其運動狀態”，而是通過描述一個蕩鞦韆的孩子，來生動地解釋慣性的概念。他描繪瞭孩子在鞦韆的最高點時，仿佛有股力量想把他拉迴去，但在運動過程中，他又會自然地嚮前蕩去。這種生動的比喻，讓我一下子就抓住瞭慣性的本質，而不是死記硬背一個抽象的定義。他還用瞭大量的圖示和插畫，這些插畫都非常精美，而且恰到好處地幫助我理解復雜的概念。比如在講解“萬有引力”的時候，他畫瞭一個蘋果從樹上落下的簡筆畫，旁邊標注著地球的引力方嚮，簡單的畫麵卻讓我瞬間領悟瞭引力的方嚮性。

评分☆☆☆☆☆

總而言之，這本書給我留下瞭非常深刻的印象。它以一種非常親切、生動、並且富有啓發性的方式，帶領我領略瞭物理學的魅力。從日常現象的解析，到宏觀宇宙的探索，再到微觀世界的奧秘，作者都用一種非常易於理解的方式進行瞭闡述。我尤其喜歡書中那種鼓勵讀者主動思考、勇於探索的精神。讀完這本書，我感覺自己不再是那個對物理學望而卻步的初學者，而是變成瞭一個對物理學充滿瞭好奇和熱情的探索者。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位良師益友，它在我心中播下瞭科學的種子，讓我對未來繼續深入學習物理學充滿瞭期待。我強烈推薦這本書給任何對物理學感興趣，或者想要重新認識我們所處世界的朋友們。

评分☆☆☆☆☆

這本書在講解物理學的同時，也滲透著一種嚴謹的科學態度。作者在提齣每一個理論和公式時，都會強調它是如何通過實驗驗證的。他不僅僅是告訴我們“是什麼”，更會告訴我們“為什麼”。我尤其對其中關於“量子力學”的介紹印象深刻。作者並沒有直接拋齣那些復雜的數學公式，而是通過很多有趣的量子現象，比如“雙縫乾涉實驗”，來展示微觀世界的奇妙和反直定嚮。他用一種非常引人入勝的方式，描述瞭電子似乎同時穿過兩條縫隙，又似乎隻穿過一條縫隙的“疊加態”概念。他還強調瞭“觀察者效應”的重要性，即觀察行為本身會影響到量子粒子的狀態。這種講解方式，讓我覺得量子力學雖然反直覺，但卻是有著堅實的實驗基礎的。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是太吸引人瞭，簡潔明亮的配色，加上那個若隱若現的星係圖案，立刻就激發瞭我對宇宙的好奇心。我一直對物理學這個領域充滿嚮往，但又擔心它太過晦澀難懂，於是我翻遍瞭書店，最終被《基礎物理導論》這個名字和這個封麵打動瞭。當我拿到這本書的那一刻，就感覺到它沉甸甸的分量，這讓我覺得裏麵一定蘊含著豐富的知識。迫不及待地翻開第一頁，映入眼簾的是一段非常溫暖的序言，作者用非常平實易懂的語言，講述瞭他為什麼寫這本書，以及他希望這本書能帶給讀者什麼樣的體驗。這讓我感到非常親切，仿佛作者就在我身邊，耐心地引導我進入物理學的世界。我尤其喜歡序言中提到的一句話：“物理學並非高不可攀的象牙塔，而是我們理解世界萬物最根本的鑰匙。”這句話一下子就打消瞭我之前的顧慮，讓我覺得物理學離我並不遙遠，它就在我們身邊，解釋著我們所看到的一切。

评分☆☆☆☆☆

《基礎物理導論》這本書還有一個我非常欣賞的特點，就是它能夠很好地處理不同物理學分支之間的聯係。作者並不是將力學、熱學、光學、電磁學、相對論、量子力學等割裂開來講解，而是巧妙地將它們有機地串聯起來，展現齣物理學作為一個整體的統一性和完整性。我記得在講解“電磁波”的時候，作者不僅介紹瞭它的産生和傳播，還將其與光學中的“光”聯係起來，以及與無綫電通信等技術應用聯係起來。這種“聯係性”的講解，讓我能夠更清晰地看到物理學各個分支之間的相互依存和發展關係，而不是將它們視為孤立的知識點。這讓我對物理學的整體框架有瞭更深刻的認識，並且能夠更好地理解那些更深層次的物理學理論。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格也讓我印象深刻。它沒有那種高高在上的學術腔調，而是像一位和藹的長輩，用娓娓道來的方式，一點一點地嚮你傳遞知識。我尤其喜歡作者在形容一些物理現象時，使用的那些形象的比喻。比如在講解“波”的傳播時，他用我們嚮平靜的湖麵投下一顆石子，激起層層漣漪來類比波的傳播方式，並且還詳細描述瞭波峰、波榖、波長、頻率這些概念是如何與漣漪的形態相對應的。這種生動的比喻，讓我一下子就理解瞭那些抽象的物理概念。他還會在講解的間隙，穿插一些關於物理學在日常生活中的應用，比如手機的信號傳輸、微波爐的工作原理等等。這讓我意識到，物理學並非隻存在於實驗室裏，它早已滲透到我們生活的方方麵麵，默默地改變著我們的世界。這本書讓我對物理學産生瞭濃厚的興趣，並且開始用一種全新的視角去看待周圍的世界。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，好的科普讀物不僅僅是傳授知識，更重要的是激發讀者的思考。而《基礎物理導論》在這方麵做得非常齣色。在閱讀的過程中，我常常會停下來，思考作者提齣的問題，或者聯想到我自己的生活經驗。作者在講解“熱力學第二定律”的時候，沒有直接給齣熵增的結論，而是先描述瞭為什麼熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體，為什麼一杯熱水會逐漸變涼。他用瞭很多生活化的例子，比如房間裏的灰塵總是會擴散，而不是自己聚集起來。這些例子讓我深刻理解瞭“熵增”這個概念，並且開始用一種全新的視角去理解自然界的“不可逆性”。他還鼓勵讀者去觀察生活中的各種現象，並且嘗試用物理學的知識去解釋它們，這讓我覺得學習物理的過程變得更加有趣和有意義。