Galileo圖解近代物理套書:《量子論縱覽》+《解密相對論》+《超弦理論》(共三冊)

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圖書描述

★日本牛頓獨傢授權精彩圖解
★介紹「量子電腦」和「量子遙傳」應用概念與未來挑戰
★認識「廣義相對論」和「狹義相對論」的基礎概念
★瞭解相對論對現代物理學和科技的應用
★專訪南部陽一郎與梶田隆章兩位榮獲諾貝爾獎的科學傢,
除瞭剖析超弦理論及其研究經歷外,也啟發讀者思維,促進對物理學的興趣
 
  愛因斯坦提齣的相對論,顛覆以往牛頓闡述的絕對時間與絕對空間,為這宇宙提供瞭另一種觀看方式,繼而掀起量子革命,建構瞭現在的科技世界,然而更尖端的超弦理論又再度顛覆我們的認知。
 
  人人伽利略係列以專業的自然科普角度,搭配精美的圖解,帶你一起來瞭解現代物理學的重要理論!
 
  《解密相對論》
 
  我們有可能迴到過去嗎?
 
  每個人都聽過相對論,但未必真的能說明相對論的內容。本書從兩大基礎公設開始介紹,讓讀者快速掌握概念,瞭解愛因斯坦發想齣相對論的辯證與過程,一解時空之謎與重力現象的關係。然而相對論又是如何開啟現代物理學的研究呢?如何應用在生活中?最後藉由電腦模擬相對論的世界,讓你切身感受這神祕偉大的理論!
 
  《量子論縱覽》
 
  量子電腦是什麼?薛丁格的貓是什麼?
 
  量子論在現代社會的廣泛應用,使得不管是對化學、光學、資訊等高科技領域感興趣,都要具備對量子論的基本理解與素養。
 
  《量子論縱覽》從基礎概念著手,結閤核心理論、發展歷程的闡述,內容豐富又實用,相當適閤初接觸量子論的大學生以及想念理工的國高中生作為入門讀物,快速掌握量子的應用與未來發展。
 
  《超弦理論》
 
  有可能存在「9維空間?」
 
  即使是相對論和量子論,仍然無法說明宇宙的一切現象,因此科學傢將大一統理論寄託在超弦理論上。
 
  超弦理論主張這世界最小的基本粒子,其實是震盪的弦,並提齣我們的世界居然可能有「9維」,顛覆現在的一切認知。透過本書瞭解弦的性質與高維空間、支配宇宙萬物的數學式等,學習這個最尖端的物理學知識!
 
係列特色
 
  1. 本書係取得日本牛頓齣版社的授權,以精美插圖、珍貴照片及電腦模擬圖像,深入淺齣解說科學知識,淺顯易懂。
  2. 以一書一主題的係統化,縱嚮深入閱讀,橫嚮觸類旁通,主題涵蓋天文、數學、物理、化學、生命科學等領域。
  3. 以不同的角度提齣各種科學疑問,啟發讀者對科學的探究興趣。
 
名人推薦
 
  林豐利|颱師大物理係教授,理論物理學傢
  曹培熙|颱大物理係暨醫學院光電生物醫學中心退休教授
《宇宙的奧秘:從牛頓到廣義相對論的經典物理學之旅》 圖書簡介 本書帶領讀者穿越人類對自然界認識的恢弘曆史,從十七世紀科學革命的奠基者艾薩剋·牛頓的經典力學體係齣發,逐步深入到十九世紀末物理學麵臨的危機,並最終抵達愛因斯坦廣義相對論所描繪的宏大宇宙圖景。這是一部旨在普及和深入理解經典物理學核心概念的著作,聚焦於那些塑造瞭我們現代世界觀的基石理論,完全避開瞭量子力學、狹義相對論、弦理論等近代物理學的範疇。 第一部分:牛頓的遺産——經典力學的確立與發展 本部分首先聚焦於牛頓力學的基石。我們將詳細剖析《自然哲學的數學原理》中的核心思想,包括萬有引力定律的數學形式及其對天體運動的精確描述。讀者將跟隨牛頓的思路,理解絕對時空觀的構建,以及三大運動定律如何成為理解宏觀世界運動的不可動搖的框架。我們深入探討瞭動量、角動量、能量守恒等核心概念在保守係統中的應用,並展示這些定律如何成功地解釋瞭行星軌道、潮汐現象以及地球上物體的落體運動。 隨後,我們將介紹經典力學嚮更抽象和統一的拉格朗日和哈密頓力學的演進。這部分內容旨在揭示經典物理學的內在美學和數學結構。拉格朗日量和哈密頓量不僅是處理復雜係統的強大工具,它們的形式本身也預示瞭未來物理學理論的統一性趨勢。我們詳細分析瞭變分原理(如最小作用量原理)在構建運動方程中的核心地位,並對比瞭牛頓的矢量方法與基於能量和路徑的分析力學之間的區彆和聯係。 第二部分:熱力學與統計物理學的興起 在經典力學描述宏觀運動的同時,對熱現象的深入研究催生瞭熱力學。本部分詳細闡述瞭熱力學的四大基本定律。我們將從宏觀現象齣發,理解溫度、熱量、功之間的定量關係,確立瞭能量守恒在熱過程中的具體體現(第一定律)。 重點將放在熱力學第二定律——熵增原理的深刻含義。我們探討瞭剋勞修斯和開爾文對熱力學不可逆過程的描述,以及熵作為係統無序程度的統計學意義。 緊接著,我們將進入經典統計物理學的領域。統計力學通過引入大量粒子模型,成功地從微觀的分子運動解釋瞭宏觀的熱力學現象。讀者將接觸到麥剋斯韋-玻爾茲曼分布,理解氣體分子平均動能與溫度的關係。我們分析瞭理想氣體模型,並探討瞭在經典框架下,如何用概率和統計方法來處理復雜的多體係統,這為後續理解物質的相變奠定瞭基礎。 第三部分:經典電磁學的統一與危機 十九世紀的物理學成就中,電磁學的統一無疑是最輝煌的篇章之一。本部分將完全聚焦於法拉第、麥剋斯韋及其閤作者的工作。我們係統地梳理瞭靜電學和靜磁學的基本規律(高斯定律、安培環路定律等),並重點闡釋瞭法拉第電磁感應定律的革命性意義。 核心內容將是麥剋斯韋方程組的完整推導與闡釋。我們強調瞭麥剋斯韋引入“位移電流”這一關鍵修正如何成功地將變化的電場與磁場聯係起來,並預言瞭電磁波的存在。我們將深入討論電磁波的性質,包括其橫波特性、傳播速度與光速的精確吻閤,從而完成瞭光的電磁本質的論證。 然而,經典電磁學在解釋某些現象時也暴露齣瞭自身的局限性。本部分最後將詳細迴顧這些“經典危機”,特彆是黑體輻射的“紫外災難”以及光電效應的理論睏境。這些未能被經典物理學完美解釋的現象,將作為引子,自然地將讀者的視野引嚮對時空本質的重新審視,為進入更深層次的理論打下鋪墊,但本書的敘述將嚴格止步於經典物理學的邊界,不涉及對這些危機的量子力學解釋。 總結 《宇宙的奧秘》旨在為讀者提供一個清晰、嚴謹且富有洞察力的經典物理學全景圖。通過對牛頓力學、熱力學、統計物理學和經典電磁學的深入剖析,本書展現瞭人類理性在構建可預測、可量化自然模型方麵所取得的非凡成就。這是一次迴歸基礎的探索,理解瞭這些奠基性理論,纔能真正把握後續所有物理學發展的曆史脈絡和思想深度。本書適閤所有對物理學曆史、基礎原理及其數學美感感興趣的讀者。

著者信息

圖書目錄

《量子論縱覽》
 
序言
拉普拉斯精靈
何謂量子論?①∼②
量子論摘要 ①∼③
[再更詳細一點!Q&A]
Q1. 量子論和日常所見的「巨觀世界」沒有關係嗎?
 
一、量子論的誕生
理解的關鍵「波粒二象性」
光的波動說 ①∼③
用量子論思考光 ①∼④
原子的模型 ①∼②
用量子論思考電子與原子 ①∼③
結論 量子論的誕生
[再更詳細一點!Q&A]
Q2. 光子究竟是粒子?還是波?
 
二、探究量子論的核心
理解的關鍵「狀態的並存」
電子的乾涉 ①∼④
關於詮釋的爭論 ①∼②
不準量關係式
關於詮釋的爭論 ③
結論 探究量子論的核心
[再更詳細一點!Q&A]
Q3. 電子竟然能夠同時存在於多個場所,真的嗎?
Q4. 「電子波」代錶什麼意思?
Q5. 量子論所說的「觀測」是什麼?
Q6. 除瞭哥本哈根詮釋之外,還有什麼詮釋?
 
三、蓬勃發展的量子論
新的真空相
穿隧效應 ①∼②
往化學與固態物理學的發展
自然界的四種力 ①∼②
從無到有的宇宙創生
結論 蓬勃發展的量子論
[再跟詳細一點!Q&A]
Q7. 真空竟然具有能量,真的嗎?
Q8. 穿隧效應有什麼實際的例子?
[再更詳細一點!Q&A]
促使宇宙加速膨脹的因素或許是真空的能量
量子論闡明瞭週期錶的意義
量子論闡明瞭化學反應的機製
量子論也闡明瞭固體的性質
在巨觀世界中顯現的量子現象「超流性」與「超導性」
何謂「量子生物學」?
 
四、量子論總結
量子論的重要人物
量子論的關鍵詞MAP
量子論年錶
量子論究竟是什麼呢?
 
五、更加瞭解量子論
量子論與愛因斯坦的故事
平行世界是真實存在嗎?
全麵瞭解量子電腦
量子遙傳
[再更詳細一點!Q&A]
Q9. 愛因斯坦聽到多世界詮釋時會做什麼樣的評價?
 
《解密相對論》
 
一、相對論摘要
相對論誕生前夕
狹義相對論
E=mc^2
廣義相對論
 
二、相對論的兩大基礎公設
光速不變原理 ①∼②
變化的光速
以光速行進者
相對性原理 ①∼②
愛因斯坦與相對論 之一
16歲的疑問
馬剋士威與馬赫
乙太之謎 ①∼②
兩大原理
 
三、伸縮的時空
時間的延緩 ①∼②
空間的收縮 ①∼②
「同時」的不一緻
收縮物體看起來的真正情形
愛因斯坦與相對論 之二
突然閃現的靈感
時間與空間變化
與牛頓理論之間的矛盾
Column 1 根據相對論的速度加法
Column 2 從「時間圖」看交織的時間與空間
 
四、彎麯的時空
等效原理
彎麯的光
空間的彎麯 ①∼②
重力與時間的延遲
愛因斯坦與相對論 之三
重力與加速度等同
廣義相對論的誕生過程
廣義相對論的證明
 
五、孿生子悖論與時間旅行
孿生子悖論
弟弟的視點
哥哥的視點
解決方法 1
解決方法 2
時間旅行的方法
 
六、潛藏在物質中的龐大能量
質量轉化為能量
能量轉化為質量
速度與質量的關係
何謂質量(m)?
何謂能量(E)?
光與E=mc^2
 
七、從相對論衍生齣來的現代物理學
狹義相對論與核反應
狹義相對論與質子質量
狹義相對論與加速器實驗
狹義相對論與同步輻射
狹義相對論與反粒子
狹義相對論與催化反應
狹義相對論與磁性的本質
時間延遲與GPS
廣義相對論與黑洞
廣義相對論與重力波
廣義相對論與宇宙論
愛因斯坦方程式
愛因斯坦「未完成的夢」 ①∼②
 
八、更加瞭解相對論
PART 1  藉由電腦模擬體驗相對論
以次光速穿過格子
通過眼前的汽車
兩個黑洞
黑洞拋擺
往黑洞落下
 
PART 2  超光速有可能實現嗎?
實現超光速的方法 ①∼②
實在的「超光速」現象 ①∼③
超光速粒子迅子 ①∼④
 
《超弦理論》
 
一、 超弦理論入門
序言
6 追求「終極的數學式」 ①∼②
10 物質的「最小零件」
弦的本質
12 弦的性質 ①∼②
16 弦的振盪
18 弦的振盪與質量 ①∼②
超弦理論的世界
22 超弦理論的歷史 ①∼②
26 高維空間 ①∼②
30超對稱性
32 膜 ①∼②
追求終極理論
36 量子重力理論
38 宇宙之始
40 暗物質
42 超弦理論的證明
44 擴展的應用例 ①∼②
 
二、 再更深入一點!超弦理論
專訪 
50 橋本幸士博士
超弦理論的下一個「革命」也許就發生在明天!
56 格林恩博士
超弦理論「傳道士」所提供的理論物理學現況
62 大栗博司博士
「萬物理論」的探索歷程
額外維度之驗證 
72 探索「看不見的維度」!
 
三、支配宇宙萬物的數學式
82 支配宇宙萬物的數學式 ①∼② 
86 第1項  重力的作用量 ①∼② 
90 第1項之前  重力的作用量 ③ 
92 第2項  電磁力、弱力、強力 ①∼② 
96 第3項  粒子與反粒子 ①∼② 
100 第4項、第5項  質量的起源 ①∼② 
104 第6項  湯川耦閤 ①∼② 
作用量數學式的未來 
108 暗物質 ①∼②
112力的統一
114 終極理論
 
四、再更深入一點!支配宇宙萬物的數學式
專訪 
118 村山 齊博士
最終是希望能夠僅以一力,隻用一個基本法則說明宇宙所有的現象
124 南部陽一郎博士
在荒蕪之地播種是一種快樂
130 梶田隆章博士
超越基本粒子之「標準理論」,開闢新的地平線

圖書序言

  • ISBN:9789864612741
  • 叢書係列:人人伽利略科學叢書
  • 規格:平裝 / 512頁 / 21 x 27.5 x 2.5 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用户评价

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當我翻到《超弦理論》那部分時,一開始其實有點膽戰心驚,畢竟這聽起來就是物理學界最前沿、最「形而上」的領域瞭。我本來以為這本書會直接丟一堆高維度的概念讓我霧裡看花,但齣乎意料的是,它從弦的概念起源講起,如何試圖統一四大基本力,以及為什麼需要額外的維度。它並沒有把它描述成一個「已證實」的理論,而是非常誠懇地展示瞭物理學傢們在麵對「萬有理論」時所遇到的挑戰與嘗試。這種對科學探索過程的呈現,比單純講解理論本身更有吸引力。它讓我覺得,物理學並非僵化的知識體係,而是一個持續演進、充滿爭議和創新的前沿領域。這本書成功地將那些晦澀的數學結構,轉化為一種哲學性的思辨,讓人對宇宙的本質產生更深層次的敬畏。

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這套書的裝幀設計也相當用心,每一本的顏色和排版風格雖然略有區別,但放在一起看,整體視覺上是協調且專業的。紙質摸起來很舒服,印刷的清晰度也沒話說,特別是那些圖錶的細節,線條都很銳利,這對於理解物理結構圖至關重要。我特別在意書籍在重讀時的耐用度,這套書的裝訂看起來相當紮實,應該能承受我這種會反覆翻閱、甚至偶爾在咖啡廳邊喝咖啡邊看的「摧殘」。而且,它不隻是把知識塞給你,還附帶瞭一些歷史背景和科學傢的軼事,這讓整個閱讀體驗豐富瞭許多。你知道嗎,瞭解那些偉大物理學傢在麵對瓶頸時的心路歷程,會讓你對這套書所介紹的理論產生一種情感上的連結,而不是純粹的學術研究,這一點大大提升瞭我的閱讀樂趣。

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這套書光是書名就讓人覺得「哇!好硬核!」但實際翻開來,不得不佩服作者的功力,把這麼深奧的物理學概念,用這麼淺顯易懂的方式呈現齣來。我記得我最開始接觸到近代物理,都是從那些艱澀難懂的教科書開始,每次看到那些複雜的數學公式就頭皮發麻,完全無法體會背後的物理圖像。結果這套書裡,不隻用大量的圖解,連文字敘述都像是老朋友在跟你聊天一樣,把量子力學的怪誕、廣義相對論的時空彎麯,甚至是超弦理論那種聽起來像是科幻小說的情節,講得頭頭是道。特別是《量子論縱覽》那本,它對於哥本哈根詮釋和多世界詮釋的比較,讓我這個對量子糾纏睏惑已久的人,終於有點概念瞭。他們沒有急著給你答案,而是引導你思考,這點非常重要,讓讀者感受到自己是在「探索」,而不是單純「吸收」知識。對於想入門又怕被勸退的讀者來說,這簡直是救星。

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老實說,我對物理的理解一直停留在牛頓力學那個階段,覺得世界就是那麼簡單、線性的。但自從開始看《解密相對論》,我的世界觀整個被顛覆瞭。愛因斯坦那套關於時間膨脹和空間扭麯的概念,光是用想的就夠燒腦瞭,更不用說還要用數學去描述。這套書厲害的地方就在於,它用非常生活化的例子,像是火車速度、光速不變性這些基礎,慢慢堆疊齣相對論的宏觀架構。我特別欣賞它在解釋等效原理時的細膩度,那個「電梯裡的等效性」的思維實驗,真的讓人茅塞頓開。雖然書中偶爾還是會齣現一些需要稍作停頓纔能理解的段落,但整體閱讀下來的順暢度非常高,感覺就像是有人在身邊,拿著白闆筆,一步一步帶你畫齣時空的結構圖。這套書的編排,讓「相對性」不再是遙不可及的理論,而是可以被理解的自然規律。

评分

整體來說,這套「圖解近代物理套書」最吸引我的地方,在於它成功地搭起瞭一座橋樑,連接瞭普通讀者與尖端物理學的鴻溝。很多科普書讀起來,總覺得作者為瞭追求簡潔,犧牲瞭某些關鍵的深度,讀完之後好像懂瞭,但一遇到不同角度的問題就卡住。但這套書的「圖解」手法,並非隻是插圖而已,而是真正用視覺化的方式,輔助理解那些抽象的數學關係。例如,在解釋狹義相對論的洛倫茲變換時,它通過動畫般的圖示序列,比單純的方程式推導更能讓人直觀地感受到不同參考係下的時間差異。對於我這種非專業齣身,但對宇宙運行法則充滿好奇心的人來說,這套書提供瞭一個既有深度、又不會讓人望之卻步的學習路徑,絕對是書櫃裡值得珍藏的入門與進階參考書。

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