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音像从零开始读懂物理学汪振东
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章 经典力学1.1 地心说 / 001古希腊与亚里士多德 / 0051.2 日心说 / 010第谷与开普勒 / 0201.3 从实验开始 / 0相对运动 / 0271.4 力学定律 / 035微积分 / 0391.5 万有引力 / 051近代哲学之父——笛卡尔 / 052站在巨人肩膀上 / 059第2章 电磁学2.1 从静电到电流 / 0652.2 电生磁 / 073奥斯特与安徒生 / 076电学中的铁三角 / 078. 磁生电 / 082道德楷模法拉第 / 0892.4 电磁波 / 093什么是物理? / 096什么是波? / 101电磁学的大厦 / 107第3章 热力学与统计力学3.1 从火说起 / 109化学家拉瓦锡 / 1133.2 热的本质 / 117从永动机到能量守恒 / 1213.3 热力学 / 1243.4 统计力学 / 132第4章 光学4.1 光的本质 / 138光的三种传播方式 / 1394.2 光谱 / 1484.3 光速 / 154第5章 相对论5.1 两朵乌云 / 1595.2 狭义相对论 / 165时空 / 167什么是质量? / 1725.3 浅谈狭义相对论 / 1755.4 广义相对论 / 179黎曼几何 / 182第6章 量子物理6.1 微观世界 / 192X线 / 1996.2 量子之门 / 200火与颜色 / 201什么是量子? / 205光电效应 / 2076.3 轨道 / 209α、β、γ线 / 2106.4 迷雾重重 / 216常用的物理知识 / 217泡利不相容原理 / 221施特恩与盖拉赫 / 2256.5 矩阵力学 / 228沉默的狄拉克 / 16.6 是波 / 4爱因斯坦与诺贝尔奖 / 4晶体 / 2406.7 薛定谔方程 / 243概率波 / 247互补原理 / 2526.8 索尔维会议 / 253“二战”中的科学家 / 2596.9 薛定谔的猫 / 265小爱和小玻 / 2696.10 平行宇宙 / 2726.11 粒子、场与弦 / 276同位素、核裂变和核聚变 / 278反物质 / 283第7章 宇宙学7.1 宇宙在膨胀 / 289测量天体到地球的距离 / 2907.2 宇宙大 / 297什么是噪声? / 301宇宙简史 / 3027.3 恒星演化 / 304钱德拉塞卡极限 / 307揪心的诺贝尔奖 / 309励志人生 / 3117.4 未解之谜 / 312参考文献 / 317
汪振东 ---------------------------- 汪振东,于大学院,后在授时中心工作,参与研究原子钟、时间比对及北斗等诸多项目,对基础物理有很深的理解。著有物理科普书籍《在悖论中前行:物理学史话》。
记得刚学物理的时候,让笔者感到好奇的是电。电是什么?灯泡为什么能发光?如果把灯泡放到月球上,在地球上按下开关,灯是瞬间亮还是过一会才亮呢?老师们说:“是电的流动,所以电有速度,而且肯定不了光速,因为任何速度都不能大于光速——这是爱因说的。”于是笔者对光又产生了很多疑问:光是什么?为什么它是快的?光和空气一样有重量(质量)吗?在一次“卧谈会”上,笔者宣布了新的“研究成果”:光没有质量,否则人会感觉黑夜比白天轻松很多。很快,这一理论遭到同学的驳斥:“那是因为除反的光外,的光都被你吸收了,但你的身体不会吸收空气……” 在今天看来,这些问题似乎太幼稚可笑。但翻翻物理学史,的理论不正是从这些“幼稚可笑”的问题当中诞生的吗?比如古希腊人否定地动说,可能仅仅是因为地球转动没有形成东风;暗能量说之所以存在,也可能仅仅是因为没有办法解释宇宙正在加速膨胀。这些案例不胜枚举。因此,笔者认为在学习物理时,任何幼稚可笑的问题都不是多余的。 在笔者的教学过程中,学会提出各种奇怪的问题。笔者发现将它们解释清楚是徒劳的,因为往上追溯,一个问题终会带出无穷无尽的问题。尽管笔者不能解释清楚,但记录下是件好事,于是将点串成线,形成了本书。 本共分7章。 章为经典力学。一开始,人们以为地球是宇宙的中心,但是行星们似乎并不“听话”,于是哥白尼用太阳取代地球的位置,提出日心说。日心说意味着地球无时无刻不在运动,既然运动会产生强大的东风。为了解释这一问题,伽利略提出相对运动和惯定律。在此之上,牛顿力学体系渐渐成型。 第2章为电磁学。牛顿的光芒照耀着宇宙的各个角落,以于牛顿之后的科学家是希望电磁力与万有引力相契合——符合方比和超距作用。初的几十年确实如此,但当问题逐渐变得扑朔迷离时,的法拉第提出了“场”的概念。麦克斯韦从场出发,断言电磁波的存在并预言光是电磁波。当赫兹实这一切之后,场理论取代了超距作用。 第3章为热力学与统计力学。燃烧与热是生活中两种常见的现象,它们的本质是什么?在1纪中叶之前,人们一直认为它们都是某种元素——燃素和热素。这种元素运动便产生了热效应。但当热素无法解释众多现象时,科学家们终于认识到热是一种能量(热力学),这种能量来自分子运动(统计力学)。 第4章为光学。一开始,人们从光的三种传播方式得出光是一种微粒,然而第四种传播方式(衍)让科学家们对光的本质产生了激烈的争论——波粒战争。光是什么?光有速度吗?每当人们以为快要揭后的神秘面纱时,发现又进入了一个未知领域:光速不变诞生了相对论;光电效应是量子物理的基础;光的红移让人们发现宇宙正在膨胀…… 第5章为相对论。自1纪的波动说打败了微粒说。波传输需要介质,人们搬出了以太。但当科学家们辛辛苦苦寻找以太时,发现根本无法找到。这时初出茅庐的爱因站了出来,建立了相对论,也解决了物理学当时的窘境。 第6章为量子物理。组成物质的微粒是原子,原子的本意是“不可分割”,但终还是被汤姆孙打开了。当科学家们“进入”原子内部参观时,发现经典的物理理论在这里并不适合,于是哥本哈根派的勇士们“另立山头”,却一不小心捅了哲学的屁股,一场荡气回肠的辩论开始了…… 第7章为宇宙学。宇宙大是理学中脍炙人口的话题之一。宇宙真的起源于大吗?原始原子有存在的可能吗?黑洞又是怎么诞生的?暗物质与暗能量是怎么来的?这些都是该章的话题。 除物理内容外,本书还尝试探讨物理与数学、哲学之间的关系,大致有以下三个方面:一是从微积分角度探讨万物是连续的还是离散的,二是探讨测量对于物理的重要,三是简述量子力学带来的哲学悖论。 有几点需要说明:一是本书的图片仅是示意图,并非实物图和实验结果图;二是录了一些人物故事,这些故事只为展示人物格与历史背景,并不能作为正史考究;三是对于一普书而言,举例的生动与是难以两全的。本书从,举了不少事例,只为抛砖引玉。 在写作的过程中,笔者遇到不少困难。首先,物理与数学、哲学之间的细节问题一度困扰着笔者,好在笔者的同事——饶冬飞教授给予了笔者无私的帮,与他讨论才让笔者茅塞顿开。其次,由于笔者不善绘画,绘图问题一度影响这本书的写作进度,好在未铭图书给予了笔者大的帮。在此,对帮过笔者的老师、同事和朋友致以深深的谢意。 由于笔者水平有限,书中难免出现纰漏,恳请读者朋友批评指正。
1.从“零”开始,站在“问题”角度,循序渐进地讲述了整个物理学理论的演变过程。 2.内容,涵盖经典力学、电磁学、热力学与统计力学、光学、相对论、量子物理和宇宙学。 3.思路清晰、行文流畅,措辞严谨又不乏幽默,插图简约又不乏,内容简练又不乏深意。 4.以开放式思维探讨物理与数学、哲学之间的关系,旨在与读者共同建立理思维。
牛顿是怎样建立万有引力定律的?引力是超距作用?光速为什么不变?爱因斯坦为什么要提出相对论?是粒子还是波?薛定谔的猫到底是怎么一回事?宇宙大是怎样一步步建立的?暗物质与暗能量真的存在?物理学总是令人着迷又令人困惑。《从零开始读懂物理学》从“零”开始,站在“问题”角度,循序渐进地讲述了整个物理学理论的演变过程,内容涵盖经典力学、电磁学、热力学与统计力学、光学、相对论、量子物理和宇宙学。《从零开始读懂物理学》思路清晰、行文流畅,措辞严谨又不乏幽默,插图简约又不乏精准,内容简练又不乏深意。除物理外,《从零开始读懂物理学》多处以开放式思维探讨物理与数学、哲学的关系,旨在与读者共同建立理思维,是青少年及广大物理爱好者的入门书籍。
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