正版物理学的历程:从亚里士多德到薛定谔一部有血有肉的物理科学史话经典力学热力学和电磁学相对论量子力学物理及天体物理学书籍

阅读本书，您只需具备一个条件：对科学富有好奇心！

本书探讨了物理学从古希腊到现代的发展历程，介绍了经典力学、热力学和统计力学、电磁学、相对论、量子力学、原子及分子物理以及天体物理学，另附有形式多样的练习题。翻开这本书，您不仅可以了解物理学中的原理，还可以看到许多科学家鲜为人知甚至令人咋舌的一面。许多书在讲述物理学的故事时一点数学公式也不用，这会让物理学的故事至少损失一半，因为没有数学的物理学就不是严格的科学。本书既利用了数学符号的描述性功能又没有过多的计算，在叙述故事的同时原汁原味地保留了物理学的公式之美。这既是一部有血有肉的物理科学史话，同时也可作为本科物理教辅。

本书以物理学演化历史为叙述顺序，注重从观察、实验、理论和应用这一科学发展的内在逻辑角度，讲述物理学知识体系是如何一步步建立起来的，内容涉及经典力学、热力学与统计力学、电磁学、相对论、量子力学、原子与分子物理学以及天体物理学等。科学家生平故事穿插其中，鲜活展现了重大物理学进展中的人。可以说，物理学的历程正是一代代物理学家探索自然界的好奇之旅。

相信读者从本书可以更加容易、更加清晰地发现科学是怎样从简单的开始，又是如何发展成为今天这宏伟而复杂的精神大厦的。

第1章物理学的语言 / 1

1.1无穷级数和数列： 从芝诺到魏尔斯特拉斯 / 1

1.2几何和数 / 5

练习 / 10

第2章科学的黎明 / 11

2.1亚里士多德 / 11

2.2空间、时间和物质 / 12

2.3宇宙 / 14

2.4自然的行为有目的吗 / 18

练习 / 20

第3章天文学铺就道路 / 21

3.1亚历山大的天文学家 / 21

3.2哥白尼和他的日心说 / 26

3.3开普勒及其对天文学的贡献 / 30

练习 / 34

第4章伽利略的生平 / 35

练习 / 45

第5章17世纪： 科学萌芽 / 47

5.1数的连续性；函数；笛卡儿解析几何 / 47

5.2重要的实验和发明 / 55

5.2.1托里拆利气压计和玻意耳气体定律 / 55

5.2.2斯涅耳折射定律和光的本性 / 58

5.3微积分的发明 / 61

练习 / 69

第6章艾萨克·牛顿 / 72

6.1不快乐的童年和他在剑桥的生活 / 72

6.2原理 / 76

6.2.1运动定律简介 / 76

6.2.2运动举例 / 81

6.2.3引力 / 86

6.2.4伽利略相对性原理 / 88

6.3牛顿发表《原理》之后的生活 / 89

练习 / 90

第7章经典力学 / 94

7.1牛顿之后的力学 / 94

7.1.1角动量 / 95

7.1.2固体围绕固定轴的旋转 / 96

7.1.3单摆 / 98

7.2振动的弦；偏微分方程和傅里叶级数 / 100

7.3分析力学中的重要概念 / 105

7.4流体力学 / 110

练习 / 114

第8章化学发轫 / 119

8.1化学与炼金术的关系 / 119

8.2气动化学家 / 120

8.3道尔顿和物质的原子论 / 124

8.4阿伏伽德罗理论和理想气体定律 / 128

练习 / 131

第9章热力学和统计力学 / 132

9.1热力学 / 132

9.1.1热 / 132

9.1.2能量守恒和热力学第一定律 / 133

9.1.3热力学函数，状态方程和相图 / 136

9.1.4热力学第二定律；熵 / 139

9.2统计力学 / 147

9.2.1气体分子运动论 / 147

9.2.2麦克斯韦玻尔兹曼分布 / 148

9.2.3吉布斯统计物理 / 155

9.2.4均分定理 / 158

9.2.5波动 / 159

9.2.6扩散 / 162

练习 / 163

第10章电磁学 / 170

10.1早期历史 / 170

10.2静电学，稳态电流和磁性 / 171

10.2.1静电学 / 171

10.2.2电池的发现 / 173

10.2.3电流和磁性 / 175

10.2.4电磁单位 / 179

10.2.5欧姆定律 / 180

10.2.6电与化学 / 182

10.3法拉第电磁感应 / 184

10.4电磁波 / 189

10.4.1光的波动性得以证实 / 189

10.4.2关于矢量场的两条重要定理 / 192

10.4.3麦克斯韦和他的方程 / 197

10.4.4材料介质中的电磁场 / 208

练习 / 213

第11章阴极射线和X射线 / 219

11.1阴极射线 / 219

11.2X射线的发现 / 220

11.3电子的发现 / 223

11.4X射线衍射 / 224

11.5电子发射和电子阀 / 228

11.5.1热电子发射 / 228

11.5.2场发射 / 231

练习 / 231

第12章爱因斯坦相对论 / 234

12.1爱因斯坦早期的生活和研究 / 234

12.2狭义相对论 / 236

12.2.1预备知识 / 236

12.2.2洛伦兹变换的由来 / 241

12.2.3长度缩短和时间膨胀 / 243

12.2.4狭义相对论的运动定律 / 244

12.3物理定律的不变性 / 246

12.3.1闵可夫斯基四维时空 / 246

12.3.2张量和相对论不变性 / 249

12.4广义相对论 / 255

12.4.1广义相对性原理 / 255

12.4.2曲线张量 / 258

12.4.3爱因斯坦方程 / 260

12.5著名的科学家 / 264

练习 / 267

第13章量子力学 / 270

13.1光的量子化 / 270

13.1.1黑体辐射和普朗克定律 / 270

13.1.2光电效应 / 276

13.1.3爱因斯坦系数 / 278

13.1.4激光 / 280

13.2原子结构 / 281

13.2.1汤姆孙静态原子模型 / 281

13.2.2卢瑟福原子模型 / 282

13.2.3玻尔模型 / 284

13.2.4自旋的发现 / 289

13.3波粒二相性 / 290

13.4形式化的量子力学 / 292

13.4.1薛定谔方程 / 292

13.4.2束缚粒子的定态 / 297

13.4.3海森堡不确定性原理 / 301

13.4.4散射态和隧穿现象 / 306

13.4.5跃迁 / 311

13.4.6经典力学与量子力学的联系 / 312

练习 / 313

第14章原子、分子和固体 / 324

14.1单电子原子 / 324

14.1.1轨道角动量 / 324

14.1.2中心场中粒子的定态 / 329

14.1.3氢原子定态 / 331

14.2电子自旋 / 335

14.2.1氢原子能级的精细结构 / 335

14.2.2电子自旋的形式化描述 / 336

14.3辐射场及其和物质的相互作用 / 340

14.3.1线性谐振子 / 340

14.3.2对辐射场的量子力学描述 / 342

14.3.3辐射场和物质的相互作用 / 343

14.4全同粒子的不可区分性和量子统计 / 345

14.4.1全同粒子的不可区分性 / 345

14.4.2玻色子 / 347

14.4.3费米子 / 350

14.5多电子原子 / 353

14.5.1元素周期表 / 353

14.5.2自洽场 / 357

14.5.3多电子原子的能级 / 361

14.6分子 / 363

14.6.1玻恩奥本海默近似 / 363

14.6.2双原子分子： 电子项 / 364

14.6.3双原子分子的原子核运动 / 367

14.6.4多原子分子 / 370

14.7固体 / 370

14.7.1正格子和倒格子的对称单元 / 370

14.7.2晶体的单电子态 / 372

14.7.3金属 / 374

14.7.4铁磁性金属 / 381

14.7.5半导体 / 382

14.7.6pn结和晶体管 / 385

14.7.7晶格振动 / 387

14.7.8超导性 / 391

练习 / 394

第15章非常小和非常大 / 402

15.1核物理 / 402

15.1.1放射性 / 402

15.1.2核反应以及中子的发现 / 406

15.1.3核裂变以及首次核反应 / 409

15.1.4核模型 / 411

15.1.5基本粒子和标准模型 / 411

15.2狄拉克电子理论和量子电动力学 / 416

15.2.1狄拉克电子理论 / 416

15.2.2量子电动力学 / 424

15.3宇宙学 / 439

15.3.1星系 / 439

15.3.2恒星的创生和死亡 / 440

15.3.3地球 / 443

15.3.4宇宙： 膨胀的宇宙 / 443

练习 / 445

附录数学笔记 / 447

主题词索引 / 457

人名索引 / 464