物理学基本概念探讨 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邓人忠 著

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• 物理学
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• 高中物理
• 物理学入门
• 科学普及
• 理论物理

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502949822

版次：1

商品编码：10559798

包装：平装

开本：32开

出版时间：2010-06-01

页数：264

正文语种：中文

内容简介

有人说：如果你想难倒一位物理学家，就问他：时间到底是什么？它是一条从过去流向未来的“河”吗？如果是，那是一条什么河呢？是什么驱使它流动呢？它的流速又是依据什么来确定的呢？如果时间是一条河，可以游到河的上游并穿过这条河吗？我们能完全阻止这条河的流动吗？……
实际上现今的物理学，不仅让你在时间概念上找不到答案，而且许多物理学基础概念，如能量、惯性、力、熵、电……都找不到让人满意的答案！《物理学基本概念探讨》就是专门讨论这些无最后答案的物理学基本概念的专著。它从这些基本概念的历史及其演化人手，侧重对现有概念的描述，并在此基础上对不同定义进行分析、讨论，进而采百家之长，提出对此概念、定义的新思考。

作者简介

邓人忠，1949年生于江西奉新，浙江省衢州学院物理学教授。从事物理学教育四十年，发表论文50佘篇，有专著3部，完成省部级以上科研课题3项。主要从事物理学及相关学科的教学、研究，以及教育管理工作。

内页插图

目录

第一编 物质与时空
第1章 质量
1.1 质量的定义
1.2 质量的特性
1.3 关于负质量

第2章 物理时间
2.1 时间之谜
2.2 物理时间
2.3 时问的测度

第3章 物理空间
3.1 物理空间
3.2 空间的维度
3.3 空间的测度
3.4 空间与真空
3.5 视觉与空间

第二编 力学
第4章 机械运动
4.1 运动的概念
4.2 机械运动的定义
4.3 机械运动的量度
4.4 直读多边形法则
4.5 定点跟踪法

第5章 能量
5.1 能量的定义
5.2 能量的特性
5.3 能量观研究

第6章 动能
6.1 关于动能的定义
6.2 动能的系统性
6.3 动能表式的理论思考

第7章 势能
7.1 关于势能的定义
7.2 势能的讨论

第8章 动量
8.1 动量的定义
8.2 动量的系统性
8.3 动量与惯性
8.4 动量守恒定律

第9章 惯性
9.1 惯性的定义
9.2 惯性的起源
9.3 惯性的物理特性

第10章 力
10.1 力的定义
10.2 力的起源
10.3 引力之谜
10.4 重量概念

第11章 功
11.1 “功”的定义
11.2 功的特性
11.3 功概念的推广

第12章 牛顿三定律
12.1 牛顿第一定律
12.2 牛顿第二定律
12.3 牛顿第三定律
12.4 牛顿三定律问的数学关系

第三编 热学
第13章 温度
13.1 温度的定义
13.2 温度的特性
13.3 温标

第14章 热量
14.1 热量的定义
14.2 热量的特性
14.3 热量的单位

第15章 内能
15.1 内能的定义
15.2 内能的特性

第16章 熵
16.1 关于熵的定义
16.2 熵与热寂说
16.3 熵的特性
16.4 熵概念的推广

第17章 热力学四定律
17.1 热力学第零定律
17.2 热力学第一定律
17.3 热力学第二定律
17.4 热力学第三定律
17.5 热力学四定律间的关系

第四编 电磁学
第18章 电与磁
18.1 “电”的概念
18.2 空间电荷
18.3 “磁”的概念
18.4 “电磁”的概念

第19章 电磁场
19.1 电磁场概念的产生
19.2 电磁场概念的深化
19.3 统一场论
19.4 终极理论

第20章 麦克斯韦方程组
20.1 麦克斯韦方程组
20.2 的物理意义
20.3 规范
20.4 的源与流
参考文献
后记

精彩书摘

（4）质量是实物或场物质的量，质量是实物或场物质的量度
“质量是实物或场物质的量”与“质量是实物或场物质的量度”这两个定义只有一字之差，但二者定义是不同的。在质量是实物或场物质的量中，强调的是质量是物质的量。而在质量是实物或场物质的量度中，强调质量是一种量度。前者把质量及物质量与物质混同起来了；后者又只涉及了质量是一种量度，而没有告诉人们这种物质量的计算方法，因为更多的物理学家们认为物理量的定义，应该和它的计量方法有关。
也许会说：在本节的开头，已经引用过牛顿的话：物质的量是被确定正比于它的密度和体积本身的量度。这里他不但讲了质量是一种量度，而且告知了其计算方法。其实牛顿在此表述中也犯了循环论证的逻辑错误，他用密度与体积来表示质量这种量，但当人们问及密度由何而来时他又不得不要用到质量，故而牛顿还是没有给出与质量计量有关的方法。
我们说定义质量是实物、场物质的量度是较为正确的。其理由有四：
其一，我们在对任何概念下定义时，首先注意到的并不是该定义是否与计量方法有关，而是如何使此概念包含在另外一个更广泛的定义之中。列宁说：“下定义是什么意思呢？首先就是把某一概念放在另外一个更广泛的概念里。例如当我下定义说驴子是动物的时候，我是把驴放在更广泛的概念里。”由此我们在给质量下定义时，也就无须过多地去顾及与下定义无关的物理量的计算方法。
其二，由此定义可确定自然界存在着的一切实物、场物质在量方面的共有特性。如物体和物质量的多少，这是实物、场在量方面的共性。我们定义质量是实物、场物质量的量度，就正是表征了此共性。
其三，此定义可表示不同类物体物质之间量的关系。如在地面天平上一块糖与一块铁相平衡，即二者物质之量相同。将天平放至空中，仍旧平衡，保持不变的还是在地面上表示出来二者物质之量，而不是二者所受之重力。

前言/序言

　　物理学是自然科学的基础学科，而构建物理学大厦的支柱，则是它的基本概念。人们常说：“概念不牢，基础动摇”。的确，物理学的基本概念是物理学科理论的基础，是学科赖以生存、成长的核心，是人类对运动着的客观世界，进行高度抽象、概括和认知而获得的理性成果。
　　物理学的基本概念，是一个动态的概念：由于科学技术的不断发展，以及人们在科学实践活动中千百次地使用、翻腾、凝炼这些基本概念，从而带来的对其认识的深化，促使这些基本概念不断演化、发展、进步。它的每一次变革，都意味着给科学、技术的进步带来一次巨大的推动，几乎可以说是一部人类的科学技术发展史，是人类对物理学基本概念认识的深化史！
　　当今物理学已发展得枝繁叶茂，万紫千红，臻于完善。但人们往往只陶醉于对欣欣向荣的花、枝、叶的欣赏之中，而不会去关心那支撑这“万紫千红”的“树干”！实际上这些基本支撑概念在发展中还存在着许多矛盾和困扰，许多概念还存在着很大争议。这是物理学界不应忽略的，但又确是一个真实的客观存在。
　　有人说：科学的最高成果是概念！实际上学科的最大生命力也来源于概念。时间、空间、能量、惯性、熵……这些都是物理学中最基础的概念，都是让人不说很清楚，一说就糊涂的“简单”概念。我们回想一下关于“时间”的讨论：从牛顿的“均匀流逝”到克劳修斯的“时间之矢”；从洛伦兹的“尺缩钟长”到爱因斯坦的“时空合一”；从普利高津的“内部时间”到霍金的“虚时间”……这些天才们都无一不在这些最简单概念上下足工夫，寻找突破。难怪有人说：考虑着物理学中最简单问题的人，是非凡的天才！

《星际航行与超维空间理论》内容概要 本书深入探讨了在现有物理学框架下，实现长距离星际旅行所面临的理论挑战，并构建了一套关于高维空间结构及其对时空连续体影响的创新性理论模型。全书分为五大部分，逻辑严密，层层递进，旨在为下一代宇航物理学提供坚实的理论基石。 --- 第一部分：现有推进技术的局限性与新范式的必要性 本部分首先对当前人类掌握的化学火箭、核聚变推进等技术进行了详尽的物理学分析，重点剖析了它们在克服光速限制和所需燃料质量比方面的固有缺陷。我们引入了“宇宙距离密度”的概念，用以量化地说明，即便以接近光速的速度，抵达最近的宜居系外行星仍需数十年乃至上百年的时间，这使得真正的星际殖民成为不可能。 随后，我们详细论述了经典相对论框架下，如何通过负质量、负能量密度场或曲率驱动（如阿尔库比耶雷引擎的原始构想）来绕过光速限制。然而，我们指出，这些方案在能量需求上呈指数级增长，且对物质的负能特性依赖，在当前已知的标准模型物理学中，实现条件极为苛刻。因此，本部分结论强调：突破现有认知的壁垒，探索新的时空操控机制，是实现星际航行的唯一出路。 核心论点： 现有技术受限于能量守恒和光速极限，必须引入超越三维时空认知的物理学原理。 --- 第二部分：高维空间几何学的重构 本部分是全书理论体系的基石。我们摒弃了将额外维度视为紧致微观维度的传统Kaluza-Klein理论视角，转而采纳一种动态的、可观测的宏观高维结构模型。 我们基于对引力子行为的异常观测数据（特别是引力场在极端环境下的衰减速率），提出了一种基于非黎曼几何的修正引力理论。该理论假设，我们所感知的四维时空（$M^4$）是嵌入在一个更高阶的欧几里得空间（$E^{N}$，其中 $N>4$）中的“薄膜”。星际尺度上的引力异常，并非源于暗物质，而是由于引力场线在$E^{N}$中的“泄漏”和“折叠”。 我们详细推导了引入的额外维度（我们称之为“折叠维度”$lambda_i$）对时空曲率的修正项。通过对超对称性理论的重新诠释，我们展示了如何利用这些折叠维度来构建“捷径”。书中包含了大量使用微分几何和拓扑学工具的数学证明，特别是关于同调群在描述空间连通性中的应用。 核心技术： 引入“折叠因子” $Phi(x^mu, lambda_i)$ 来描述能量-动量张量如何影响高维几何，而非仅仅影响四维时空。 --- 第三部分：超维曲率驱动：时空“折叠”而非“扭曲” 基于第二部分的高维几何模型，本部分提出了实现星际旅行的新机制——“超维曲率驱动”（Hyper-Dimensional Curvature Drive, HDCD）。HDCD的核心思想不再是像曲率引擎那样在四维时空中人为制造“气泡”来扭曲空间，而是通过精确控制施加在额外维度上的能量梯度，使$M^4$薄膜在$E^{N}$中实现局部拓扑连接。 我们引入了“维度共振”的概念。理论上，当一个足够集中的、特定频率的能量场（我们称之为“Z-波束”）被注入到飞船周围的局部空间时，它能够使飞船所在区域的“折叠维度”产生瞬时同步振荡，从而将飞船与目标星系在$E^{N}$中的高维邻近点进行短暂的“对齐”。在$E^{N}$中，这两个点可能仅相隔数米，而在$M^4$中，它们可能相距数千光年。 本部分详细计算了实现这种维度共振所需的“零点能梯度梯度”，并设计了一套用于计算所需的输入功率与目标距离的非线性方程组。我们首次提出了“等效折叠半径”的计算方法，用以衡量一次跳跃的效率。 关键推导： 维度共振所需的输入能量与目标距离的对数成正比，而非传统驱动的指数关系，这使得长距离旅行在理论上变得可行。 --- 第四部分：物质与高维场的相互作用：稳定性和防护 任何涉及时空结构操控的理论都必须面对物质结构的稳定性问题。本部分专门研究了当飞船进入高维折叠状态时，船载物质（包括宇航员）如何保持其四维完整性。 我们认为，物质的四维属性（如静止质量和电荷）是由其在$E^{N}$中对“折叠维度”的“维度束缚能”决定的。在HDCD启动过程中，如果维度束缚能被扰动，物质可能发生“维度解离”，导致原子结构瓦解。 为了解决这个问题，我们设计了“拓扑保护场”。该保护场由特定频率的引力波和电磁场交织而成，其作用是为飞船及其载荷在$E^{N}$中划定一个“稳定区域”，确保物质的四维坐标集在空间高维映射过程中保持一致性。书中分析了保护场在穿越“维度边界”时的能量损耗模型，并提出了基于量子涨落抑制技术的优化方案。 实际挑战： 如何在极短的时间内，均匀且精确地在飞船周围建立和维持这个复杂的拓扑保护场，是工程实现面临的最大难题。 --- 第五部分：宇宙学意义与未来展望 在最后一部分，我们将高维理论应用于更宏大的宇宙学问题。我们探讨了HDCD技术如何能解释宇宙大爆炸后的极速暴胀期，认为暴胀可能就是宇宙在极早期处于一种高度“高维开放态”下的自然体现。 此外，本部分讨论了利用HDCD观测遥远星系可能带来的新物理学发现。如果能够精确控制穿越的路径，理论上可以观测到其他四维薄膜（即其他宇宙）的微弱“重力回声”，从而为多重宇宙理论提供间接的实验证据。 本书最后以对未来技术路线图的展望作结：从初步的实验室“微米级空间折叠”实验，到最终实现星际尺度的“维度跳跃”，需要理论物理学、超材料工程学和高能粒子物理学的深度融合。 --- 总结： 《星际航行与超维空间理论》是一部面向理论物理学家和前沿工程学家的著作，它聚焦于利用超越经典时空认知的几何学原理，为人类打开通往广袤星辰的理论之门。全书内容严谨，数学推导详尽，完全建立在对现有物理学局限性的深刻反思之上。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，原来那些看似深奥的物理学理论，离我们的生活如此之近。书中对“能量”的讨论，更是让我醍醐灌顶。我一直以为能量就是手机的电量，或者食物提供的卡路里，但这本书却将能量的概念延展到了更为广阔的领域，从宏观的天体运行到微观的粒子碰撞，无不体现着能量的转化和守恒。作者并没有止步于能量的定义，而是通过对功、热量、电能、化学能等不同形式能量的阐述，让我看到了能量在宇宙间扮演的至关重要的角色。尤其是当书中提到“能量的不可再生性”时，我才真正意识到保护环境、珍惜能源的重要性，这不再是空洞的口号，而是基于对物理规律的深刻理解。书中对热力学第一定律和第二定律的解读，也让我对“熵”这个概念有了初步的认识。虽然这个概念有些抽象，但作者通过一系列生活化的例子，比如房间会自然变乱，冰块会融化，让我理解了“熵增”是宇宙万物发展的自然趋势，也明白了为什么我们需要付出努力去维持秩序。这本书让我对“变化”的本质有了更深的思考，也让我更加敬畏宇宙的秩序和规律。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的体验，就像是在和一位饱学之士进行一场深入的对话。他没有直接给我问题的答案，而是引导我去思考“为什么”。我一直对“宇宙的起源”和“万物的终结”感到着迷，这本书虽然没有直接回答这些宏大的问题，但它通过对“大爆炸理论”和“宇宙演化”的介绍，为我勾勒出了一个宏伟的图景。我了解到宇宙并非永恒不变，而是经历了一个漫长的演化过程，从一个极小的奇点开始，不断膨胀、冷却，最终形成了我们今天所见的星系、恒星和行星。书中对“暗物质”和“暗能量”的讨论，也让我意识到，我们所能观测到的宇宙，仅仅是冰山一角。这种未知的探索，让我对宇宙的奥秘充满了敬畏和好奇。作者在解释这些前沿理论时，并没有使用晦涩的语言，而是通过形象的比喻和清晰的逻辑，让我能够理解那些复杂的概念。这本书让我明白，科学探索的脚步永不停歇，未知的前方永远充满着惊喜，也让我更加期待未来人类能够在揭示宇宙奥秘的道路上取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

这是一本挑战思维定势的书。我曾经以为“相对论”是只有顶尖科学家才能理解的领域，但这本书的出现，让我觉得似乎伸手可及。作者以一种极其耐心的方式，从伽利略的相对性原理开始，逐步引出了爱因斯坦的狭义相对论。我对“时间膨胀”和“长度收缩”这些概念的理解，不再是停留在书本上的名词，而是通过作者设计的各种情境，比如在高速运动的飞船上，时间和空间会发生怎样的变化，让我产生了身临其境的感觉。我尤其喜欢书中对“光速不变原理”的阐释，它像是打开了一扇通往全新物理世界的大门。这本书让我明白，我们习以为常的绝对时间和空间，在高速运动的条件下并不成立，这极大地拓宽了我的视野。虽然书中涉及的数学推导并不多，但其逻辑的严谨和思维的深刻，足以让我对宇宙的运行机制产生全新的认识。这本书让我感到，物理学不仅仅是关于物质和运动的科学，更是关于我们如何认识宇宙、认识自身的一种哲学探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一位循循善诱的良师，它没有给我直接的答案，而是教会我如何提问。我一直对“光”的本质感到好奇，它是粒子还是波？这本书并没有直接回答这个问题，但它通过对光的传播、干涉、衍射等现象的讲解，让我看到了光同时具备波粒二象性的奇妙之处。作者在解释这些现象时，运用了大量的图示和生动形象的描述，让我能够直观地理解那些抽象的物理概念。我尤其欣赏书中对“量子力学”的入门介绍，它没有使用过于复杂的数学公式，而是着重于解释量子世界的“不确定性”和“概率性”，让我感受到了微观世界与我们宏观世界截然不同的运行逻辑。当我了解到电子并不像行星一样绕着原子核轨道运行，而是以概率云的形式存在时，我被深深地震撼了。这种颠覆了我固有认知的方式，让我开始重新审视我们对“真实”的理解。这本书让我明白，科学的进步往往伴随着对现有理论的挑战和突破，也让我对人类认知能力的极限产生了敬畏。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对日常生活中那些习以为常的现象产生了前所未有的好奇心。例如，当我看到水龙头里流出的水流，或者轻飘飘地落下的羽毛时，我总会下意识地去想，为什么它们会这样运动？这本书并没有直接给出这些问题的答案，但它通过一系列精心设计的思考实验和对基本原理的深入剖析，为我打开了一扇通往理解这些现象背后物理规律的大门。书中对牛顿运动定律的解读，不再是枯燥的公式堆砌，而是将其与我们生活中熟悉的场景联系起来，让我体会到惯性、力和加速度之间微妙而深刻的联系。作者巧妙地运用类比，比如将惯性比作“不愿意改变自己状态的惰性”，生动形象地阐释了这一核心概念。我尤其喜欢书中对“力”的定义，它不是简单的推拉，而是对物体状态改变的“原因”的探索，这种对概念本源的追溯，让我觉得不仅仅是在学习物理，更是在学习如何思考。尽管这本书的篇幅并不算短，但每一页都充满了启发，让我觉得自己像一个初次探索这个世界的孩子，对万物都充满了求知欲，也更加期待书中后续会如何揭示更深层的奥秘，比如能量守恒、动量守恒这些概念，我迫不及待地想知道它们是如何贯穿于这个宏大物理体系中的。

评分☆☆☆☆☆

启发性比较强，买得不冤！

评分☆☆☆☆☆

。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

启发性比较强，买得不冤！

评分☆☆☆☆☆

很好的一套书

评分☆☆☆☆☆

很好的一套书

评分☆☆☆☆☆

作为物理老师 看这本书 很好

评分☆☆☆☆☆

内容通俗易懂，是本不错的书。

评分☆☆☆☆☆

对各种物理概念剖析深刻，很好。

评分☆☆☆☆☆

物理学里面有些概念比较难理解，看了这本书，豁然开朗。