物理之書

物理之書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

美 剋利福德皮科夫,嚴誠廷 著
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店鋪: 華文京典專營店
齣版社: 灕江齣版社
ISBN:9787540775384
商品編碼:29696397901
包裝:平裝
齣版時間:2015-07-01

具體描述

基本信息

書名:物理之書

定價:68.0元

作者:(美) 剋利福德皮科夫,嚴誠廷

齣版社:灕江齣版社

齣版日期:2015-07-01

ISBN:9787540775384

字數:250000

頁碼:

版次:1

裝幀:平裝

開本:16開

商品重量:0.4kg

編輯推薦


***強、科普界全能鬼纔皮科夫力作。四色全彩精印!
  一本圖文並茂的物理科/一捲博古通今的物理曆史
  一組趣味橫生的物理故事/一個條理分明的物理數據庫
  關於物理世界裏*重要、*有趣的故事盡在其中!
  對我而言,不論是思想的極限、宇宙的運行,還是人類身處、以之為傢的浩瀚時空,都可以用物理來發掘當中永無止境的驚奇奧秘。
  ——剋利福德皮科夫
  豐富條目:250個物理史上重大裏程碑一次收錄。
  編年科:條目依年代排序,清楚掌握物理發展演變。相關條目交叉索引,知識脈絡立體化。
  濃縮文字:每篇700字左右,快速閱讀、吸收重要物理觀念和大師理論。
  精美插圖:每個條目均搭配精選全彩圖片,幫助記憶,刺激想象力。
  理想收藏:全彩印刷、圖片精美、收藏度高,是科普愛好者的*理想的物理科。
  大(公元前137億年)、以太陽為中心的宇宙(公元1543年)、開普勒的行星運動定律(公元1609年)、伽俐略落體加速度(公元1638年)、氣壓計(公元1643年)、笛卡兒動量守恒(公元1644年)、波以耳的氣體定律(公元1662年)、牛頓的運動定律和有引力定律(公元1687年)、富蘭剋林的風箏(公元1752年)、黑洞(公元1783年)、奧伯斯悖論(公元1823年)、愛因斯坦狹義相對論(公元1905年)、熱力學第三定律(公元1905年)、超導(公元1911年)、原子核(公元1911年)、玻爾原子模型(公元1913年)、薛定諤方程式(公元1926年)、中子(公元1932年)、平行宇宙(公元1956年)、激光(公元1960年)、巴剋球(公元1985年)、哈勃太空望遠鏡(公元1990年)、霍金的星際迷航(公元1993年)、宇宙的終結(公元100億年)……共250則。

內容提要


時間旅行是可能的嗎?人類次瞥見月球的另一麵是何時?我們有可能真的生活在電影《黑客帝國》的情節中嗎?
  全能科普鬼纔皮科夫在本書中邀請讀者們與他一同進行一趟時空旅行,從數億年前的宇宙大,到數億年之後宇宙的終結及量子復活。跟著皮科夫的這趟旅程,我們將一同穿梭物理史上250個重大成就!物理是關於事物基本道理的科學,從這門學問中可以窺見宇宙事物真相的條理。除此之外,他還討論瞭一些難解的物理發現,比如1965年的超級球,這個題目不隻牽涉到工程學和應用物理,還帶動瞭人類對天體運行的理解。他也討論瞭許多日常生活中的事物,如沙漏、保溫瓶、風箏、聽診器等,並解釋其中的物理概念,以及它們在人類曆史上受到注意的時間點。
  皮科夫在書中討論的物理主題還括暗能量、平行宇宙、多普勒效應、土星環的引力等,也關注瞭古往今來的科學傢們,括牛頓、愛因斯坦、麥剋斯韋、理查德費曼和霍金等物理大師。

目錄


作者介紹


著者:剋利福德皮科夫(Clifford A. Pickover)
  他是一位多産作傢,涉獵主題從科學、數學一路涵蓋到宗教、藝術及曆史,已齣版超過四十本書,並被翻譯成數十種語言。皮科夫在耶魯大學取得分子生物物理與生物化學博士學位,在美國擁有四十多項,並擔任數本科學期刊的編輯委員。
  他的研究內容獲得N、《連綫》《紐約時報》等諸多媒體重視。
  代錶作括《物理之書》《數學之書》《醫學之書》《太空之書》以及《數字的異想世界:125個有趣的數學遊戲》《光錐蛀孔宇宙弦》等書。
  個人網頁的造訪人次更是數以計。
  譯者:嚴誠廷
  1976年生,高雄人,颱灣大學化工博士,喜歡看星星,是相信有外星人存在的小工程師。譯有《圖解物理學》《99%都是假設》《數字記憶革命》《勇闖宇宙二部麯》(閤譯)、《勇闖宇宙三部麯》(閤譯)等。

文摘


簡介
  物理的範圍
  隨著知識之島逐漸成長,與自然的謎題接觸的麵積也越來越大。當主流理論被推翻時,我們曾一度確信的東西遭到捨棄,知識重新以不同的方式觸摸這些謎題。這些新發現的謎題可能會讓我們感到渺小與不安,但這就是真理的代價。而充滿創意的科學傢、哲學傢和詩人將會在這條海岸綫上絡繹不絕。
  ——W.馬剋理查德森(W. Mark Richardson),
  《一個懷疑論者的好奇心》(A skeptic’s sense of wonder),《科學》(Science)
  美國物理學會(The American Physical Society)是當今重要的物理學傢專業組織之一,這個學會是在1899年,由36名聚集在哥倫比亞大學的物理學傢所成立的,學會的目標是促進並推廣物理學的知識。該學會在宗旨中提到:
  物理學對於瞭解環繞著世界、我們之內的世界以及我們感知以外的世界,都常重要。它是基本,也重要的科學。物理學裏的相對論與弦論等概念挑戰瞭想象力,它還引導瞭計算機與激光等改變瞭我們生活的發現。物理學的研究範圍涵括瞭大的星係到小的次原子粒子。除此之外,物理學還是其他許多學科,例如化學、海洋學、地震學以及天文學的基礎。
  的確,今天物理學傢的研究範圍又遠又廣,含瞭各種酷炫的主題以及基本定理,以瞭解自然、宇宙以及組成真實世界細微的結構。物理學傢探討多重維度、平行宇宙以及聯結不同時空的蟲洞存在的可能性。就如美國物理學會所說的,物理學傢的發現經常會催生新的科技,甚至改變哲學以及我們看待這個世界的方式。舉例來說,對許多科學傢而言,海森堡的不確定性原理意味著物質宇宙並以決定論者所說的形式存在,而是一個由各種可能性所形成的神秘組閤。我們對電磁學的瞭解催生瞭無綫電、電視與計算機的發明。我們對熱力學的瞭解則催生瞭汽車的發明。
  從這本書中,你將會發現物理學的範圍無法以年代來區分,更難以劃定界綫。我采用瞭一個較寬廣的視角,把工程與應用物理,以及我們對天體瞭解的進展都納瞭進來,有些主題甚至還帶有哲學的意涵。盡管這樣的範圍很廣,但是大多數物理領域都有一個共通點,那就是科學傢常仰賴數學工具來瞭解、實驗並預測自然世界。
  愛因斯坦曾說,世界上難以理解的事就是,這世界是可以理解的。確實,我們似乎活在一個可以用簡潔的數學公式與物理定律來近似地描述的宇宙中。然而除瞭這些自然定律之外,物理學傢還鑽研一些人類所曾思考過的深奧難解的概念,例如相對論、弦論以及宇宙大論。量子力學讓我們瞥見一個如此古怪又違反直覺的世界,讓我們對空間、時間、信息以及因果産生疑問。然而,姑且不論量子力學的那些神秘指涉,這個領域的研究成果已經被應用在激光、晶體管、微芯片以及造影等各種各樣的領域與科技上。
  這本書的內容也把提齣那些物理概念的“人”納入其中。物理學是現代科學的基石,幾個世紀以來它吸引瞭無數的人們投身其中。牛頓(Isaac Newton)、麥剋斯韋(James Clerk Maxwell)、居裏夫人(Marie Curie)、愛因斯坦(Albert Einstein)、費曼(Richard Feynman),這些史上而迷人的心靈,都曾將自己奉獻給物理學的進展。他們改變瞭我們看待宇宙的方式。
  物理學也是科學中睏難的學科之一。物理學對宇宙的描述永無止境地成長,而思考與語言技巧卻有極限。每天都有新的物理被發現,因此我們也需要新的方式來思考與理解物理。德國理論物理學傢海森堡(Werner Heisenberg)曾擔心人類或許永遠無法真正瞭解原子;但是丹麥物理學傢玻爾(Niel Bohr)則在1920年代初期樂觀地迴應:“我想我們還是可以辦得到,但是在這個過程中,我們或許必須學習‘瞭解’這個詞,到底意味著什麼。”今天,我們藉由計算機來分析我們直覺的事物。事實上,以計算機所進行的實驗已經讓物理學傢得以提齣在計算機普及以前無法企及的理論與洞見。
  現在有一些傑齣的物理學傢認為在宇宙之外,還有許多像是一層層的洋蔥或是奶昔裏的泡泡一樣平行存在的宇宙。在某些平行宇宙理論裏,我們或許可以偵測到從鄰近宇宙“泄漏”過來的重力,偵測到這些宇宙。舉例來說,來自遙遠星球的光可能會因為幾厘外、位於平行宇宙中的不可見天體而産生扭麯。整個多重宇宙的概念並不像它錶麵上看起來那樣的異想天開。根據美國研究者戴維勞布(David Raub)在1998年對72名物理學傢所做的問捲顯示,有58%的科學傢,括斯蒂芬霍金(Stephen Hawking),都相信某種形式的多重宇宙。
  《物理之書》的內容涵括瞭理論、具備實用性的發現到奇特難解的主題。在其他介紹物理的書籍裏,你可能看不到介紹完1964年的次原子粒子上帝粒子(God Particle)後,下一篇齣現的會是1965年風靡瞭整個美國,擁有彈跳力的超級球(Super Ball)。我們還會介紹有朝一日可能會撕裂星係,並造成可怕的宇宙大撕裂,進而終結宇宙的神秘暗能量(dark energy);以及開啓瞭量子力學的黑體輻射定律(blackbody radiation law)。我們將一同沉思涉及與外星生命接觸的費悖論(Fermi Paradox);探索一座在洲發現已經運作瞭20億年的史前核子反應爐。我們將會討論到創造齣史上深的黑——比汽車的黑色烤漆還要黑上100倍——的競賽。這種“的黑”未來可能可以用來更地從太陽獲取能量或是設計極度靈敏的光學儀器。
  本書裏的每一篇都很簡短,這種形式可以方便讀者很快地切入一項主題,而省略冗長的說明。想知道人類早是在什麼時候看到月球的遠側?從《月球的黑暗麵》(Dark Side of the Moon)就可以獲得簡短的介紹。什麼是古老的巴格達電池(Baghdad batteries)之謎?什麼又是黑鑽石(black diamonds)?這本書裏將會提到這些與其他令人好奇的主題。我們將會懷疑真實是否其實隻是人為的建構。當我們越來越瞭解宇宙,而且可以利用計算機來模仿復雜的世界時,即使是嚴肅的科學傢也開始質疑真實的本質究竟為何。會不會我們其實都活在計算機所模仿齣來的世界裏?
  在我們生存的這個小小星球上,我們已經發展齣可以用軟件與數學規則來模仿類似生命體的行為。有一天,我們或許可以創造齣具有思考能力的生物,存活在如同馬達加斯加雨林那樣復雜而多樣的豐富虛擬空間裏。也許我們還能模擬“真實”本身,而更先進的生命或許早就在宇宙的另一個角落這樣做瞭。誰敢說不是呢?
  本書的架構與目的
  周遭俯拾皆是物理原理的例證。我撰寫《物理之書》的目的是希望將重要的物理概念和思想傢簡短地介紹給更多的讀者,每一則主題都隻需要短短的幾分鍾就能消化。大多數的內容都是我本人覺得有趣的主題。可惜的是,礙於篇幅,本書並無法納入所有的物理學裏程碑。因此為瞭在有限的篇幅裏盡量勾起讀者對物理學的好奇心,我不得不略去許多重要的物理學發現。然而我相信本書已經囊括瞭大多數具有重要的曆史意義以及對物理學、社會與人類思想有重大影響的主題。有些主題常實用,例如滑輪、黃色炸、激光以及集成電路;有些還蠻有趣的,比如說迴力鏢以及橡皮泥。我還提到瞭幾個奇特甚至聽起來有點瘋狂,但是卻十分重要的哲學概念,像是量子永生、人擇原理或是快子等。有時一些信息片段會重復地齣現,目的是確保每一條目都獨立可讀。其中粗體字的部分是用來提醒讀者書裏的有關條目。另外,每一條目下的參照條目,可以幫助讀者以橫嚮的方式串連閱讀本書。
  《物理之書》反映瞭我本人學識上的局限,雖然我已盡量地學習更多不同的領域,但要熟習所有的麵嚮並不容易。從這本書可以看齣我個人的興趣、強項和弱點。這本書若是在主題的選擇上有所不當或是有任何的錯誤,都是我的責任。本書的目的不在於成為一本全麵或是學術性的著述,而是希望作為修習科學或數學的學生或是其他有興趣的讀者的休閑讀物。歡迎讀者提供任何讓本書更臻完善的迴饋或建議。對我來說,這本書是一個持續性的計劃,而且我常樂在其中。
  這本書是依主題時間以編年的方式來安排的。大多數主題的時間都是發現該概念或性質的時間。但是在“登場”和“閉幕”時的一些主題,例如宇宙學或天文學上的事件則使用真實(或猜想)的發生時間。
  當然,當發現者不止一個人時,就必須在主題的時間上做一些取捨。通常我會選擇早的發現時間,但有時候,在請教一些同事和科學傢後,我會使用某個概念取得足夠關注的時間。例如“黑洞”這個主題,有好幾個時間可以選:某些種類的黑洞可能在大時,也就是大約137億年前,就已經形成,但是黑洞這個詞是理論物理學傢惠勒(John Wheeler)在1967年時提齣的。後經過分析,我決定把時間定在科學傢能藉由創造力清楚地描述齣這個概念的時間,也就是1783年,地質學傢歇爾(John Michell)在當時早討論瞭一個質量大到連光都無法逃逸的天體。同樣地,我把暗物質的日期定在1933年,這是因為瑞士天文物理學傢茨維基(Fritz Zwicky)在這一年觀測到這個神秘不發光的神秘粒子可能存在的證據。至於暗能量之所以定在1998年,不隻是因為這個詞是在這一年提齣,而且當時一些對超新星的觀測結果顯示宇宙正在加速膨脹。
  本書裏的一些較古老的年代,括公元前的年代,隻是一些大概的時間,例如巴格達電池、阿基德螺鏇泵等主題的時間。書中並不會另外標注“大約……”,但是在這裏我要提醒讀者,古代的時間和遙遠未來的時間,都隻是粗略的估計。
  讀者可能會注意到許多基礎物理上的發現也導緻瞭許多醫療器具的發明,這些器具輕瞭人類所受的苦痛並拯救瞭許多生命。科學作傢約翰西濛斯(John Simmons)說:“醫學上大多數用來診斷人體的儀器都要歸功於20世紀的物理學進展。在倫琴(Wilhelm Conrad Rntgen)發現X射綫幾星期以後,這種工具就已經被用在醫療上。幾十年後的激光是量子力學的其中一種實際應用。超聲波影像是為瞭偵測潛艇而發展齣來的;CT掃描則必須使用計算機科技。而磁振造影(MRI)則是近年來醫學上重要的科技,可以提供人體內部細微的三維影像。”
  讀者也會發現,有許多重要的裏程碑都在20世紀,而科學革命則大抵發生在1543年到1687年之間。1543年,哥白尼發錶瞭探討行星運動的日心說;開普勒則在1609到1619年之間建立瞭有關行星繞行太陽軌道的定律;牛頓在1687年發錶瞭他的運動定律和有引力定律。第二次科學革命發生在1850到1865年之間,科學傢在這段時間內發展並完善瞭許多與能量及熵有關的概念。熱力學、統計力學以及氣體動力學等領域都在此時大放異彩。量子力學、狹義相對論以及廣義相對論則是20世紀重要的創見,改變瞭我們對真實的認識。
  本書有時會引用一些科學記者或研究者說過的一些話,為瞭維持版麵的簡潔,我並沒有直接在正文中注明齣處。我在這裏先為這種安排方式緻歉。
  由於本書內容是以年代來編排的,因此讀者可以利用索引來尋找自己有興趣的概念,有些概念會齣現在意想不到的主題中。舉例來說,量子力學的概念常豐富且分散,因此並沒有一個條目叫做“量子力學”。但是讀者可以從這些主題中找到許多有趣且重要的概念:黑體輻射、薛定諤方程式、薛定諤的貓、平行宇宙、玻色—愛因斯坦凝聚態、泡利不相容原理、量子遙傳等等。
  誰知道未來的物理學將帶給我們什麼?在19世紀末時,的物理學傢威廉湯姆森(William Thomson,即剋爾文爵士)曾經宣告物理學已發展到盡頭。他可能想都想不到後來會齣現量子力學和相對論以及這些理論對物理學帶來的劇烈變化。物理學傢盧瑟福(Ernest Rutherford)在1930年代初期還曾說過:“任何以為我們可以從這些原子的轉換取得能源的想法,都是異想天開。”由此可知,預測未來物理學所能帶來的想法和應用即使不是不可能的任務,也是極為睏難的挑戰。
  後,讓我們把焦點放在嚮我們提供可據以探索次原子與超星係世界的架構以及讓科學傢能用來預測宇宙未來的一些發現。在這個領域裏,哲學的思辨可以刺激科學的重大突破。這本書裏的發現可說是人類史上的一些成就。對我來說,物理學培育的是一種好奇的態度,這種態度讓我們持續去探索思考的極限,宇宙的運作,以及這個我們稱之為傢園的地方在廣袤時空中的定位。
  緻謝
  我要感謝J.剋林特斯普羅特(J. Clint Sprott),利昂科恩(Leon Cohen),丹尼斯戈登(Dennis Gordon),尼剋霍布森(Nick Hobson),泰亞剋拉澤剋(Teja Kraek),皮特巴恩斯(Pete Barnes)和保羅莫斯科維茨(Paul Moskowitz)所提供的意見和建議。其中特彆要感謝的是梅拉妮馬登(Melanie Madden),她也是本書的編輯。
  在研究本書要選取哪些重要的裏程碑和重要時刻時,我參考瞭許多很棒的著作和網站,這些參考數據都收錄在書末的附注中。這些數據括瞭喬安妮貝剋(Joanne Baker)的《50個你不可不知的物理知識》(50 Physics Ideas You Really Need to Know),詹姆斯特賴菲爾(Jame Trefil)的《科學的本質》(The Nature of Science),以及彼得塔拉剋(Peter Tallack)的《科學簡史》(The Science Book)。維基科(en.wikipedia.org)等在綫資源對讀者來說是常有價值的起點,可以鏈接到更多的信息。
  我之前的一些書,比如《從阿基德到霍金:科學定律與其背後的心靈》(Archimedes to Hawking: Laws of Science and the Great Minds Behind Them),提供瞭一些與物理定律相關的主題的背景知識,讀者也可以從中取得額外的信息。
  公元前137億年
  大
  勒邁特(Georges Lematre,公元1894年~公元1966年),
  哈勃(Edwin Hubble,公元1889年~公元1953年),
  霍伊爾(Fred Hoyle,公元1915年~公元2001年)
  1930年代初期,比利時神父及物理學傢勒邁特提齣瞭我們今天所說的大理論(Big Bang theory)。根據這個理論,宇宙源自一個極為緻密且高熱的狀態,空間從那時以來便不斷地膨脹。科學傢相信大發生在137億年前,今天大多數的星係仍然以高速飛離彼此。這些星係與炸彈後飛射的碎片不同,它們之所以遠離彼此是因為空間本身正在膨脹。星係間距離增加的方式比較像是氣球膨脹時,畫在氣球錶麵上的黑點彼此會越離越遠的樣子。不管你處在哪個黑點上,都可以觀察到這種膨脹的現象。從任何一個黑點上看齣去,其他的黑點都正在遠離。
  觀測遙遠星係的天文學傢可以直接觀察到這種現象,美國天文學傢哈勃在1920年代首先發現瞭宇宙正在膨脹。霍伊爾則在1949年的一次廣播中提齣“大”這個詞。大後過瞭40年,宇宙纔冷卻到足以讓質子和電子結閤成中性的氫原子。大在宇宙誕生的初幾分鍾就創造齣氦原子核和其他的輕元素,提供瞭形塑代恒星所需的原料。
  按照喬恩(Marcus Chown)的著作《神奇的大爐子》(The Magic Furnace)的說法,在大發生後,氣體團很快地開始凝聚,然後宇宙就像棵聖誕樹一樣突然間亮瞭起來。這些星星早在銀河係齣現之前就已經存在,而且已經死亡。
  天文物理學傢斯蒂芬霍金曾經估算過,如果大之後一秒,宇宙的膨脹速率再小十億億分之一,宇宙就會重新塌縮,而無法進化齣智慧生命。
  參照
  條目
  奧伯斯悖論(公元1823年)、哈勃定律(公元1929年)、CP對稱性破壞(公元1964年)、宇宙微波背景輻射(公元1965年)、宇宙暴脹(公元1980年)、哈勃太空望遠鏡(公元1990年)及宇宙大撕裂(公元360億年)
  (更多精彩內容,請見本書)

序言



《物質之界:從原子到宇宙的宏大織錦》 這是一部關於我們所處世界基本規律的深度探索。它並非一本枯燥的教科書,而是對物理學領域最深刻、最引人入勝的觀念進行的一次詩意而嚴謹的解讀。從微觀粒子那令人費解的量子糾纏,到宇宙星係那磅礴的引力交響,本書將帶您穿越物質存在的層層帷幕,揭示其背後那精巧絕倫的秩序與力量。 第一部分:物質的基石——微觀世界的奇跡 本書的開篇,我們將潛入那肉眼無法企及的微觀領域。原子,這個曾被認為是不可分割的最小單位,如今已展現齣其內部復雜而充滿活力的結構。我們將首先認識構成我們身體、我們周圍一切事物的基本粒子——誇剋、輕子,以及傳遞基本相互作用的玻色子。量子力學的奇異法則將在這裏一一展現:粒子既是波又是粒子的波粒二象性,量子疊加態下粒子同時存在於多種可能狀態的“幽靈”般錶現,以及那顛覆直覺的量子糾纏,兩個粒子即使相隔遙遠,也能瞬間“心有靈犀”。 我們將深入瞭解量子電動力學(QED),它是描述光與物質相互作用的最成功的理論之一,解釋瞭為什麼天空是藍色的,為什麼金屬會導電。隨後,我們將目光轉嚮量子色動力學(QCD),它揭示瞭強核力如何將誇剋緊密地束縛在一起,形成質子和中子,而這些又是構成原子核的基石。本書將以易於理解的語言,輔以生動的類比,幫助讀者剋服量子世界的抽象性,體會其中蘊含的深刻哲理。 你將瞭解到,並非所有粒子都遵循費米-狄拉剋統計,有些粒子(如光子)遵循玻色-愛因斯坦統計,這些統計規律的差異,直接影響瞭物質的行為方式,例如固體材料的電子特性。我們將探討能量的量子化,即能量不是連續的,而是以一份一份的“量子”形式存在,這一概念是現代物理學的基石,也是黑體輻射和光電效應等現象得以解釋的關鍵。 費曼圖,這個在粒子物理學傢眼中如同藝術品般的工具,也將被引入,它以直觀的圖形方式展示瞭粒子之間的相互作用過程,讓抽象的計算過程變得可視化。我們將一起追溯粒子物理學的標準模型是如何一步步建立起來的,以及它在解釋亞原子粒子及其相互作用方麵的輝煌成就。當然,我們也不會迴避標準模型之外的未解之謎,例如暗物質和暗能量的存在,它們構成瞭宇宙的大部分,卻逃脫瞭我們現有的觀測手段。 第二部分:宏觀世界的規律——經典力學與電磁學的宏偉圖景 告彆微觀世界的奇詭,我們將視野拉升至我們日常可感知的宏觀世界。牛頓力學,這三條簡潔而強大的定律,構成瞭我們理解物體運動的基礎。從蘋果落地到行星繞日運行,它們都遵循著同樣的數學語言。我們將詳細解析慣性定律、加速度定律(F=ma)以及作用力與反作用力定律,理解力如何改變物體的運動狀態,以及動量守恒等重要的守恒定律。 但物質的存在並非僅限於機械運動。電與磁,這兩種看似獨立卻又相互關聯的力量,共同編織瞭電磁學的宏偉篇章。法拉第的電磁感應定律,揭示瞭變化的磁場如何産生電流,這一發現是發電機和變壓器等現代電氣設備的核心原理。麥剋斯韋方程組,這個集大成的數學錶達,將電場、磁場、電荷和電流統一起來,預言瞭電磁波的存在,並最終指明瞭光本身就是一種電磁波。 我們將探討光波的性質,如衍射、乾涉和偏振,理解顔色是如何産生的,以及我們如何看到不同物體。電磁波譜的廣闊,從低頻的無綫電波到高頻的伽馬射綫,每一種波段都承載著不同的信息,並服務於人類不同的需求。本書將解釋微波爐如何加熱食物,X射綫如何幫助我們診斷骨摺,以及無綫電波如何實現遠距離通信。 在這一部分,你還會接觸到熱力學,它研究能量的轉化和傳遞。熵的概念,這個常常被誤解為“混亂度”的量,實際上揭示瞭自然界演化的方嚮性——從有序走嚮無序。我們將探討熱力學第一定律(能量守恒)和第二定律(熵增原理),理解為什麼永動機是不可能實現的,以及熱機效率的極限。 第三部分:時空的交響——相對論與宇宙的奧秘 進入二十世紀,物理學迎來瞭顛覆性的變革。愛因斯坦的狹義相對論,徹底改變瞭我們對空間和時間的認知。時間不再是絕對的、統一的流逝,而是與觀察者的運動狀態相關。速度的極限——光速——成為瞭宇宙的終極屏障。我們將解析等時性、尺縮效應和時間膨脹等奇特現象,理解質能等價公式E=mc²所蘊含的巨大能量。 更令人著迷的是廣義相對論,它將引力描述為時空的彎麯。質量和能量如同在大地毯上放置重物,會使得周圍的時空發生扭麯,而其他物體則沿著這種彎麯的時空路徑運動,這就是我們感受到的“引力”。我們將探討黑洞的形成及其“事件視界”,理解引力透鏡效應如何使遙遠星係的光綫彎麯,以及引力波的存在,它是時空漣漪的傳遞。 本書將帶領讀者一起思考宇宙的起源——宇宙大爆炸理論,以及宇宙的演化。從早期極高溫、極高密度的奇點,到如今星係橫亙的浩瀚空間,物理學為我們描繪瞭一幅壯麗的宇宙畫捲。我們將探討宇宙膨脹的證據,例如哈勃定律和宇宙微波背景輻射。 你還將瞭解到,在極端條件下,如黑洞奇點或宇宙大爆炸初期,我們現有的物理學定律可能不再適用,量子力學和廣義相對論需要被統一在一個更普適的理論框架之下。弦理論、量子引力等前沿理論,盡管尚未得到完全證實,卻為我們探索這些終極奧秘提供瞭新的思路。 結論:物理學的詩意與未來的展望 《物質之界:從原子到宇宙的宏大織錦》並非試圖提供一個包羅萬象的物理學百科全書,而是精選瞭那些最能體現物理學魅力、最能激發讀者好奇心的主題。它旨在展現物理學作為一門探索自然奧秘的學科,其深邃的洞察力、嚴謹的邏輯推理以及對宇宙終極規律的追求。 本書的每一章都力求在嚴謹的科學基礎上,以富有感染力的語言,引導讀者穿越抽象的數學公式,抵達對物質世界本質的深刻理解。它強調的不僅僅是“是什麼”,更是“為什麼”,以及這些規律是如何被發現和驗證的。 物理學不僅僅是實驗室裏的實驗和公式,它更是人類智慧的結晶,是理解我們自身以及我們所處宇宙的鑰匙。它啓迪我們的想象力,拓展我們的認知邊界,讓我們對宇宙的浩瀚與精妙産生敬畏之情。閱讀本書,你將不僅僅是獲取知識,更會開啓一段關於物質、能量、空間和時間最深刻的哲學與科學之旅。它將讓你以全新的視角審視這個既熟悉又充滿無限未知的世界。

用戶評價

評分

我一直覺得物理學是一門高深莫測的學科,充滿瞭各種復雜的數學公式和抽象的概念,讓人望而卻步。直到我遇到瞭《物理之書》,我的看法纔有瞭徹底的改變。這本書的敘述方式極其獨特,它沒有直接給我灌輸大量的理論知識,而是通過一個個引人入勝的故事和生動的比喻,將物理學的精髓呈現在我眼前。例如,在解釋萬有引力時,作者並沒有直接給齣F=Gm₁m₂/r²這個公式,而是描繪瞭蘋果落地的場景,然後循循善誘地引導讀者去思考,是什麼力量讓蘋果嚮下墜落,又是什麼力量讓月球圍繞地球鏇轉。這種“潤物細無聲”的教學方式,讓我覺得學習物理不再是一件痛苦的事情,反而變成瞭一種享受。書中對一些物理學史上的偉大發現,比如光的波粒二象性,以及宇宙大爆炸理論的起源,都做瞭非常詳盡的介紹,讓我不僅瞭解瞭物理學本身,也對那些偉大的物理學傢們充滿瞭敬意。

評分

作為一個對宇宙充滿好奇的人,《物理之書》簡直是為我量身定做的。它以一種非常宏觀的視角,帶領我探索瞭宇宙的起源、演化和未來。從構成我們身體的最基本粒子,到構成星係的巨大結構,這本書都進行瞭深入淺齣的介紹。我特彆著迷於書中關於黑洞的章節,作者用通俗易懂的語言,解釋瞭黑洞的形成機製、事件視界以及奇點的概念,並結閤最新的天文觀測數據,讓我仿佛親眼目睹瞭黑洞的神秘力量。書中對暗物質和暗能量的討論,也極大地激發瞭我的求知欲。這些我們看不見、摸不著卻占據瞭宇宙絕大部分質量和能量的神秘物質,究竟是什麼?《物理之書》沒有給齣確切的答案,但它引導我思考瞭各種可能性,讓我對未知充滿瞭敬畏和探索的衝動。讀完這本書,我感覺自己對宇宙的認識又提升瞭一個維度。

評分

我一直對物理學的應用方麵非常感興趣,而《物理之書》恰好滿足瞭我的這一需求。它不僅僅停留在理論層麵,更是將物理學的原理與我們日常生活中的各種現象巧妙地聯係起來。比如,在解釋光學時,作者不僅僅講瞭光的摺射和反射,還詳細介紹瞭照相機、望遠鏡以及我們眼睛的工作原理。在講解電磁學時,他更是將我們身邊無處不在的手機、電腦、電動機等等都一一做瞭科學的解釋。最讓我驚喜的是,書中還涉及瞭一些前沿的物理學技術,比如激光、超導以及量子計算的初步概念。雖然這些內容對我來說還有些晦澀,但作者用非常生動的例子和類比,讓我能夠粗略地理解這些技術的基本原理及其未來的發展潛力。這本書讓我深刻體會到,物理學並非高高在上,而是深深地滲透在我們生活的方方麵麵。

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這本書的封麵設計就足夠吸引我瞭,那深邃的星空背景,點綴著幾顆閃爍的星辰,中間印著“物理之書”幾個蒼勁有力的字,仿佛預示著一場穿越宇宙奧秘的奇幻旅程。我是在一個偶然的機會下,在書店的一個角落裏發現瞭它。當時我隻是隨手翻閱,但立刻就被書中精美的插圖和生動的文字所吸引。它不像我之前讀過的那些枯燥的物理教材,充斥著晦澀難懂的公式和概念。相反,這本書用一種非常平易近人的方式,將物理學的基本原理娓娓道來。從牛頓的經典力學到愛因斯坦的相對論,再到量子力學的奇妙世界,它都一一進行瞭精彩的闡述。我尤其喜歡書中關於“時間旅行”的章節,作者用充滿想象力的語言,解釋瞭相對論中時間膨脹和收縮的現象,讓我不禁開始思考,我們所處的現實,是否隻是宇宙無數可能性中的一種。這本書真的讓我對物理學産生瞭前所未有的興趣,我迫不及待地想要深入瞭解更多。

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《物理之書》帶給我的,不僅僅是知識的增長,更是一種思維方式的啓發。作者在書中常常引導讀者去質疑、去思考,去用科學的眼光審視周遭的一切。比如,在講解“量子糾纏”時,他並沒有直接給齣晦澀的定義,而是通過一個關於“雙胞胎”的奇妙設想,引發讀者對現實世界可能存在的非定域性的聯想。這種啓發式的敘述,讓我學會瞭不再盲目接受,而是主動去探索事物背後的真相。書中關於“因果關係”的討論,更是讓我對“自由意誌”和“決定論”産生瞭更深的思考。這本書沒有給我提供現成的答案,但它拋齣瞭許多深刻的問題,促使我去獨立思考,去構建自己的認知體係。總而言之,《物理之書》是一本極具啓發性、趣味性和深度的讀物,它讓我對物理學乃至整個世界都有瞭全新的認識。

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