物理学中的理论概念

物理学中的理论概念

 

本书以一种独创、新颖且全面综合的方法对物理学中的理论研究进行了探讨，并以真实的物理学是科学家不断探索和实践的结果的视角阐述主题。作者试图将本书作为大学本科高年级物理课程的补充读物，并假定读者对普通物理的知识已有所了解。利用对7个专题的系列研究，作者着重描述了理论物理学中某些*难的概念、科学家们充满智慧的艰难探索，以及研究和发现所带来的激动和欣喜。这些专题研究包括牛顿运动定律和万有引力定律起源、麦克斯韦方程组、线性/非线性力学与动力学、热力学与统计物理、量子概念起源、狭义相对论、广义相对论与宇宙学。本版在处理方式上与受到读者高度好评的第1版相同，但在第1版的基础上做了全面修订，并增加了许多新的论题。本书适合用作研究生和高年级本科生的教材。译者是在各专题领域工作多年的著名学者。

作者简介

前言

 

第1章 引言

1.1对读者的说明

1.2本书的由来

1.3对读者的告诫

1.4物理和理论物理的本质

1.5环境的影响

1.6本书的计划

1.7致歉和鼓励的话

1.8参考文献

专题1  牛顿运动定律和万有引力定律起源

 

第2章 从托勒密到开普勒——哥白尼的革命

2.1古代史

2.2哥白尼的革命

2.3第谷·布拉赫——天堡之主

2.4开普勒与天体和谐

2.5参考文献

 

第3章 伽利略与物理科学的本质

3.1引言

3.2作为实验物理学家的伽利略

3.3伽利略望远镜的发现

3.4问题的要点

3.5对伽利略的审判

3.6伽利略相对论

3.7反思

3.8参考文献

 

第4章 牛顿与引力定律

4.1引言

4.2林肯郡（1642~1661）

4.3剑桥（1661~1665）

4.4林肯郡（1665~1667）

4.5剑桥（1667~1696）

4.6炼金术士牛顿

4.7对古代经典的解读

4.8伦敦（1696~1727）

4.9参考文献

 

第4章附录 关于圆锥截面和有心轨道的注释

 

专题2  麦克斯韦方程组

 

第5章 麦克斯韦方程组的起源

5.1电磁学的发端

5.2法拉第及其力线——没有数学的数学

5.3麦克斯韦怎样导出电磁场方程组

5.4赫兹与电磁波的发现

5.5反思

5.6参考文献

第5章附录有用的矢量场

 

第6章 改写电磁学史

6.1引言

6.2麦克斯韦矢量方程组

6.3电磁学的高斯定理

6.4与时间无关的场是保守力场

6.5电磁学的边界条件

6.6安培环路定理

6.7法拉第电磁感应定律

6.8本构方程

6.9导出库仑定律

6.10导出毕奥萨伐尔定律

6.11解释介质中的麦克斯韦方程组

6.12电磁场的能量密度

6.13结束语

6.14参考文献

 

专题3  线性/非线性力学与动力学

 

第7章 力学与动力学方法

7.1牛顿运动定律

7.2“小作用”原理

7.3欧拉拉格朗日方程

7.4小振动与简正模式

7.5守恒定律与对称性

7.6哈密顿量与泊松括号

7.7提示

7.8参考文献

第7章附录流体运动

 

第8章 量纲分析、混沌与自组织临界性

8.1引言

8.2量纲分析

8.3混沌简介

8.4标度律与自组织临界性

8.5超越计算

8.6参考文献

 

专题4  热力学与统计物理

 

第9章 热力学基础

9.1热量和温度

9.2热的分子动理论与热质论

9.3热力学定律

9.4热力学第二定律的起源

9.5热力学第二定律

9.6熵

9.7熵增原理

9.8合并了热力学、第二定律的微分式

9.9参考文献

第9章附录麦克斯韦关系和雅克比行列式

 

第10章 气体动理论与统计力学的起源

10.1气体动理论

10.2气体动理论（版本）

10.3气体动理论（第二版本）

10.4麦克斯韦速度分布

10.5气体的黏滞度

10.6热力学第二定律的统计性质

10.7熵与概率

10.8熵与态密度

10.9吉布斯熵与信息

10.10结束语

10.11参考文献

 

专题5  量子概念起源

 

第11章 1895年前的黑体辐射

11.1 1890年物理的状态

11.2辐射发射和吸收的基尔霍夫定律

11.3斯特藩玻尔兹曼定律

11.4维恩位移律及黑体辐射谱

11.5参考文献

 

第12章 1895~1990：普朗克与黑体辐射谱

12.1普朗克的早期生涯

12.2热平衡中的振子与它们的辐射

12.3谐振子的平衡辐射谱

12.4通向黑体辐射谱

12.5普朗克辐射定律的初形式

12.6瑞利与黑体辐射谱

12.7黑体辐射定律与实验的比较

12.8参考文献

第12章附录瑞利1900年带原始脚注的文章

 

第13章 黑体辐射的普朗克理论

13.1引言

13.2统计力学的玻尔兹曼方法

13.3普朗克的分析

13.4普朗克和自然单位

13.5普朗克和h的物理意义

13.6为什么普朗克找到了正确的答案

13.7参考文献

 

第14章 爱因斯坦和光的量子化

14.1爱因斯坦的奇迹年

14.2关于光的产生和转化的一个启发性观点

14.3固体的量子理论

14.4德拜的比热容理论

14.5再论气体比热容

14.6结束语

14.7参考文献

 

第15章 量子假说的胜利

15.11909年的情况

15.2盒中粒子的涨落

15.3随机叠加的波的涨落

15.4黑体辐射中的涨落

15.5届索尔维会议

15.6玻尔的氢原子理论

15.7爱因斯坦（1916）“关于辐射的量子理论”

15.8故事结语

15.9参考文献

第15章附录存在噪声时对信号的探测

 

专题6  狭义相对论

 

第16章 狭义相对论——不变量的研究

16.1引言

16.2几何和洛伦兹变换

16.3三维矢量和四维矢量

16.4相对论动力学——动量和力的四维矢量

16.5描述运动的相对论方程

16.6频率四维矢量

16.7洛伦兹收缩和磁场起源

16.8反思

16.9参考文献

 

专题7  广义相对论与宇宙学

 

第17章 广义相对论初步

17.1引言

17.2相对论引力的本质特征

17.3各向同性的弯曲空间

17.4通往广义相对论之路

17.5施瓦西度规

17.6围绕点质量的粒子轨迹

17.7行星轨道近日点进动

17.8施瓦西时空中的光线

17.9黑洞附近的粒子和光线

17.10施瓦西黑洞周围的圆轨道

17.11参考文献

第17章附录各向同性弯曲空间

 

第18章 宇宙学技术

18.1引言

18.2约瑟夫·夫琅禾费

18.3摄影术的发明

18.4新一代望远镜

18.5天文学基金

18.6电子革命

18.7第二次世界大战的影响

18.8紫外线、X射线、γ射线天文学

18.9反思

18.10参考文献

 

第19章 宇宙学

19.1宇宙学和物理学

19.2基本宇宙学数据

19.3罗伯逊沃克度规

19.4宇宙观测

19.5历史插曲——稳态理论

19.6标准世界模型

19.7宇宙的热历史

19.8早期宇宙的核合成

19.9好的宇宙学模型

19.10参考文献

第19章附录空宇宙的罗伯逊沃克度规

 

后记

 

索引

      

   不管你学了多少物理，这一本你必须要读

      物理学总让一些不懂它的人望而却步，却又让另一些懂它的人为之着迷。

      讲真，物理学不是一门简单的科学。大纲严重过量而学时又一再被压缩的现实下，目前的大学物理教学，缺失了对“什么才是真正的物理”的思考，你可能只是研修了“假的”物理学！这太可怕了！！

       剑桥大学卡文迪许实验室，在1904年至1989年的85年间一共产生了29位诺贝尔奖得主，这个数字真的很辣眼睛有木有？！卡文迪许实验室的前主任马尔科姆·朗盖尔教授，这位国际公认的大才子，这位仅靠一次讲座就可以吸粉无数的大科学家，在剑桥大学传授物理学课程几十年，针对大学物理教学中一些被忽略的重要方面，综合与多位学者以及课堂上聪明且能言善辩的学生的讨论，以全力以赴的工作态度加上热情洋溢的写作风格，为全世界的读者奉献了这本《物理学中的理论概念》，一直被剑桥大学卡文迪许实验室用作教材。它不仅限于解决实际的物理问题，更注重物理概念的历史渊源、物理图像和物理本质。