描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787547850916
本书彻底打破了传统教材体系，物理学不再人为地割裂成一个个专题，不再讲述发现史上的一颗颗珍珠，寻觅各个分支中的一块块钻石，而是将这些发现和成果镶嵌成一顶美轮美奂的物理学皇冠。本书是一本既简明又全面，既重理论又涉及实验与观测，而且用全局观叙述物理的教材。让我们开启基础物理学的启发之旅吧！
本书是对大学物理教学的一次革新，是继《费曼物理学讲义》之后的又一次有益尝试。本书以整体统一的观点阐释整个物理世界，易于理解，且富有启发。全书从牛顿力学、麦克斯韦电磁理论、爱因斯坦相对论直到粒子物理、宇宙学以及超弦，还介绍了*的物理发现：引力透镜、黑洞、石墨烯、超重核、希格斯波色子和引力波的发现等。是一本极好的开启基础物理学之旅的教材。
引言1
第1章基本概念4
1.1变分原理4
1.2欧几里得时空9
1.3偏微分12
1.4e，π和高斯型积分16
1.5拓展阅读材料23
第2章物体的运动24
2.1引言24
2.2牛顿运动定律25
2.3最小作用量原理27
2.4多体运动与牛顿第三定律
36
2.53维空间中的单体运动39
2.6中心力41
2.7逆平方律的吸引力45
2.8G与地球质量49
2.9组合体和质心运动50
2.10开普勒2体问题52
2.11拉格朗日点55
2.12能量守恒59
2.13摩擦力和耗散60
2.14拓展阅读材料61
第3章场63
3.1场63
3.2标量场方程64
3.3波67
3.4散度和旋度69
3.5电磁场和麦克斯韦方程70
3.6静电场75
3.7电磁波79
3.8静磁学84
3.9电磁场的最小作用量原理
85
3.10洛伦兹力86
3.11场的能量与动量91
3.12粒子与场的动力学93
3.13拓展阅读材料95
第4章狭义相对论96
4.1引言96
4.2洛伦兹变换98
4.3相对论性动力学102
4.4关于4矢量的更多讨论109
4.5麦克斯韦方程的相对论
特征110
4.6相对论性最小作用量原理
114
4.7拓展阅读材料116
第5章弯曲空间118
5.1球面几何118
5.2非欧双曲几何120
5.3高斯曲率121
5.4黎曼几何123
5.5张量128
5.6黎曼曲率张量133
5.7测地线方程137
5.8应用142
5.9拓展阅读材料146
第6章广义相对论147
6.1等效原理147
6.2牛顿引力场和潮汐力148
6.3闵可夫斯基空间151
6.4弯曲时空几何学152
6.5引力场方程156
6.6广义相对论的经典测试
161
6.7爱因斯坦方程的史瓦西解
165
6.8粒子在史瓦西时空中的
运动168
6.9史瓦西时空中的光线偏折
172
6.10史瓦西内部解174
6.11黑洞175
6.12引力波182
6.13爱因斯坦希尔伯特作用量
186
6.14拓展阅读材料189
第7章量子力学190
7.1引言190
7.2量子力学中的位置与动量
191
7.3薛定谔方程194
7.4波函数的诠释——可观测量
200
7.5期望值206
7.6测量之后208
7.7不确定关系208
7.8散射与隧道210
7.9量子力学中的变分原理213
7.10拓展阅读材料216
第8章3维量子力学217
8.1引言217
8.2位置和动量算子217
8.3角动量算子221
8.4具有球对称势的薛定谔方程
226
8.5自旋230
8.6作为量子范式的自旋12235
8.7多个全同粒子的量子力学
236
8.8玻色子、费米子和自旋241
8.9回归作用量242
8.10拓展阅读材料246
第9章原子、分子和固体247
9.1原子247
9.2分子252
9.3有机化学261
9.4固体266
9.5能带理论269
9.6铁磁性282
9.7拓展阅读材料283
第10章热力学285
10.1引言285
10.2熵和温度288
10.3热力学第一定律292
10.4子系统——吉布斯分布
296
10.5麦克斯韦速度分布298
10.6理想气体——状态方程
和熵300
10.7非理想气体302
10.8化学势303
10.9低温时的费米和玻色气体
305
10.10黑体辐射314
10.11激光317
10.12自旋系统中的磁化320
10.13相变简述323
10.14霍金辐射326
10.15拓展阅读材料328
第11章核物理330
11.1核物理学起源330
11.2强力331
11.3核壳层模型340
11.4α衰变350
11.5裂变354
11.6聚变356
11.7稳定岛362
11.8异核363
11.9π子，汤川理论和QCD366
11.10拓展阅读材料368
第12章粒子物理369
12.1标准模型369
12.2量子场论372
12.3狄拉克场376
12.4作用量和相互作用381
12.5强力385
12.6量子色动力学391
12.7弱力396
12.8弱电理论400
12.9中微子振荡409
12.10拓展阅读材料414
第13章恒星415
13.1太阳415
13.2赫罗图416
13.3恒星的诞生418
13.4星体结构424
13.5核合成429
13.6主星序外的巨星435
13.7晚期演化437
13.8中子星444
13.9超新星447
13.10密度温度图452
13.11拓展阅读材料454
第14章宇宙学455
14.1爱因斯坦的宇宙455
14.2距离红移关系455
14.3弗里德曼罗伯逊沃克
宇宙学457
14.4宇宙学红移463
14.5FRW宇宙学的牛顿型
解释465
14.6大爆炸466
14.7暗物质468
14.8宇宙微波背景辐射470
14.9宇宙学常数472
14.10星系形成473
14.11暴胀宇宙474
14.12拓展阅读材料479
第15章物理学前沿480
15.1量子力学的诠释480
15.2点粒子问题489
15.3标准模型的评论494
15.4拓扑和标准模型494
15.5超越标准模型496
15.6弦论499
15.7拓展阅读材料503
图片来源注解504
术语索引507
人名索引513
撰写本书是人生一大幸事。它使我们有机会全面思考物理学的所有主要分支，并将它们串联起来组成物理世界的整体图像。我们对这门学科进行了既简明又全面的全景考察。正像诸如理查德·费曼和吉姆·哈利利那样的许多评论家所强调的，数学自然而然成了描述我们周围大千世界的语言，要真正理解物理学，数学是必不可少的。因此，我们的描述必然是数学化的。对于支撑现代基础物理学的数学论证，我们将给出了清晰的解释，并不规避呈现关键方程以及它们的解。
对宇宙科学的全面阐述，如此强烈的渴望，这是前所未有的。我们的目的是为那些至少学过高中物理和数学的人，不仅对基础物理学提供一个易于理解，而且还是一个启迪灵感的旅程。对于刚刚离开中学的人，本书可以使他们对大学课程所覆盖的多数物理学内容有一个初步了解。本书也适合那些已经在大学里学过为科学家或工程师所开设的数学课，并有意愿了解基础物理学，直至当前研究前沿的人。对于那些想要了解更多物理学的数学家和计算机科学家，本书也极具吸引力。
阐释物理世界是代代相传的事业。今天最好的理论是建立在过去的伟大理论之上的，所以，必须很好地了解牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦和其他许多对理解宇宙万物做出贡献的前人所建立的物理学，否则就几乎不可能欣赏现代物理学。为此，本书大部分内容看上去是在讲述历史。然而，本书内容是以一种与原始形式极其不同的现代方式演绎的。我们所采用的做法有一个主要特征，那就是用一个统一的观点贯穿整个物理世界。这就是变分原理，它最重要的范例就是最小作用量原理。几乎所有的成功物理理论都能利用这个观点进行阐述，它是现代物理学的核心。本书也涉及近些年来的重要进展，包括WMAP和普朗克卫星对宇宙微波背景辐射的观测，大型强子对撞机上希格斯玻色子的发现，以及LIGO所发现的引力波。
在这里，我们要对许多朋友、同事和亲属表示由衷的感谢，这本书的写作是在他们的鼓励下完成的。我们特别感谢巴罗（John Barrow）和埃文斯（Jonathan Evans）给予的鼓励和建议。
曼顿感谢查尔斯沃思（Anthony Charlesworth）、艾塔（Helena Aitta）、厄曼（Roger Heumann）和史密斯（Alan Smith），感谢他们对本书的兴趣和讨论。他还要感谢他的母校德威士学院的物理社团，以及查特豪斯公学，给他机会向中六年级学生讲述最小作用量原理。他特别感谢肯尼迪（Alasdair Kennedy），直到最近肯尼迪还在德威士学院。他还要感谢安内利（Anneli）和本（Ben），他们给了他鼓励，并在一轮又一轮的写作和编辑中非常耐心。
米要感谢他的父母，他们给了他持久的支持。他非常感激伊斯特伍德（John Eastwood），在许多签售活动中给予了帮助，包括2013年在剑桥大学的大众天文学会的会议上，遇到曼顿并促成这本书的写作。他也要感谢埃文斯，在那次活动中，在冈维尔与凯斯学院给予了热情款待。他也要感谢希基（Mark Sheeky）和奈廷格尔（Debra Nightingale）所给予的帮助和启发。他要对他的通信组所有成员以及他的博客读者的鼓励和热情表示真诚的感谢。他特别感谢安吉（Angie）在另一个长期项目中表现出的耐心和毅力。
我们感谢牛津大学出版社的阿德隆（Sonke Adlung）和弗龙斯基（Ania Wronski），为使本书问世所投入的个人参与，以及卡伦巴伊兰（Suganiya Karumbayeeram）和同事们在制作本书过程中所起到的作用。我们还感谢格雷（Mhairi Gray）编制了索引。我们在写作本书时参阅了一些著作，我们对所有作者表达谢意。在每章结尾，我们提供了一个拓展阅读材料，列出了一些重点书目和论文。
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