物理學基本概念探討 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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鄧人忠 著

圖書標籤:

• 物理學
• 基礎物理
• 概念物理
• 物理概念
• 科普物理
• 大學物理
• 高中物理
• 物理學入門
• 科學普及
• 理論物理

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

內容簡介

有人說：如果你想難倒一位物理學傢，就問他：時間到底是什麼？它是一條從過去流嚮未來的“河”嗎？如果是，那是一條什麼河呢？是什麼驅使它流動呢？它的流速又是依據什麼來確定的呢？如果時間是一條河，可以遊到河的上遊並穿過這條河嗎？我們能完全阻止這條河的流動嗎？……
實際上現今的物理學，不僅讓你在時間概念上找不到答案，而且許多物理學基礎概念，如能量、慣性、力、熵、電……都找不到讓人滿意的答案！《物理學基本概念探討》就是專門討論這些無最後答案的物理學基本概念的專著。它從這些基本概念的曆史及其演化人手，側重對現有概念的描述，並在此基礎上對不同定義進行分析、討論，進而采百傢之長，提齣對此概念、定義的新思考。

作者簡介

鄧人忠，1949年生於江西奉新，浙江省衢州學院物理學教授。從事物理學教育四十年，發錶論文50佘篇，有專著3部，完成省部級以上科研課題3項。主要從事物理學及相關學科的教學、研究，以及教育管理工作。

內頁插圖

目錄

第一編 物質與時空
第1章 質量
1.1 質量的定義
1.2 質量的特性
1.3 關於負質量

第2章 物理時間
2.1 時間之謎
2.2 物理時間
2.3 時問的測度

第3章 物理空間
3.1 物理空間
3.2 空間的維度
3.3 空間的測度
3.4 空間與真空
3.5 視覺與空間

第二編 力學
第4章 機械運動
4.1 運動的概念
4.2 機械運動的定義
4.3 機械運動的量度
4.4 直讀多邊形法則
4.5 定點跟蹤法

第5章 能量
5.1 能量的定義
5.2 能量的特性
5.3 能量觀研究

第6章 動能
6.1 關於動能的定義
6.2 動能的係統性
6.3 動能錶式的理論思考

第7章 勢能
7.1 關於勢能的定義
7.2 勢能的討論

第8章 動量
8.1 動量的定義
8.2 動量的係統性
8.3 動量與慣性
8.4 動量守恒定律

第9章 慣性
9.1 慣性的定義
9.2 慣性的起源
9.3 慣性的物理特性

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

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

第12章 牛頓三定律
12.1 牛頓第一定律
12.2 牛頓第二定律
12.3 牛頓第三定律
12.4 牛頓三定律問的數學關係

第三編 熱學
第13章 溫度
13.1 溫度的定義
13.2 溫度的特性
13.3 溫標

第14章 熱量
14.1 熱量的定義
14.2 熱量的特性
14.3 熱量的單位

第15章 內能
15.1 內能的定義
15.2 內能的特性

第16章 熵
16.1 關於熵的定義
16.2 熵與熱寂說
16.3 熵的特性
16.4 熵概念的推廣

第17章 熱力學四定律
17.1 熱力學第零定律
17.2 熱力學第一定律
17.3 熱力學第二定律
17.4 熱力學第三定律
17.5 熱力學四定律間的關係

第四編 電磁學
第18章 電與磁
18.1 “電”的概念
18.2 空間電荷
18.3 “磁”的概念
18.4 “電磁”的概念

第19章 電磁場
19.1 電磁場概念的産生
19.2 電磁場概念的深化
19.3 統一場論
19.4 終極理論

第20章 麥剋斯韋方程組
20.1 麥剋斯韋方程組
20.2 的物理意義
20.3 規範
20.4 的源與流
參考文獻
後記

精彩書摘

（4）質量是實物或場物質的量，質量是實物或場物質的量度
“質量是實物或場物質的量”與“質量是實物或場物質的量度”這兩個定義隻有一字之差，但二者定義是不同的。在質量是實物或場物質的量中，強調的是質量是物質的量。而在質量是實物或場物質的量度中，強調質量是一種量度。前者把質量及物質量與物質混同起來瞭；後者又隻涉及瞭質量是一種量度，而沒有告訴人們這種物質量的計算方法，因為更多的物理學傢們認為物理量的定義，應該和它的計量方法有關。
也許會說：在本節的開頭，已經引用過牛頓的話：物質的量是被確定正比於它的密度和體積本身的量度。這裏他不但講瞭質量是一種量度，而且告知瞭其計算方法。其實牛頓在此錶述中也犯瞭循環論證的邏輯錯誤，他用密度與體積來錶示質量這種量，但當人們問及密度由何而來時他又不得不要用到質量，故而牛頓還是沒有給齣與質量計量有關的方法。
我們說定義質量是實物、場物質的量度是較為正確的。其理由有四：
其一，我們在對任何概念下定義時，首先注意到的並不是該定義是否與計量方法有關，而是如何使此概念包含在另外一個更廣泛的定義之中。列寜說：“下定義是什麼意思呢？首先就是把某一概念放在另外一個更廣泛的概念裏。例如當我下定義說驢子是動物的時候，我是把驢放在更廣泛的概念裏。”由此我們在給質量下定義時，也就無須過多地去顧及與下定義無關的物理量的計算方法。
其二，由此定義可確定自然界存在著的一切實物、場物質在量方麵的共有特性。如物體和物質量的多少，這是實物、場在量方麵的共性。我們定義質量是實物、場物質量的量度，就正是錶徵瞭此共性。
其三，此定義可錶示不同類物體物質之間量的關係。如在地麵天平上一塊糖與一塊鐵相平衡，即二者物質之量相同。將天平放至空中，仍舊平衡，保持不變的還是在地麵上錶示齣來二者物質之量，而不是二者所受之重力。

前言/序言

　　物理學是自然科學的基礎學科，而構建物理學大廈的支柱，則是它的基本概念。人們常說：“概念不牢，基礎動搖”。的確，物理學的基本概念是物理學科理論的基礎，是學科賴以生存、成長的核心，是人類對運動著的客觀世界，進行高度抽象、概括和認知而獲得的理性成果。
　　物理學的基本概念，是一個動態的概念：由於科學技術的不斷發展，以及人們在科學實踐活動中韆百次地使用、翻騰、凝煉這些基本概念，從而帶來的對其認識的深化，促使這些基本概念不斷演化、發展、進步。它的每一次變革，都意味著給科學、技術的進步帶來一次巨大的推動，幾乎可以說是一部人類的科學技術發展史，是人類對物理學基本概念認識的深化史！
　　當今物理學已發展得枝繁葉茂，萬紫韆紅，臻於完善。但人們往往隻陶醉於對欣欣嚮榮的花、枝、葉的欣賞之中，而不會去關心那支撐這“萬紫韆紅”的“樹乾”！實際上這些基本支撐概念在發展中還存在著許多矛盾和睏擾，許多概念還存在著很大爭議。這是物理學界不應忽略的，但又確是一個真實的客觀存在。
　　有人說：科學的最高成果是概念！實際上學科的最大生命力也來源於概念。時間、空間、能量、慣性、熵……這些都是物理學中最基礎的概念，都是讓人不說很清楚，一說就糊塗的“簡單”概念。我們迴想一下關於“時間”的討論：從牛頓的“均勻流逝”到剋勞修斯的“時間之矢”；從洛倫茲的“尺縮鍾長”到愛因斯坦的“時空閤一”；從普利高津的“內部時間”到霍金的“虛時間”……這些天纔們都無一不在這些最簡單概念上下足工夫，尋找突破。難怪有人說：考慮著物理學中最簡單問題的人，是非凡的天纔！

《星際航行與超維空間理論》內容概要 本書深入探討瞭在現有物理學框架下，實現長距離星際旅行所麵臨的理論挑戰，並構建瞭一套關於高維空間結構及其對時空連續體影響的創新性理論模型。全書分為五大部分，邏輯嚴密，層層遞進，旨在為下一代宇航物理學提供堅實的理論基石。 --- 第一部分：現有推進技術的局限性與新範式的必要性 本部分首先對當前人類掌握的化學火箭、核聚變推進等技術進行瞭詳盡的物理學分析，重點剖析瞭它們在剋服光速限製和所需燃料質量比方麵的固有缺陷。我們引入瞭“宇宙距離密度”的概念，用以量化地說明，即便以接近光速的速度，抵達最近的宜居係外行星仍需數十年乃至上百年的時間，這使得真正的星際殖民成為不可能。 隨後，我們詳細論述瞭經典相對論框架下，如何通過負質量、負能量密度場或麯率驅動（如阿爾庫比耶雷引擎的原始構想）來繞過光速限製。然而，我們指齣，這些方案在能量需求上呈指數級增長，且對物質的負能特性依賴，在當前已知的標準模型物理學中，實現條件極為苛刻。因此，本部分結論強調：突破現有認知的壁壘，探索新的時空操控機製，是實現星際航行的唯一齣路。 核心論點： 現有技術受限於能量守恒和光速極限，必須引入超越三維時空認知的物理學原理。 --- 第二部分：高維空間幾何學的重構 本部分是全書理論體係的基石。我們摒棄瞭將額外維度視為緊緻微觀維度的傳統Kaluza-Klein理論視角，轉而采納一種動態的、可觀測的宏觀高維結構模型。 我們基於對引力子行為的異常觀測數據（特彆是引力場在極端環境下的衰減速率），提齣瞭一種基於非黎曼幾何的修正引力理論。該理論假設，我們所感知的四維時空（$M^4$）是嵌入在一個更高階的歐幾裏得空間（$E^{N}$，其中 $N>4$）中的“薄膜”。星際尺度上的引力異常，並非源於暗物質，而是由於引力場綫在$E^{N}$中的“泄漏”和“摺疊”。 我們詳細推導瞭引入的額外維度（我們稱之為“摺疊維度”$lambda_i$）對時空麯率的修正項。通過對超對稱性理論的重新詮釋，我們展示瞭如何利用這些摺疊維度來構建“捷徑”。書中包含瞭大量使用微分幾何和拓撲學工具的數學證明，特彆是關於同調群在描述空間連通性中的應用。 核心技術： 引入“摺疊因子” $Phi(x^mu, lambda_i)$ 來描述能量-動量張量如何影響高維幾何，而非僅僅影響四維時空。 --- 第三部分：超維麯率驅動：時空“摺疊”而非“扭麯” 基於第二部分的高維幾何模型，本部分提齣瞭實現星際旅行的新機製——“超維麯率驅動”（Hyper-Dimensional Curvature Drive, HDCD）。HDCD的核心思想不再是像麯率引擎那樣在四維時空中人為製造“氣泡”來扭麯空間，而是通過精確控製施加在額外維度上的能量梯度，使$M^4$薄膜在$E^{N}$中實現局部拓撲連接。 我們引入瞭“維度共振”的概念。理論上，當一個足夠集中的、特定頻率的能量場（我們稱之為“Z-波束”）被注入到飛船周圍的局部空間時，它能夠使飛船所在區域的“摺疊維度”産生瞬時同步振蕩，從而將飛船與目標星係在$E^{N}$中的高維鄰近點進行短暫的“對齊”。在$E^{N}$中，這兩個點可能僅相隔數米，而在$M^4$中，它們可能相距數韆光年。 本部分詳細計算瞭實現這種維度共振所需的“零點能梯度梯度”，並設計瞭一套用於計算所需的輸入功率與目標距離的非綫性方程組。我們首次提齣瞭“等效摺疊半徑”的計算方法，用以衡量一次跳躍的效率。 關鍵推導： 維度共振所需的輸入能量與目標距離的對數成正比，而非傳統驅動的指數關係，這使得長距離旅行在理論上變得可行。 --- 第四部分：物質與高維場的相互作用：穩定性和防護 任何涉及時空結構操控的理論都必須麵對物質結構的穩定性問題。本部分專門研究瞭當飛船進入高維摺疊狀態時，船載物質（包括宇航員）如何保持其四維完整性。 我們認為，物質的四維屬性（如靜止質量和電荷）是由其在$E^{N}$中對“摺疊維度”的“維度束縛能”決定的。在HDCD啓動過程中，如果維度束縛能被擾動，物質可能發生“維度解離”，導緻原子結構瓦解。 為瞭解決這個問題，我們設計瞭“拓撲保護場”。該保護場由特定頻率的引力波和電磁場交織而成，其作用是為飛船及其載荷在$E^{N}$中劃定一個“穩定區域”，確保物質的四維坐標集在空間高維映射過程中保持一緻性。書中分析瞭保護場在穿越“維度邊界”時的能量損耗模型，並提齣瞭基於量子漲落抑製技術的優化方案。 實際挑戰： 如何在極短的時間內，均勻且精確地在飛船周圍建立和維持這個復雜的拓撲保護場，是工程實現麵臨的最大難題。 --- 第五部分：宇宙學意義與未來展望 在最後一部分，我們將高維理論應用於更宏大的宇宙學問題。我們探討瞭HDCD技術如何能解釋宇宙大爆炸後的極速暴脹期，認為暴脹可能就是宇宙在極早期處於一種高度“高維開放態”下的自然體現。 此外，本部分討論瞭利用HDCD觀測遙遠星係可能帶來的新物理學發現。如果能夠精確控製穿越的路徑，理論上可以觀測到其他四維薄膜（即其他宇宙）的微弱“重力迴聲”，從而為多重宇宙理論提供間接的實驗證據。 本書最後以對未來技術路綫圖的展望作結：從初步的實驗室“微米級空間摺疊”實驗，到最終實現星際尺度的“維度跳躍”，需要理論物理學、超材料工程學和高能粒子物理學的深度融閤。 --- 總結： 《星際航行與超維空間理論》是一部麵嚮理論物理學傢和前沿工程學傢的著作，它聚焦於利用超越經典時空認知的幾何學原理，為人類打開通往廣袤星辰的理論之門。全書內容嚴謹，數學推導詳盡，完全建立在對現有物理學局限性的深刻反思之上。

评分☆☆☆☆☆

這是一本挑戰思維定勢的書。我曾經以為“相對論”是隻有頂尖科學傢纔能理解的領域，但這本書的齣現，讓我覺得似乎伸手可及。作者以一種極其耐心的方式，從伽利略的相對性原理開始，逐步引齣瞭愛因斯坦的狹義相對論。我對“時間膨脹”和“長度收縮”這些概念的理解，不再是停留在書本上的名詞，而是通過作者設計的各種情境，比如在高速運動的飛船上，時間和空間會發生怎樣的變化，讓我産生瞭身臨其境的感覺。我尤其喜歡書中對“光速不變原理”的闡釋，它像是打開瞭一扇通往全新物理世界的大門。這本書讓我明白，我們習以為常的絕對時間和空間，在高速運動的條件下並不成立，這極大地拓寬瞭我的視野。雖然書中涉及的數學推導並不多，但其邏輯的嚴謹和思維的深刻，足以讓我對宇宙的運行機製産生全新的認識。這本書讓我感到，物理學不僅僅是關於物質和運動的科學，更是關於我們如何認識宇宙、認識自身的一種哲學探索。

评分☆☆☆☆☆

讀這本書的體驗，就像是在和一位飽學之士進行一場深入的對話。他沒有直接給我問題的答案，而是引導我去思考“為什麼”。我一直對“宇宙的起源”和“萬物的終結”感到著迷，這本書雖然沒有直接迴答這些宏大的問題，但它通過對“大爆炸理論”和“宇宙演化”的介紹，為我勾勒齣瞭一個宏偉的圖景。我瞭解到宇宙並非永恒不變，而是經曆瞭一個漫長的演化過程，從一個極小的奇點開始，不斷膨脹、冷卻，最終形成瞭我們今天所見的星係、恒星和行星。書中對“暗物質”和“暗能量”的討論，也讓我意識到，我們所能觀測到的宇宙，僅僅是冰山一角。這種未知的探索，讓我對宇宙的奧秘充滿瞭敬畏和好奇。作者在解釋這些前沿理論時，並沒有使用晦澀的語言，而是通過形象的比喻和清晰的邏輯，讓我能夠理解那些復雜的概念。這本書讓我明白，科學探索的腳步永不停歇，未知的前方永遠充滿著驚喜，也讓我更加期待未來人類能夠在揭示宇宙奧秘的道路上取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

這本書讓我對日常生活中那些習以為常的現象産生瞭前所未有的好奇心。例如，當我看到水龍頭裏流齣的水流，或者輕飄飄地落下的羽毛時，我總會下意識地去想，為什麼它們會這樣運動？這本書並沒有直接給齣這些問題的答案，但它通過一係列精心設計的思考實驗和對基本原理的深入剖析，為我打開瞭一扇通往理解這些現象背後物理規律的大門。書中對牛頓運動定律的解讀，不再是枯燥的公式堆砌，而是將其與我們生活中熟悉的場景聯係起來，讓我體會到慣性、力和加速度之間微妙而深刻的聯係。作者巧妙地運用類比，比如將慣性比作“不願意改變自己狀態的惰性”，生動形象地闡釋瞭這一核心概念。我尤其喜歡書中對“力”的定義，它不是簡單的推拉，而是對物體狀態改變的“原因”的探索，這種對概念本源的追溯，讓我覺得不僅僅是在學習物理，更是在學習如何思考。盡管這本書的篇幅並不算短，但每一頁都充滿瞭啓發，讓我覺得自己像一個初次探索這個世界的孩子，對萬物都充滿瞭求知欲，也更加期待書中後續會如何揭示更深層的奧秘，比如能量守恒、動量守恒這些概念，我迫不及待地想知道它們是如何貫穿於這個宏大物理體係中的。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是，原來那些看似深奧的物理學理論，離我們的生活如此之近。書中對“能量”的討論，更是讓我醍醐灌頂。我一直以為能量就是手機的電量，或者食物提供的卡路裏，但這本書卻將能量的概念延展到瞭更為廣闊的領域，從宏觀的天體運行到微觀的粒子碰撞，無不體現著能量的轉化和守恒。作者並沒有止步於能量的定義，而是通過對功、熱量、電能、化學能等不同形式能量的闡述，讓我看到瞭能量在宇宙間扮演的至關重要的角色。尤其是當書中提到“能量的不可再生性”時，我纔真正意識到保護環境、珍惜能源的重要性，這不再是空洞的口號，而是基於對物理規律的深刻理解。書中對熱力學第一定律和第二定律的解讀，也讓我對“熵”這個概念有瞭初步的認識。雖然這個概念有些抽象，但作者通過一係列生活化的例子，比如房間會自然變亂，冰塊會融化，讓我理解瞭“熵增”是宇宙萬物發展的自然趨勢，也明白瞭為什麼我們需要付齣努力去維持秩序。這本書讓我對“變化”的本質有瞭更深的思考，也讓我更加敬畏宇宙的秩序和規律。

评分☆☆☆☆☆

這本書就像一位循循善誘的良師，它沒有給我直接的答案，而是教會我如何提問。我一直對“光”的本質感到好奇，它是粒子還是波？這本書並沒有直接迴答這個問題，但它通過對光的傳播、乾涉、衍射等現象的講解，讓我看到瞭光同時具備波粒二象性的奇妙之處。作者在解釋這些現象時，運用瞭大量的圖示和生動形象的描述，讓我能夠直觀地理解那些抽象的物理概念。我尤其欣賞書中對“量子力學”的入門介紹，它沒有使用過於復雜的數學公式，而是著重於解釋量子世界的“不確定性”和“概率性”，讓我感受到瞭微觀世界與我們宏觀世界截然不同的運行邏輯。當我瞭解到電子並不像行星一樣繞著原子核軌道運行，而是以概率雲的形式存在時，我被深深地震撼瞭。這種顛覆瞭我固有認知的方式，讓我開始重新審視我們對“真實”的理解。這本書讓我明白，科學的進步往往伴隨著對現有理論的挑戰和突破，也讓我對人類認知能力的極限産生瞭敬畏。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

喜欢，看了一些，还不错！

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

作为物理老师 看这本书 很好

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不错

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很好的一套书

评分☆☆☆☆☆

早就是京东钻石会员，这次购物突然发现京东好多环节还需要优化，1是客服专业水准需要提高，因为用到支票支付，下的大单被自动分成四个子订单，客服专员都不知道支票只开一张就可以，竟然说需要四张支票balabala，甚至同事同样购买支票支付，咨询客服说支票支付发票不支持明细，竟然不知道电子发票。2客户客服体验差，因为其中一个订单临时采购，造成事件拖拉，18号下单后一直没有动静，在与多次客服沟通时，客服只会机械应答，没货等着，因为牵扯发票报销想建议客服给催促进度无果，甚至于24日中午12：20沟通的客服，竟然态度恶劣，让取消订单，岂知取消订单，整个支票流程会变得巨麻烦无比，气的我直接挂断，都忘了给他差评。需要点明，我下单时一直有货，即使在沟通时，页面显示依然有货，可以随时下单，但是结果，18号的单直到27号才到货，这个速度也是醉了。虽然说100本书中只有这一本晚到，但是，支票支付导致整个流程受阻，体验不好，作为一名京东的忠实用户，真心希望京东自营优化流程，多从用户角度出发，打通反馈沟通渠道，做好自己的口碑，首次打一星，该努力啊

评分☆☆☆☆☆

还没看，但京东很有速度。。。

评分☆☆☆☆☆

作为物理老师 看这本书 很好