新千年版:费恩曼物理学讲义(全3册) 迄今世上经典成功的物理学教科书和高级普及读物

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[美] 理查德·费恩曼,莱顿,桑兹 著,郑永令,华宏鸣,吴子仪 等 译
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店铺: 人天图书专营店
出版社: 上海科学技术出版社
ISBN:9787547816387
商品编码:10519819300
包装:平装
开本:16
出版时间:2013-04-01
用纸:胶版纸
套装数量:3
正文语种:中文,英文

具体描述



  

编辑推荐

本套《费恩曼物理学讲义(新千年版)》是介绍物理学入门的好书籍,系统讲解了物理学的经典部分,及现代部分。该书反映了作者独到的见解,是不可替代的常销著作。
另外,丛书非常适合青年学者,和一切对物理学有一点基础、并想进一步了解的读者。

为此我们特将此书译成中文,以飨读者。

内容简介

《费恩曼物理学讲义(新千年版)(第1-3卷)(套装全3册)》是迄今为经典、为成功的物理学教材,也可以作为(高级的)科普读物。本书自50年前出版以来,好评不断。多次重新修订。2010年,编者根据50年来世界各国在阅读和使用本书过程中提出的意见,对全书的错误进行了全面订正,这就是新千年版的由来。本书正是根据新千年版翻译的,除了与原著保持一致,在中译文字上也做了修正,使之阅读起来更为流畅。

费恩曼有一种特殊能力,能用深入浅出的语言表达复杂的原理;能用巧妙地类比呈现深刻的物理思想。在他获得的诸多奖项和各种头衔中,让他自豪的是1972年获得的奥斯特教育奖章。他的讲课录音,那些曾经看似深奥的物理原理用风趣的比喻和幽默的言辞表达出来,如今被整理成这三卷《费恩曼物理学讲义》。全书对基本概念、定理和定律的讲解不仅生动清晰,通俗易懂,而且从普通物理水平出发,注重物理分析,深入浅出,避免运用高深烦琐的数学方程,因此具有高以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。至于大学物理系的师生和物理工作者更能从此书中获得教益。由于全书是根据课堂讲授的录音整理编辑的,它在一定程度保留了费恩曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。

《费恩曼物理学讲义(新千年版)(第1-3卷)(套装全3册)》共分三卷,第1卷包括力学、相对论、光学、气体分子动理论、热力学、波等;第2卷主要介绍电磁学;第3卷,主要阐述费恩曼获得诺贝尔奖的领域——量子力学,是全书独具特色的部分。

作者简介

费恩曼(R.P.Feynman),1918年生于布鲁克林区,1942年在普林斯顿获得博士学位。第二次世界大战期间在洛斯阿拉莫斯,尽管当时他还很年轻,但已在曼哈顿计划中发挥了重要作用。以后,他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教。1965年,因他在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格(J.Schwinger)同获诺贝尔物理学奖。
第二次世界大战期间,尽管当时他还很年轻,就已经在洛斯阿拉莫斯的曼哈顿计划中发挥了重要作用。以后,他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教。1965年,因在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格尔(J.Schwinger)同获诺贝尔物理学奖。
费恩曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学的理论问题。他也创立了说明液氦中超流动性现象的数学理论。此后,他和盖尔曼(M.Gell Mann)一起在β衰变等弱相互作用领域内做出了奠基性的工作。在以后的几年里,他在夸克理论的发展中起了关键性的作用,提出了高能质子碰撞过程的部分子模型。
除了这些成就之外,费恩曼博士将新的基本计算技术及记号法引进物理学,首先是无处不在的费恩曼图,在近代科学历史中,它比任何其他数学形式描述都更大地改变了对基本物理过程形成概念及进行计算的方法。
费恩曼是一位卓越的教育家。在他获得的所有奖项中,他对1972年获得的奥斯特教学奖章特别感到自豪。在1963年首次出版的《费恩曼物理学讲义》被《科学美国人》杂志的一位评论员描写为“难啃的但却富于营养并且津津有味。25年后它仍是教师和优秀的初学学生的指导书”。为了使外行的公众增加对物理学的了解,费恩曼博士写了《物理定律和量子电动力学的性质:光和物质的奇特理论》。他还是许多高级出版物的作者,这些都成为研究人员和学生的经典参考书和教科书。
费恩曼是一个活跃的公众人物。他在挑战者号调查委员会里的工作是众所周知的,特别是他的著名的O型环对寒冷的敏感性的演示,这是一个优美的实验,除了一杯冰水和C形钳以外其他什么也不需要。费恩曼博士1960年在加利福尼亚州课程促进会中的工作却很少人知道,他在会上指责教科书的平庸。
仅仅罗列费恩曼的科学和教育成就还没有充分抓住这个人物的本质。即使是他的技术性的出版物的读者都知道,费恩曼活跃的多面的人格在他所有的工作中都闪闪发光。除了作为物理学家,在各种不同的时候:他是无线电修理工,是锁具收藏家、艺术家、舞蹈家、邦戈(bongo)鼓手,以至玛雅象形文字的破译者。他的世界是永远的好奇,他是一个典型的经验主义者。
费恩曼于1988年2月15日在洛杉矶逝世。

内页插图

目录

《费恩曼物理学讲义(新千年版)(第1卷)》
第1章 原子的运动
第2章 基本物理
第3章 物理学与其他科学的关系
第4章 能量守恒
第5章 时间与距离
第6章 概率
第7章 万有引力理论
第8章 运动
第9章 牛顿的动力学定律
第10章 动量守恒
第11章 矢量
第12章 力的特性
第13章 功与势能(上)
第14章 功与势能(下)
第15章 狭义相对论
第16章 相对论中的能量与动量
第17章 时空
第18章 二维空间中的转动
第19章 质心、转动惯量
第20章 空间转动
第21章 谐振子
第22章 代数学
第23章 共振
第24章 瞬变态
第25章 线性系统及其综述
第26章 光学:短时间原理
第27章 几何光学
第28章 电磁辐射
第29章 干涉
第30章 衍射
第31章 折射率的起源
第32章 辐射阻尼、光的散射
第33章 偏振
第34章 辐射中的相对论性效应
第35章 色视觉
第36章 视觉的机制
第37章 量子行为
第38章 波动观点与粒子观点的关系
第39章 气体分子动理论
第40章 统计力学原理
第41章 布朗运动
第42章 分子动理论的应用
第43章 扩散
第44章 热力学定律
第45章 热力学示例
第46章 棘轮和掣爪
第47章 声、波动方程
第48章 拍
第49章 波模
第50章 谐波
第51章 波
第52章 物理定律的对称性
索引
附录

《费恩曼物理学讲义(新千年版)(第2卷)》
第1章 电力
第2章 矢量场的微分运算
第3章 矢量积分运算
第4章 静电学
第5章 高斯定律的应用
第6章 在各种情况下的电场
第7章 在各种情况下的电场(续)
第8章 静电能
第9章 大气中的带电体
第10章 电介质
第11章 在电介质内部
第12章 静电模拟
第13章 静磁学
第14章 在各种不同情况下的磁场
第15章 矢势
第16章 感生电流
第17章 感应定律
第18章 麦克斯韦方程组
第19章 小作用原理(专题演讲)
第20章 麦克斯韦方程组在自由空间中的解
第21章 有电流和电荷时麦克斯韦方程组的解
第22章 交流电路
第23章 空腔共振器
第24章 波导
第25章 用相对论符号表示的电动力学
第26章 场的洛伦兹变换
第27章 场的能量和场的动量
第28章 电磁质量
第29章 电荷在电场和磁场中的运动
第30章 晶体的内禀几何
第31章 张量
第32章 稠密材料的折射率
第33章 表面反射
第34章 物质的磁性
第35章 顺磁性与磁共振
第36章 铁磁性
第37章 磁性材料
第38章 弹性学
第39章 弹性材料
第40章 干水的流动
第41章 湿水的流动
第42章 弯曲空间
索引
附录

《费恩曼物理学讲义(新千年版)(第3卷)》
第1章 量子行为
第2章 波动观点与粒子观点的关系
第3章 概率幅
第4章 全同粒子
第5章 自旋
第6章 自旋重
第7章 振幅对时间的依赖关系
第8章 哈密顿矩阵
第9章 氨微波激射器
第10章 其他双态系统
第11章 再论双态系统
第12章 氢的超精细分裂
第13章 在晶格中的传播
第14章 半导体
第15章 独立粒子近似
第16章 振幅对位置的依赖关系
第17章 对称性和守恒定律
第18章 角动量
第19章 氢原子与周期表
第20章 算符
第21章 经典情况下的薛定谔方程:关于超导电性的讨论会
费恩曼的结束语
索引
附录

精彩书摘

第1章 原子的运动
§1-1 引言
这是一门两学年的物理课程,我们开设这门课程的着眼点是你们,有志成为物理学家的读者们。当然,情况并非一定如此,但是每门学科的教授都是这样设想的!假如你打算成为一名物理学家,就要学习很多东西,因为这是一个200年以来空前蓬勃发展的知识领域。事实上,你会想到,这么多的知识是不可能在四年内学完的,确实不可能,你们还得到研究生院去继续学习。
相当出人意外的是,尽管在这么长时间中做了极其大量的工作,但却有可能把这一大堆成果大大地加以浓缩。这就是说,找到一些概括我们所有知识的定律。不过,即使如此,掌握这些定律也是颇为困难的。因此,在你对科学的这部分与那部分题材之间的关系还没有一个大致的了解之前就让你去钻研这个庞大的课题的话,那就不公平了。根据这一思路,前三章将略述物理学与其他科学的关系、各门学科之间的相互联系以及科学的含义,这有助于你们对本学科产生一种切身的感受。
你们可能会问,在讲授欧几里得几何时,先是陈述公理,然后作出各种各样的推论,那为什么在讲授物理学时不能先直截了当地列出基本定律,然后再就一切可能的情况说明定律的应用呢?(这样一来,如果你不满足于要花四年时间来学习物理,那你是否打算在四分钟内学完它?)我们不能这样做是基于两个理由。,我们还不知道所有的基本定律:未知领域的边界在不断地扩展;第二,正确地叙述物理定律要涉及到一些非常陌生的概念,而叙述这些概念又要用到高等数学。因此,即使为了知道词的含义,也需要大量的预备性的训练。的确,那样做是行不通的,我们只能一步一步地来。
大自然整体的每一部分始终只不过是对于整个真理--或者说,对于我们至今所了解的整个真理--的逼近。实际上,人们知道的每件事都只是某种近似,因为我们懂得,到目前为止,我们确实还不知道所有的定律。因此,我们学习一些东西,正是为了要重新忘掉它们,或者更确切地说是为了改正以前对它们的谬见。
科学的原则--或者简直可称为科学的定义为:实验是一切只是的试金石。实验是科学“真理”的鉴定者。但什么是知识的源泉呢?那些要检验的定律又是从何而来的呢?从某种意义上说,实验为我们提供了种种线索,因此可以说是实验本身促成了这些定律的产生。但是,要从这些线索中作出重大的判断,还需要有丰富的想象力去对蕴藏在所有这些线索后面的令人惊讶、简单而又非常奇特的图像进行猜测,然后再用实验来验证我们的猜测究竟对不对。这个想象过程是很艰难的,因此在物理学中有所分工:理论物理学家进行想象、推演和猜测新的定律,但并不做实验;而实验物理学家则进行实验、想象、推演和猜测。
我们说过,大自然的定律是近似的:起先我们找到的是“错”的定律,然后才发现“对”的定律。那么,一个实验怎么可能是“错误”的呢?首先,通常是:仪器上有些毛病,而你又没有注意。但是这种问题是容易确定的,可以通过反复检查。如果不去纠缠在这种次要的问题上,那么实验的结果怎么可能是错误的呢?这只可能是由于不够精确罢了。例如,一个物体的质量似乎是从来不变的:转动的陀螺与静止的陀螺一样重。结果就发现了一条“定律”:质量是个常数,与速率无关。然而现在发现这条“定律”却是不正确的。质量实际上随着速度的增大而增加,但是要速度接近于光速,才会显著增加。正确的定律是:如果一个物体的速率小于100mi/S,那么它的质量的变化不超过百万分之一。在这种近似形式下,这就是一条正确的定律。因此,人们可能认为新的定律实际上并没有什么有意义的差别。当然,这可以说对,也可以说不对。对于一般的速率我们当然可以忘掉它,而用简单的质量守恒定律作为一种很好的近似。但是对于高速情况这就不正确了:速率越高,就越不正确。
后,有趣的是,就哲学上而言,使用近似的定律是完全错误的。纵然质量的变化只是一点点,我们的整个世界图景也得改变。这是有关在定律后面的哲学或基本观念的一件十分特殊的事。即使是极小的效应,有时在我们的观念上也会引起深刻的变化。
那么,我们应该首先教什么呢?是否应先教那些正确的、陌生的定律以及有关的奇特而困难的观念,例如相对论、四维时空等等之类?还是应先教简单的“质量守恒”定律,即那条虽然只是近似的,但并不包含那种困难的观念的定律?前一条定律比较引人入胜,比较奇特和比较有趣,但是后一条定律在开始时比较容易掌握,它是真正理解前一种观念的步。这个问题在物理教学中会一再出现,在不同的时候,我们将要用不同的方式去解决它。但是在每个阶段都值得去弄明白:我们现在所知道的是什么?它的正确性如何?它怎样适应其他各种事情?当我们进一步学习后它会有怎样的变化?
让我们按照我们所理解的当代科学(特别是物理学,但是也包括周围有关的其他科学)的轮廓继续讲下去,这当我们以后专门注意某些特殊问题时,就会对于背景情况有所了解--为什么这些特殊问题是有趣的?它们又是怎样适应整体结构的?
那么,我们世界的总体图像是怎样的呢?
§1-2 物质是原子构成的
假如由于某种大灾难,所有的科学知识都丢失了,只有一句话可传给下一代,那么怎样才能用少的词汇来传达多的信息呢?我相信这句话是原子的假设(或者说原子的事实,无论你愿意怎样称呼都行):所有的物体都是由原子构成的--这些原子是一些小小的粒子,它们一直不停地运动着,当彼此略微离开时相互吸引,当彼此过于挤紧时又互相排斥。只要稍微想一下,你就会发现,在这一句话中包含了大量的有关这个世界的信息。
为了说明原子观念的重要作用,假设有一滴直径为1/4in的水珠,即使我们非常贴近地观察,也只能见到光滑的、连续的水,而没有任何其他东西,并且即使我们用好的光学显微镜(大致可放大2000倍)把这滴水放大到40ft左右(相当于一个大房间那样大),然后再靠得相当近地去观察,我们所看到的仍然是比较光滑的水,不过到处有一些足球状的东西在来回游动,非常有趣。这些东西是草履虫。你们可能就到此为止,对草履虫以及它的摆动的纤毛和卷曲的身体感到十分好奇。也许除了把草履虫放得更大一些,看看它的内部外,就不再进一步观察了。当然这是生物学的课题,但是现在让我们继续观察下去,再次把水放大2000倍,更近地观察水这种物质本身。这时,水滴已放大到有15 mi那样大了,如果你再十分贴近地观察,你将看到水中充满了某种不再具有光滑外表的东西,而是有些像从远处看过去挤在足球场上的人群。为了能看出挤满的究竟是些什么东西,我们再把它放大250倍后就会看到某种类似于图1-1所示的情景。这是放大了10亿倍的水的图像,但是在以下这几方面是理想化了的:首先,各种粒子用简单的方式画成有明显的边缘,这是不精确的;其次,为了简便起见,把它们都画成二维的排列,实际上它们当然是在三维空间中运动的。注意在图中有两类“斑点”或圆,它们各表示氧原子(黑色)和氢原子(白色),而每个氧原子有两个氢原子和它连接在一起(一个氧原子与两个氢原子组成的一个小组称为一个分子)。图像中还有一个被理想化的地方是自然界中的真实粒子总是在不停地摇晃跳动,彼此绕来绕去地转着,因而你必须把这幅画面想象成能动的而不是静止的。还有一件不能在图上说明的事实是粒子会“粘在一起”的,它们彼此吸引着,这个被那个拉住等等,可以说,整个一群“胶合在一起”。但同时,这些粒子也不是挤到一块儿,如果你把两个粒子挤得太紧,它们就互相推斥。
原子的半径为1×10-8 ~2×10-8cm,10-8 cm现在称为1A(这只是另一个名称),所以我们说原子的半径为1~2A。另一个记住原子大小的方法是这样的:如果把苹果放大到地球那样大,那么苹果中的原子就差不多有原来的苹果那样大。
现在,想象这个大水滴是由所有这些跳动着的粒子一个挨一个地“粘合”起来的,水能保持一定的体积而并不散开,因为它的分子彼此吸引。如果水滴在一个斜面上,它能从一个位置移动到另一个位置。水会流动,但是并不会消失--它们并没有飞逝,因为分子之间有吸引力。这种跳动就是我们所说的热运动。当温度升高时,这种运动就增强了。如果我们加热水滴,跳动就增加,原子之间的空隙也增大。如果继续加热到分子间的引力不足以将彼此拉住时,它们就分开来飞散了。当然,这正是我们从水制取水蒸气的方法--提高温度。粒子由于运动的增强而飞散。
图1-2是一幅水蒸气的图像。这张水蒸气图像有一个不足之处:在通常的气压下整个房间里只有少数几个分子。决不可能像在这样一张图像中有三个以上的分子。在大多数情况下,这样大小的方块中可能连一个都不会有--不过碰巧在这张图中有两个半或三个分子(只有这样,图像才不会是完全空白的)。现在,比起水来,在水蒸气的情况下,我们可以更清楚地看到水所特有的分子。为了简单起见,将分子画成具有120°的夹角。实际上,这个角是105°3′,氢原子中心与氧原子中心之问的距离是0.957A。这样,我们对这个分子了解得已很清楚了。
让我们来看一下,水蒸气或任何其他气体具有一些什么性质。这些气体分子是彼此分离的,它们打在墙上时,会反弹回来。设想在一个房间里有一些网球(100个左右)不断地来回跳动,当它们打到墙上后,就将墙推离原位(当然,我们必须将墙推回去)。这意味着,气体施加一个“颤动”的力,而我们粗糙的感官(并没有被我们自己放大10亿倍)只感到一个平均的推力。为了把气体限制在一定的范围之内,我们必须施加一个压力。图1-3是一个盛气体的标准容器(所有教科书中都有这种图),一个配有活塞的汽缸,由于不论水分子的形状如何,情况都是一样,因此为简单起见,我们把它们画成网球形状或者小黑点,这些东西沿着所有的方向不停地运动着。由于有这么多的气体分子一直在撞击顶端的活塞,因此要使活塞不被这种不断的碰撞逐渐顶出来必须施加一定的力把活塞压下去,这个力称为压力(实际上,是压强乘以面积)。很清楚,这个力正比于面积,因为如果我们增大面积而保持每立方厘米内的分子数不变的话,那么分子与活塞碰撞次数增加的比例与面积增加的比例是相同的。
现在,让我们在这个容器内放入2倍的分子,以使密度增加1倍,同时让它们具有同样的速度,即相同的温度。那么,作为一种很好的近似,碰撞的次数也将增加1倍。由于每次碰撞仍然和先前那样“有力”,压力就正比于密度。如果我们考虑到原子之间的力的真实性质,那么由于原子之间的吸引,可以预期压力略有减少;而由于原子也占有有限的体积,则可以预期压力略有增加。无论如何,作为一个很好的近似,如果原子较少,密度足够低,那么,压力正比于密度。
我们还可以看一下其他情况。如果提高温度而不改变气体密度,亦即只增加原子的速率,那么在压力上会出现什么情况?当然,原子将撞击得更剧烈一些,因为它们运动得更快一些。此外,它们的碰撞更频繁了,因此压力将增加。你们看,原子理论的概念是多么简单!
我们来考虑另一种情况,假定活塞向下移动,原子就慢慢地被压缩在一个较小的空间里。当原子碰到运动着的活塞时,会发生什么情况呢?很显然,原子由于碰撞而提高了速率。例如,你可以试一下乒乓球从一个朝前运动的球拍弹回来时的情况,你会发现弹回的速率比打到球拍上的速率更大一些(一个特例是:如果一个原子恰好静止不动,那么在活塞碰上它以后,当然就运动了)。这样,原子在弹离活塞时比碰上去之前更“热”。因此所有容器中的分子的速率都提高了。这意味着,当我们缓慢压缩气体时,气体的温度会升高。结果,在缓慢压缩时,气体的温度将升高;而在缓慢膨胀时,气体的温度将降低。
现在回到我们的那滴水珠上去,从另一个角度去观察一下。假定现在降低水滴的温度,假定水的原子、分子的跳动逐渐减小。我们知道在原子之间存在着引力,因而过一会儿,它们就不能再跳得那么厉害了。图1-4表示在很低的温度下会出现什么样的情况。这时分子连接成一种新的图像,这就是冰。这个特殊的冰的图像不大正确,因为它只是二维的,但是它在定性上是正确的。有趣的一点是,对于每一个原子,都有它的确定位置。你们可以很容易地设想,如果我们用某种方式使冰粒一端的所有的原子按一定的方式排列,并让每个原子处在一定的位置上,那么由于互相连接的结构很牢固,几英里之外(在我们放大的比例下)的另一端也将有确定的位置。如果我们抓住一根冰棍的一端,另一端就会阻止我们把它拉出去。这种情况不像水那样由于跳动加强以致所有的原子以种种方式到处跑来跑去,因而结构也就被破坏了。固体与液体的差别就在于:在固体中,原子以某种称为晶体阵列的方式排列着,即使在较长的距离上它们的位置也不能杂乱无章。晶体一端的原子位置取决于晶体另一端的与之相距千百原子的排列位置。
……

前言/序言

译者序
20世纪60年代初,美国一些理工科大学鉴于当时的大学基础物理教学与现代科学技术的发展不相适应,纷纷试行教学改革,加利福尼亚理工学院就是其中之一。该校于1961年9月至1963年5月特请著名物理学家费恩曼主讲一二年级的基础物理课,事后又根据讲课录音编辑出版了《费恩曼物理学讲义》。本讲义共分3卷,第1卷包括力学、相对论、光学、气体分子动理论、热力学、波等,第2卷主要是电磁学,第3卷是量子力学。全书内容十分丰富,在深度和广度上都超过了传统的普通物理教材。
当时美国大学物理教学改革试图解决的一个主要问题是基础物理教学应尽可能反映近代物理的巨大成就。《费恩曼物理学讲义》在基础物理的水平上对20世纪物理学的两大重要成就——相对论和量子力学——作了系统的介绍,对于量子力学,费恩曼教授还特地准备了一套适合大学二年级水平的讲法。教学改革试图解决的另一个问题是按照当前物理学工作者在各个前沿研究领域所使用的方式来介绍物理学的内容。在《费恩曼物理学讲义》一书中对一些问题的分析和处理方法反映了费恩曼自己以及其他在前沿研究领域工作的物理学家所通常采用的分析和处理方法。全书对基本概念、定理和定律的讲解不仅生动清晰,通俗易懂,而且特别注重从物理上作出深刻的叙述。为了扩大学生的知识面,全书还列举了许多基本物理原理在各个方面(诸如天体物理、地球物理、生物物理等)的应用,以及物理学的一些新成就。由于全书是根据课堂讲授的录音整理编辑的,它在一定程度保留了费恩曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。
《费恩曼物理学讲义》从普通物理水平出发,注重物理分析,深入浅出,避免运用高深繁琐的数学方程,因此具有高中以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。至于大学物理系的师生和物理工作者更能从此书中获得教益。
1989年,为纪念费恩曼逝世一周年,原书编者重新出版本书,并增加了介绍费恩曼生平的短文和新的序言。2010年,编者根据五十多年来世界各国在阅读和使用本书过程中提出的意见,对全书(三卷)存在的错误和不当之处(885处)进行了订正,并使用新的电子版语言和现代作图软件对全书语言文字、符号、方程及插图进行重新编辑出版,称为新千年版。本书就是根据新千年版翻译的。
本书的费恩曼自序、前言及本卷第1至10章、15章、16章、37至48章、52章由郑永令在吴子仪译稿的基础上重译,第11章、17至25章由华宏鸣翻译,第12章、49章由诸长生翻译,第13和14章由范膺翻译,第26至34章由郑永令翻译,《费恩曼物理学讲义》另序、关于费恩曼及第35和36章由潘笃武翻译,第50和51章由钟万衡翻译。原译稿曾由郑广垣、王福山、苏汝铿校阅。由于译者水平所限,错误在所难免,欢迎广大读者批评指正。
译者
2012年10月


当代物理学前沿探索:跨越宏观与微观的视野 本书系一系列深入探讨现代物理学核心概念与最新研究进展的专著精选,旨在为对自然界最深层规律抱有浓厚兴趣的读者提供一个全面而富有洞察力的知识框架。全书聚焦于二十世纪以来物理学取得的革命性突破,并展望了未来可能的发展方向,内容涵盖了从宇宙学、粒子物理学到凝聚态物理学的多个关键领域。 第一部分:宇宙的宏大叙事——从引力到暗物质 本卷聚焦于描述宇宙尺度上物质、能量与时空结构的理论。开篇详述了爱因斯坦的广义相对论,这不是仅仅停留在教科书公式的复述,而是深入剖析了时空几何如何塑造引力现象。我们将探讨黑洞的形成机制、事件视界内的物理特性,以及引力波作为时空涟漪的探测历程,特别回顾了LIGO/Virgo合作组织对双黑洞并合事件的观测如何确证了爱因斯坦百年前的预言。 随后,叙事转向宇宙学。从标准的ΛCDM(冷暗物质$Lambda$)模型出发,本书详细阐述了宇宙大爆炸模型的证据链:宇宙微波背景辐射(CMB)的各项异性、星系红移与哈勃膨胀定律。CMB部分将深入解析普朗克卫星等任务所提供的精细数据,解释其在揭示早期宇宙物质密度涨落和几何结构方面的重要性。 一个核心章节致力于探讨“暗”的领域——暗物质和暗能量。关于暗物质,书中系统梳理了间接探测(如对星系旋转曲线的分析)、直接探测(如地下实验室的氙/氩探测实验)以及未来对弱相互作用大质量粒子(WIMPs)或轴子等候选体的搜寻策略。对于暗能量,则侧重于超新星观测如何揭示宇宙加速膨胀的趋势,并讨论了其可能的物理起源,例如宇宙学常数与修正引力理论之间的竞争。此外,本书还探讨了关于宇宙暴胀理论的最新模型,及其如何解决早期宇宙的视界问题和平坦性问题。 第二部分:微观世界的精妙结构——粒子物理与量子场论 本卷深入到物质最基本的组成部分及其相互作用的层面。我们从标准模型的构建逻辑入手,详细解析了夸克、轻子以及规范玻色子(光子、W/Z玻色子、胶子)的性质与相互作用。强调了对称性在粒子物理学中的核心地位,特别是规范对称性如何决定了电磁力、弱核力和强核力的基本结构。 高能对撞机的实验成果是本卷的重点。对质子-质子对撞中希格斯玻色子的发现及其后续性质的精确测量将被详尽分析。读者将了解到如何通过测量希格斯玻色子与不同基本粒子的耦合强度,来验证标准模型对电弱对称性破缺机制的描述。 然而,标准模型并非终极理论。本书随后转向对超出标准模型(BSM)物理学的探索。这包括对中微子振荡现象的深入剖析,它暗示了中微子具有质量,挑战了标准模型对中微子的零质量假设。此外,也将全面介绍超对称理论(SUSY)的动机、基本框架,以及大型强子对撞机(LHC)在搜寻超对称伴侣粒子方面已取得的或期望达成的成果。量子场论的数学工具在描述这些高能现象中的应用,将被以清晰易懂的方式展现,帮助读者理解路径积分和重整化等核心概念的物理意义。 第三部分:物质的集体行为与量子物态——凝聚态物理的创新 本书的第三部分将目光聚焦于大量粒子相互作用时所涌现出的宏观集体行为,即凝聚态物理学。这部分强调了“涌现现象”(Emergence)在物理学中的重要性,即宏观物态的性质不能简单地通过对单个粒子的研究来预测。 开篇讨论了传统的多体理论,如朗道费米液体理论,及其在描述金属导电性方面的成功。随后,重点转向现代凝聚态物理学的热点:拓扑物态。我们将详细介绍拓扑绝缘体和拓扑半金属的概念,解释它们如何依靠系统的拓扑不变量而非简单的对称性来保护其表面或边缘态的导电性。对量子霍尔效应及其分数量子霍尔效应的深入分析,将展示如何利用外加磁场来调控二维电子气中的复杂量子行为。 电子的自旋和轨道运动在凝聚态系统中扮演着至关重要的角色。本书专门辟出章节探讨自旋电子学(Spintronics),解释如何利用电子的自旋自由度来设计新型器件,例如巨磁阻(GMR)和隧道磁阻(TMR)效应及其在存储技术中的应用。 此外,对新型量子材料的讨论不可或缺。我们将探讨高温超导的谜团——从铜氧化物到铁基超导体,分析它们与传统BCS理论的差异,以及对“奇异金属”行为的理解。最后,对量子计算中物质态的潜在应用进行展望,例如如何利用拓扑量子比特来抵抗退相干,以及量子模拟器在解决复杂多体问题中的前景。 总结与展望 本书的整体结构旨在构建一条从时空几何的宏观描述,到基本粒子相互作用的微观精确描绘,再到大量粒子集体行为的复杂涌现现象的完整知识链条。它不仅梳理了二十世纪物理学的辉煌成就,更重要的是,它引导读者直面当前物理学面临的未解之谜:暗物质的本质、量子引力理论的构建、以及如何实现可扩展的量子计算。本书力求以严谨的逻辑和生动的叙述,激发读者对这些前沿问题的探索热情。

用户评价

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花了几天时间,终于啃完了《新千年版:费曼物理学讲义(全3册)》的第一卷,感觉整个人都被洗礼了一遍。我之前接触过不少物理教材,但说实话,很多都过于强调数学推导,导致我对物理的理解停留在“解题工具”层面,而费曼这套书,彻底打破了我的固有认知。他更关注的是“为什么”,是物理现象背后的本质逻辑。他总能用一些看似简单,实则蕴含深意的类比,把复杂的概念变得容易理解。比如,他讲解光和物质的相互作用时,那种生动形象的比喻,让我脑海中立刻浮现出清晰的画面,而不是一堆抽象的数学符号。而且,他讲授的过程中,那种对科学的热情和探索精神,就像一股强大的能量,不断激励着我往下读。我特别喜欢他那种“自己先搞明白,再告诉你”的叙述方式,仿佛在和你一起经历发现的过程。有时他会提出一些问题,引导你去思考,而不是直接给出答案。这种互动式的学习体验,是我在其他书中很少感受到的。这本书的出版质量也令人称道,纸张的触感很好,长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳,书的重量适中,方便携带。总的来说,这是一次非常愉快的阅读体验,让我对物理学的看法有了质的飞跃。

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拿到《新千年版:费曼物理学讲义(全3册)》这套书,我真的非常激动。作为一名热爱物理的业余爱好者,我一直在寻找能够真正激发我学习兴趣的书籍,而费曼的讲义,绝对是我的“梦中情书”。我尝试过很多物理科普读物,但很多都停留在表面,缺乏深入的理论讲解,而费曼先生的这套书,恰恰弥补了这一点。他用一种非常系统且深入浅出的方式,从最基本的概念讲起,逐步引导读者理解物理学的核心原理。我尤其喜欢他讲解关于“能量”的部分,他不是简单地给出定义,而是从物质运动、热学、电磁学等多个角度,全方位地阐释能量的守恒与转化,让我对能量有了更深刻的理解。而且,他在讲解的过程中,常常会提出一些富有启发性的问题,促使我去独立思考,而不是被动接受。这种“主动学习”的过程,让我觉得非常有成就感。这套书的印刷质量也是顶级的,书页的触感柔滑,文字清晰,排版疏朗,即使长时间阅读也不会感到疲劳。这本书绝对是我书架上最珍贵的藏品之一,我会反复阅读,从中汲取更多的知识和智慧。

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终于到手了这套《新千年版:费曼物理学讲义(全3册)》!拿到书的那一刻,就感觉沉甸甸的,不仅仅是物理上的重量,更是知识分量的分量。我一直对物理学充满好奇,但很多时候,那些枯燥的公式和抽象的概念总让我望而却步。费曼的名字如雷贯耳,都知道他是讲解物理的大师,但一直没机会真正接触他的讲义。这次抱着试一试的心态入手,开篇的几章就彻底被他吸引了。他不是那种板着脸讲理论的教授,更像是你身边一位充满智慧又带点孩子气的邻家哥哥,用最生动、最直观的方式,把那些“高深莫测”的物理现象讲得活灵活现。比如,他讲到能量守恒时,不是上来就甩一堆公式,而是从我们生活中最熟悉的例子讲起,一杯水、一个弹簧,甚至是你挥出去的手,都能引申出深刻的物理原理。这种“从生活走向抽象”的讲解方式,简直是我的福音!以前总觉得物理是实验室里的科学,跟生活没啥关系,现在才明白,物理无处不在,费曼就是那个带我发现这些神奇瞬间的人。当然,这套书的印刷和装帧也非常考究,纸张的质感、字体的排布,都透着一种经典的气息,摆在书架上,本身就是一道亮丽的风景线。迫不及待地想继续探索接下来的内容了。

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《新千年版:费曼物理学讲义(全3册)》这套书,对我来说,更像是一把开启物理世界大门的钥匙,而不是单纯的教科书。我一直以来都对宇宙的奥秘充满好奇,但传统的物理学教材往往让我感到无从下手,感觉那些公式和理论离我的生活太远了。费曼先生的这套讲义,彻底改变了我的这种看法。他不仅仅是在传授知识,更是在传递一种思维方式。他总能以一种非常独特且充满智慧的方式,将那些看似遥不可及的物理概念,与我们日常生活中最熟悉的事物联系起来。比如,他在讲解万有引力时,会让你联想到苹果落地,但又深入剖析其中蕴含的数学规律和物理本质,让我不禁感叹科学的神奇。而且,他那种不拘一格、充满个性的讲解风格,让我在阅读的过程中,仿佛能感受到他本人就在我面前,用他那特有的幽默和热情,带领我一步步探索物理的奥秘。这套书的装帧设计也非常精美,硬壳封面,纸张质感极佳,即使是经常翻阅,也不会轻易损坏。我可以说,这套书不仅仅是知识的宝库,更是一件值得收藏的艺术品。

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收到《新千年版:费曼物理学讲义(全3册)》这套书,说实话,我内心是有点忐忑的。我是一名非物理专业的读者,对物理的了解仅限于高中课本,总觉得这种“经典”的书籍会过于晦涩难懂,我这种“半路出家”的读者能不能读懂是个大问题。然而,翻开第一册,我的担忧很快就烟消云散了。费曼的语言风格实在是太独特了!他就像一位孜孜不倦的老师,用最平实、最接地气的语言,把我带入了物理的奇妙世界。他讲授的不是冷冰冰的公式,而是“如何看待世界”的一种方法。我印象最深的是他讲到惯性的时候,不是直接定义,而是让你想象一个在光滑冰面上滑行的冰球,它会一直滑下去,直到遇到阻力。这种从生活经验出发的解释,让我瞬间就抓住了核心概念。而且,他经常会在讲解过程中穿插一些有趣的个人经历或者思考,让整个阅读过程充满了惊喜和乐趣,丝毫不会感到枯燥。这本书的设计也非常人性化,字体大小适中,行距舒适,长时间阅读眼睛不易疲劳。排版简洁大方,一看就是用心之作。我强烈推荐给所有对物理有兴趣,但又害怕被复杂概念吓退的读者。

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好评!

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好。

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书非常好,一直想收藏的费曼物理学讲义,中间出了点问题,良心卖家很快就解决了,很感谢

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到手的时候书有破损,不太好。

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非常快捷,满意。

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非常快捷,满意。

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包装严密精细 字迹清晰 纸张很好

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书非常好,一直想收藏的费曼物理学讲义,中间出了点问题,良心卖家很快就解决了,很感谢

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