极客物理 在科学实验中探索物理之美 卷1 全息技术 磁悬浮 激光成像 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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薛加民 著

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• 青少年科普
• 动手实践
• 极客文化

店铺： 义博图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115464323

商品编码：15502967855

内容介绍

全息成像、激光传声、磁悬浮……本书让你通过身边的有趣实验完成前沿科技的奇妙体验。这是一本关于物理学的原创科普图书，作者用独特的视角与方式，深入浅出地为你揭秘光、电、磁等物理学领域的专业知识；这是一本面向喜欢动手的科学爱好者的指导手册，让你在轻松完成有趣物理实验与制作项目的同时，探究出“高科技”的奥秘。全书共2卷，此为卷1。如果你是科学爱好者，不要错过这本书，它让你眼界大开；如果你是学生，无论是在读中学，还是大学，不要错过这本书，它告诉你“动手学科学”的方法与思路；如果你是科学工作者或科学老师，不要错过这本书，它专业的解读和翔实的介绍，会为你提供不一样的科学视角。 

作者介绍

薛加民 2002—2006年在中国科学技术大学近代物理系学习，2006年赴美国亚利桑那大学物理系从事低温凝聚态物理研究。期间，关于新材料石墨烯的研究成果在国际DING尖学术杂志Nature Materials, Nature Physics, Physical Review Letters等发表，得到同行的广泛关注和引用。2012年获得亚利桑那大学物理学博士学位，目前受聘于上海科技大学，任助理教授，博士生导师。 从事专业研究的同时，作者积极参与美国大学的各种科普活动，是亚利桑那大学物理系年度“Physics Phun Nite”活动的参与者。 在美国，大多数大学都有所谓“ outreach”的科普推广项目，大学的实验室每年都会有一次向公众开放的机会，大家可以到高科技的实验室里参观，感受科技前沿。“Physics Phun Nite”活动是“ outreach”科普推广项目的一种，由亚利桑那大学物理系每年临近圣诞时举办的，活动在在一个大教室里举行，由系里的教授和学生向大众表演他们ZUI喜欢的物理演示实验，活动有趣，深受欢迎。 

关联推荐

全国科普作品，中国工程院资深院士寄语，中国科学院guojia天文台席研究员推荐，一本不可多得的原创科学读物 ? 

媒体评论

——作为国内的科普书籍，很值得推荐，寓教于乐，通俗易懂。 ——ZUI开始买这本书，仅仅是因为作者是老乡和校友。但是认真一看，真值得买啊，写得很有意思，很长知识啊！强烈推荐！中学到大学到研究生，都可以看看，不管是不是学物理的，都值得看看哦~~~深入浅出地描写，有意思的内容，嗯 ——为一个物理系的大二生对这本书有着不同的感觉，书上的例子在课堂上都学过，但绝没有想到竟然可以以如此的方法重现，让人耳目一新，比如在实验室做迈克尔干涉时用的仪器庞大昂贵，可是书中却以简单的两片镜子完成，感觉棒极了。期待作者出续集 ——物理学虽然看似离我们的生活很遥远，但是它其实是自然科学中ZUI基础的学科之一，是描述物质世界ZUI基本的结构、ZUI普遍的相互作用、ZUI一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。虽然在科学家的嘴里很多理论玄之又玄，但其实都潜移默化在我们的生活之中。因此多看看物理学的科普读物，对于开拓思维，增强创新有着很大的帮助。 ——科学性很强，适合中学生，建议作为初课外读物，培训对科学的兴趣，学会用科学的眼光来思考问题。 ——这书真正从自然科学角度来讲科学原理，很好。建议小学高年级及以上的孩子买本回家读一读。 ——很有意思，能充分展示科学的魅力，把读者引入科学的殿堂。 ——书终于拿到手了，很不错的一本书，写得非常好，配有非常形象的插图，是一本不可多得的好书，也让我毫不犹豫的拍下来了，非常值得推荐。 ——作者深入浅出解释了好多物理现象。很多都是前延的科技啊。使用的实验器材都很生活化。 ——他把复杂的原理变得大家都能看懂，用廉价的器材做出：有趣而意义深刻的实验 

目录

目录 

1透过太阳眼镜，看到半个世界 11 
几个关于光的偏振性的实验，所需材料非常简单，有一副偏振片太阳镜就行了。 
2揭秘神奇的光：激光 27 
动手拆开一台氦氖激光器和一只激光笔，我们能够看到神奇的激光是怎样产生的。 
3沿弧线传播的光 49 
把糖溶解在水中能制造出一种“神奇”的溶液，一束激光通过它时不再沿直线传播，而是划出一道美丽的弧线。 
4探测微波炉泄漏及测量光速 65 
自制简单的天线装置和检测电路，来检测微波炉的电磁波泄漏。（如果身边没有微波炉，也可以用它来检测手机的电磁波。） 
5说磁 83 
探索磁性这一神奇的自然现象，验证铝是被磁铁吸引的、铜是被磁铁排斥的、胡萝卜也具有磁性等有趣而且违背常识的现象。 
6电机总动员 99 
几种有趣的直流电动机，通过亲手制作，了解人类的好帮手——电动机的基本原理，让第二次工业革命的浪潮涛声依旧。 
7逆磁悬浮 115 
什么是磁悬浮？什么是逆磁性材料？你将了解如何用简单的逆磁材料以及强磁铁来实现磁悬浮。 
8永远悬浮的陀螺 133 
本章开始于一个非常好玩而且物美价廉的玩具：磁悬浮陀螺。我们将会解密陀螺稳定悬浮的真正原因。 
9自制发光二极管 151 
本章中，我们将利用廉价而易得的碳化硅矿石来产生幽幽的蓝光，从而亲身体验发光二极管诞生之初的激动。我们还将介绍发光二极管的原理及其实验的验证，透过美丽的现象看到更深的本质。 

宇宙的低语：量子力学与时空奥秘的深度探索 （卷名暂定：弦之舞与维度之谜） 本书将带领读者潜入现代物理学的核心领域，那些既令人着迷又充满挑战的前沿课题。我们不会讨论光学、电磁学中的宏观应用，而是将目光聚焦于物质最深层的结构、宇宙最基本的构成要素，以及时间与空间本身的性质。这是一场思想上的远征，旨在理解我们所处的实在（Reality）究竟是如何运作的。 第一部分：微观世界的奇特景观——量子场论与粒子物理的边界 第一章：超越牛顿的视野——量子力学的哲学基石与数学骨架 在本章中，我们将系统地回顾量子力学的基本原理，但重点将放在其背后的哲学诠释和数学结构上。我们将深入探讨波函数的坍缩问题——薛定谔的猫究竟意味着什么？哥本哈根诠释、多世界诠释（MWI）以及退相干理论（Decoherence）之间的争论从未停歇。我们不仅要理解“概率幅”的概念，更要探究信息在量子系统中的本质地位。 重点剖析： 贝尔不等式及其对局域实在论的挑战。引入量子信息论的视角，理解纠缠（Entanglement）如何成为比经典通信更强大的资源。 数学工具： 介绍狄拉克符号（Bra-ket notation）在描述量子态中的简洁与强大，并初步接触狄拉克方程及其对自旋和反物质的预言。 第二章：万物之源——标准模型的构建与局限 标准模型是描述除引力外所有基本粒子及其相互作用的最成功的理论框架。本章将细致拆解夸克、轻子、规范玻色子（光子、胶子、W/Z玻色子）的性质和相互作用。我们不会停留在简单的粒子列表，而是深入理解杨-米尔斯理论（Yang-Mills Theory）的对称性原理，以及自发对称性破缺如何赋予W和Z玻色子质量（希格斯机制）。 深度挖掘： 强相互作用的“渐近自由”和“夸克禁闭”现象的微观机制，这涉及量子色动力学（QCD）的复杂性。 未解之谜的入口： 探讨标准模型无法解释的现象——暗物质和暗能量的证据，以及中微子质量的来源，为进入下一阶段的超越性理论做铺垫。 第三章：场的实在性——从量子场论到规范不变性 量子场论（QFT）是现代物理学的基石，它将粒子视为场的激发态。本章将系统阐述如何用QFT的语言描述电磁力（QED）、弱力、强力。重点在于理解重整化（Renormalization）的过程——如何处理无穷大的计算结果，并使其与实验观察精确吻合。 理论深度： 对“有效场论”概念的探讨，理解物理理论的适用范围。介绍费曼图（Feynman Diagrams）作为计算微扰展开的强大工具，并分析其几何意义。 第二部分：超越时空的边界——引力、时空与宇宙学的终极问题 第四章：时空的几何化——广义相对论的精妙 本章聚焦于爱因斯坦的广义相对论，将其视为几何学而非力的理论。我们将详述测地线方程，理解物质如何“告诉”时空如何弯曲，时空如何“告诉”物质如何运动。 核心概念： 详细分析引力场的林德勒夫（Lensing）效应，黑洞的事件视界和奇点（奇点定理），以及引力波的产生和探测原理（从理论到LIGO的观测）。 时间之谜： 探讨时间膨胀在强引力场中的体现，以及我们对“过去”、“现在”、“未来”的经典理解在相对论框架下如何被重塑。 第五章：量子与引力的交汇点——圈量子引力与弦理论的竞争 物理学的最大挑战在于将描述微观世界的量子力学与描述宏观引力的广义相对论统一起来。本章将对比两种主要的“万有理论”尝试。 弦理论导论： 介绍弦理论的基本思想——所有基本粒子都是一维弦的不同振动模式。重点阐述额外维度的概念（卡拉比-丘流形），以及弦理论如何自然地包含引力子。 圈量子引力（LQG）： 探索LQG如何通过将时空本身进行量子化（“空间原子”）来避免奇点，强调其非微扰（non-perturbative）的特性。 对偶性（Duality）： 讨论AdS/CFT对偶性（反德西特空间/共形场论对应），这一惊人的猜想暗示了引力理论和量子场论之间可能存在深刻的数学等价性。 第六章：宇宙的起源与终结——暴胀、大爆炸与多重宇宙假说 本章将把目光投向宇宙的宏大尺度和时间尺度。从大爆炸奇点开始，探讨宇宙暴胀理论（Inflationary Cosmology）如何解决了视界问题和磁单极子问题，并解释了宇宙微波背景辐射（CMB）中的微小温度涨落的起源。 前沿探索： 详细解析霍金辐射和信息悖论——当信息落入黑洞后，它真的永远消失了吗？这牵涉到信息守恒的根本原则。 终极可能性： 介绍永恒暴胀理论（Eternal Inflation）导出的“多重宇宙”（Multiverse）图景，探讨这种理论的科学可检验性边界，以及我们是否可能永远被困在一个“泡泡宇宙”中。 本书旨在为读者提供一个坚实的、面向前沿的物理学视角，激发对宇宙终极奥秘的求知欲，即便许多问题的答案仍隐藏在理论的迷雾之中。我们追求的，是理解支配我们存在的最深层逻辑。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的整体感受，仿佛完成了一次酣畅淋漓的思想漫步。这本书的叙事口吻非常平易近人，它没有一开始就抛出那些令人望而却步的数学公式，而是选择了一个非常巧妙的切入点——从我们日常生活中那些看似寻常却蕴含着深刻物理哲理的现象入手。作者在构建知识体系时，采取了一种螺旋上升的结构，先是描绘一个宏大的图景，让你对即将探索的领域产生好奇心和敬畏感，然后才一步步深入剖析背后的机制。我特别喜欢它对“为什么”的追问。很多科普书会告诉你“是什么”，但这本书更注重解释“为什么会是这样”。举个例子，当谈及某种光学现象时，作者会花大量篇幅去对比不同的解释模型，甚至会穿插一些历史上的争论，这种动态的、充满思辨性的描述，极大地激发了我去主动思考而不是被动接受知识的欲望。它处理信息的方式，更像是引导你走入一条铺满线索的小径，每走一步，都有新的发现，而不是直接把你扔到知识的高原上。这种体验，让学习过程充满了主动性和掌控感，让人感觉自己不是在阅读，而是在参与一场智力探险。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度处理得恰到好处，尤其适合那些对科学有热情，但又不想陷入纯理论深渊的读者。它成功地搭建了一座从高中物理知识到前沿科技概念的坚实桥梁。我最欣赏它在阐述复杂概念时所展现出的那种“化繁为简”的功力。它使用的类比和隐喻非常精妙，精准地抓住了核心的物理图像。例如，在描述某种电磁场现象时，作者拿出了一个生活化的场景进行类比，一下子就把原本抽象的矢量叠加变得具象化了。这种处理方式，极大地降低了读者的理解门槛，让那些原本感觉遥不可及的科学概念，瞬间变得可触摸、可理解。更难能可贵的是，它并不因此牺牲科学的严谨性。在进行简化处理的同时，作者会适时地给出注解或者补充说明，指出这种类比的局限性所在，这种对科学诚实的态度，令人印象深刻。它让你在感到“我懂了”的喜悦之余，还能保持一份对科学精确性的敬畏之心。这本书的阅读体验，更像是一次高质量的学术报告会，既有深入的分析，又不失精彩的表达。

评分☆☆☆☆☆

整本书的阅读节奏感把握得非常到位，读起来丝毫没有冗长或跳跃的感觉，过渡自然流畅得像音乐的乐章。作者似乎非常懂得读者的注意力曲线，总能在感觉知识点略显密集时，插入一些富有哲理性的思考或者对未来科技发展的展望，这就像在长途旅行中适时出现的休息站，让你得以喘息和整理思绪。我尤其喜欢它对未来应用场景的描绘，那部分内容写得极具画面感和感染力，完全不是那种干巴巴的技术预测，而是融入了对人类社会如何被这些技术重塑的美好想象。读到那些段落时，我甚至会停下来，合上书本，闭目冥想，想象自己身处那个由这些物理原理构建的新世界里。这种将理论与未来愿景紧密结合的写法，极大地提升了阅读的使命感和兴奋度。它不仅仅是在解释现在的物理学，更像是在为你描绘一张通往未来的蓝图，让你对科学的进步感到由衷的激动和期待。这种充满激情的笔调，让阅读过程本身变成了一种精神上的鼓舞。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，硬壳精装，拿在手里沉甸甸的，一看就是下了不少功夫的。封面那种深邃的蓝色调配上一些未来感的线条，一下子就把人带入了一个充满科技感的空间。我记得我是在一个独立书店里偶然发现它的，当时就被它这个名字吸引住了——“极客物理”，听起来就充满了探索欲。随手翻开内页，排版也相当讲究，图文并茂的布局让原本可能枯燥的物理概念变得生动起来。尤其是那些手绘的示意图，线条流畅且精准，把复杂的原理用最直观的方式呈现出来，这对于我这种理工科背景，但又追求阅读体验的读者来说，简直是完美的中和。我尤其欣赏作者在细节上处理的那些小插曲，比如每章开头引用的一小段物理学家的轶事或者某个经典实验背后的趣闻，这些“花边”内容不仅没有打断阅读的节奏，反而像一剂调味剂，让整个阅读过程充满了发现的乐趣。它不像很多教科书那样冷冰冰地灌输知识，更像是一位资深行家在跟你娓娓道来，语气里充满了对物理世界的无限热爱和一种“我们来一起看看这背后的玄妙”的邀请感。这种用心打磨出来的质感，让它在众多科普读物中脱颖而出，光是放在书架上，也是一件赏心悦目的陈设品。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在细节考据方面做得非常扎实，这使得它的可信度大大增加，让读者能够完全信赖作者所呈现的知识体系。很多科普读物为了追求故事性，会不自觉地夸大或简化某些历史事件或实验过程，但这本书在这方面保持了一种令人赞赏的审慎态度。它会明确指出某些理论的局限性，或者在引用实验数据时给出明确的出处和背景，这种对知识源头的尊重，体现了作者深厚的学术功底和高度的责任感。我特别欣赏书中对一些经典实验的重构过程的描述，它不仅仅是告诉我们实验的结果，而是细致入微地还原了科学家们在实验设计、排除干扰因素以及数据分析过程中所经历的挣扎和智慧。这种“过程导向”的叙述方式，让读者仿佛亲历了科学发现的艰辛历程，从而更加珍视每一项已知的物理定律。它给予读者的，不只是知识的灌输，更是一种严谨的治学态度和对科学精神的深刻理解，这种收获是远超一本书本身的价值的。