極客物理 在科學實驗中探索物理之美 捲1 全息技術 磁懸浮 激光成像 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛加民 著

圖書標籤:

• 物理
• 科學
• 實驗
• 全息技術
• 磁懸浮
• 激光
• STEM
• 青少年科普
• 動手實踐
• 極客文化

店鋪： 義博圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115464323

商品編碼：15502967855

內容介紹

全息成像、激光傳聲、磁懸浮……本書讓你通過身邊的有趣實驗完成前沿科技的奇妙體驗。這是一本關於物理學的原創科普圖書，作者用獨特的視角與方式，深入淺齣地為你揭秘光、電、磁等物理學領域的專業知識；這是一本麵嚮喜歡動手的科學愛好者的指導手冊，讓你在輕鬆完成有趣物理實驗與製作項目的同時，探究齣“高科技”的奧秘。全書共2捲，此為捲1。如果你是科學愛好者，不要錯過這本書，它讓你眼界大開；如果你是學生，無論是在讀中學，還是大學，不要錯過這本書，它告訴你“動手學科學”的方法與思路；如果你是科學工作者或科學老師，不要錯過這本書，它專業的解讀和翔實的介紹，會為你提供不一樣的科學視角。 

作者介紹

薛加民 2002—2006年在中國科學技術大學近代物理係學習，2006年赴美國亞利桑那大學物理係從事低溫凝聚態物理研究。期間，關於新材料石墨烯的研究成果在國際DING尖學術雜誌Nature Materials, Nature Physics, Physical Review Letters等發錶，得到同行的廣泛關注和引用。2012年獲得亞利桑那大學物理學博士學位，目前受聘於上海科技大學，任助理教授，博士生導師。 從事專業研究的同時，作者積極參與美國大學的各種科普活動，是亞利桑那大學物理係年度“Physics Phun Nite”活動的參與者。 在美國，大多數大學都有所謂“ outreach”的科普推廣項目，大學的實驗室每年都會有一次嚮公眾開放的機會，大傢可以到高科技的實驗室裏參觀，感受科技前沿。“Physics Phun Nite”活動是“ outreach”科普推廣項目的一種，由亞利桑那大學物理係每年臨近聖誕時舉辦的，活動在在一個大教室裏舉行，由係裏的教授和學生嚮大眾錶演他們ZUI喜歡的物理演示實驗，活動有趣，深受歡迎。 

關聯推薦

全國科普作品，中國工程院資深院士寄語，中國科學院guojia天文颱席研究員推薦，一本不可多得的原創科學讀物 ? 

媒體評論

——作為國內的科普書籍，很值得推薦，寓教於樂，通俗易懂。 ——ZUI開始買這本書，僅僅是因為作者是老鄉和校友。但是認真一看，真值得買啊，寫得很有意思，很長知識啊！強烈推薦！中學到大學到研究生，都可以看看，不管是不是學物理的，都值得看看哦~~~深入淺齣地描寫，有意思的內容，嗯 ——為一個物理係的大二生對這本書有著不同的感覺，書上的例子在課堂上都學過，但絕沒有想到竟然可以以如此的方法重現，讓人耳目一新，比如在實驗室做邁剋爾乾涉時用的儀器龐大昂貴，可是書中卻以簡單的兩片鏡子完成，感覺棒極瞭。期待作者齣續集 ——物理學雖然看似離我們的生活很遙遠，但是它其實是自然科學中ZUI基礎的學科之一，是描述物質世界ZUI基本的結構、ZUI普遍的相互作用、ZUI一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學。雖然在科學傢的嘴裏很多理論玄之又玄，但其實都潛移默化在我們的生活之中。因此多看看物理學的科普讀物，對於開拓思維，增強創新有著很大的幫助。 ——科學性很強，適閤中學生，建議作為初課外讀物，培訓對科學的興趣，學會用科學的眼光來思考問題。 ——這書真正從自然科學角度來講科學原理，很好。建議小學高年級及以上的孩子買本迴傢讀一讀。 ——很有意思，能充分展示科學的魅力，把讀者引入科學的殿堂。 ——書終於拿到手瞭，很不錯的一本書，寫得非常好，配有非常形象的插圖，是一本不可多得的好書，也讓我毫不猶豫的拍下來瞭，非常值得推薦。 ——作者深入淺齣解釋瞭好多物理現象。很多都是前延的科技啊。使用的實驗器材都很生活化。 ——他把復雜的原理變得大傢都能看懂，用廉價的器材做齣：有趣而意義深刻的實驗 

目錄

目錄 

1透過太陽眼鏡，看到半個世界 11 
幾個關於光的偏振性的實驗，所需材料非常簡單，有一副偏振片太陽鏡就行瞭。 
2揭秘神奇的光：激光 27 
動手拆開一颱氦氖激光器和一隻激光筆，我們能夠看到神奇的激光是怎樣産生的。 
3沿弧綫傳播的光 49 
把糖溶解在水中能製造齣一種“神奇”的溶液，一束激光通過它時不再沿直綫傳播，而是劃齣一道美麗的弧綫。 
4探測微波爐泄漏及測量光速 65 
自製簡單的天綫裝置和檢測電路，來檢測微波爐的電磁波泄漏。（如果身邊沒有微波爐，也可以用它來檢測手機的電磁波。） 
5說磁 83 
探索磁性這一神奇的自然現象，驗證鋁是被磁鐵吸引的、銅是被磁鐵排斥的、鬍蘿蔔也具有磁性等有趣而且違背常識的現象。 
6電機總動員 99 
幾種有趣的直流電動機，通過親手製作，瞭解人類的好幫手——電動機的基本原理，讓第二次工業革命的浪潮濤聲依舊。 
7逆磁懸浮 115 
什麼是磁懸浮？什麼是逆磁性材料？你將瞭解如何用簡單的逆磁材料以及強磁鐵來實現磁懸浮。 
8永遠懸浮的陀螺 133 
本章開始於一個非常好玩而且物美價廉的玩具：磁懸浮陀螺。我們將會解密陀螺穩定懸浮的真正原因。 
9自製發光二極管 151 
本章中，我們將利用廉價而易得的碳化矽礦石來産生幽幽的藍光，從而親身體驗發光二極管誕生之初的激動。我們還將介紹發光二極管的原理及其實驗的驗證，透過美麗的現象看到更深的本質。 

宇宙的低語：量子力學與時空奧秘的深度探索 （捲名暫定：弦之舞與維度之謎） 本書將帶領讀者潛入現代物理學的核心領域，那些既令人著迷又充滿挑戰的前沿課題。我們不會討論光學、電磁學中的宏觀應用，而是將目光聚焦於物質最深層的結構、宇宙最基本的構成要素，以及時間與空間本身的性質。這是一場思想上的遠徵，旨在理解我們所處的實在（Reality）究竟是如何運作的。 第一部分：微觀世界的奇特景觀——量子場論與粒子物理的邊界 第一章：超越牛頓的視野——量子力學的哲學基石與數學骨架 在本章中，我們將係統地迴顧量子力學的基本原理，但重點將放在其背後的哲學詮釋和數學結構上。我們將深入探討波函數的坍縮問題——薛定諤的貓究竟意味著什麼？哥本哈根詮釋、多世界詮釋（MWI）以及退相乾理論（Decoherence）之間的爭論從未停歇。我們不僅要理解“概率幅”的概念，更要探究信息在量子係統中的本質地位。 重點剖析： 貝爾不等式及其對局域實在論的挑戰。引入量子信息論的視角，理解糾纏（Entanglement）如何成為比經典通信更強大的資源。 數學工具： 介紹狄拉剋符號（Bra-ket notation）在描述量子態中的簡潔與強大，並初步接觸狄拉剋方程及其對自鏇和反物質的預言。 第二章：萬物之源——標準模型的構建與局限 標準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論框架。本章將細緻拆解誇剋、輕子、規範玻色子（光子、膠子、W/Z玻色子）的性質和相互作用。我們不會停留在簡單的粒子列錶，而是深入理解楊-米爾斯理論（Yang-Mills Theory）的對稱性原理，以及自發對稱性破缺如何賦予W和Z玻色子質量（希格斯機製）。 深度挖掘： 強相互作用的“漸近自由”和“誇剋禁閉”現象的微觀機製，這涉及量子色動力學（QCD）的復雜性。 未解之謎的入口： 探討標準模型無法解釋的現象——暗物質和暗能量的證據，以及中微子質量的來源，為進入下一階段的超越性理論做鋪墊。 第三章：場的實在性——從量子場論到規範不變性 量子場論（QFT）是現代物理學的基石，它將粒子視為場的激發態。本章將係統闡述如何用QFT的語言描述電磁力（QED）、弱力、強力。重點在於理解重整化（Renormalization）的過程——如何處理無窮大的計算結果，並使其與實驗觀察精確吻閤。 理論深度： 對“有效場論”概念的探討，理解物理理論的適用範圍。介紹費曼圖（Feynman Diagrams）作為計算微擾展開的強大工具，並分析其幾何意義。 第二部分：超越時空的邊界——引力、時空與宇宙學的終極問題 第四章：時空的幾何化——廣義相對論的精妙 本章聚焦於愛因斯坦的廣義相對論，將其視為幾何學而非力的理論。我們將詳述測地綫方程，理解物質如何“告訴”時空如何彎麯，時空如何“告訴”物質如何運動。 核心概念： 詳細分析引力場的林德勒夫（Lensing）效應，黑洞的事件視界和奇點（奇點定理），以及引力波的産生和探測原理（從理論到LIGO的觀測）。 時間之謎： 探討時間膨脹在強引力場中的體現，以及我們對“過去”、“現在”、“未來”的經典理解在相對論框架下如何被重塑。 第五章：量子與引力的交匯點——圈量子引力與弦理論的競爭 物理學的最大挑戰在於將描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論統一起來。本章將對比兩種主要的“萬有理論”嘗試。 弦理論導論： 介紹弦理論的基本思想——所有基本粒子都是一維弦的不同振動模式。重點闡述額外維度的概念（卡拉比-丘流形），以及弦理論如何自然地包含引力子。 圈量子引力（LQG）： 探索LQG如何通過將時空本身進行量子化（“空間原子”）來避免奇點，強調其非微擾（non-perturbative）的特性。 對偶性（Duality）： 討論AdS/CFT對偶性（反德西特空間/共形場論對應），這一驚人的猜想暗示瞭引力理論和量子場論之間可能存在深刻的數學等價性。 第六章：宇宙的起源與終結——暴脹、大爆炸與多重宇宙假說 本章將把目光投嚮宇宙的宏大尺度和時間尺度。從大爆炸奇點開始，探討宇宙暴脹理論（Inflationary Cosmology）如何解決瞭視界問題和磁單極子問題，並解釋瞭宇宙微波背景輻射（CMB）中的微小溫度漲落的起源。 前沿探索： 詳細解析霍金輻射和信息悖論——當信息落入黑洞後，它真的永遠消失瞭嗎？這牽涉到信息守恒的根本原則。 終極可能性： 介紹永恒暴脹理論（Eternal Inflation）導齣的“多重宇宙”（Multiverse）圖景，探討這種理論的科學可檢驗性邊界，以及我們是否可能永遠被睏在一個“泡泡宇宙”中。 本書旨在為讀者提供一個堅實的、麵嚮前沿的物理學視角，激發對宇宙終極奧秘的求知欲，即便許多問題的答案仍隱藏在理論的迷霧之中。我們追求的，是理解支配我們存在的最深層邏輯。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，硬殼精裝，拿在手裏沉甸甸的，一看就是下瞭不少功夫的。封麵那種深邃的藍色調配上一些未來感的綫條，一下子就把人帶入瞭一個充滿科技感的空間。我記得我是在一個獨立書店裏偶然發現它的，當時就被它這個名字吸引住瞭——“極客物理”，聽起來就充滿瞭探索欲。隨手翻開內頁，排版也相當講究，圖文並茂的布局讓原本可能枯燥的物理概念變得生動起來。尤其是那些手繪的示意圖，綫條流暢且精準，把復雜的原理用最直觀的方式呈現齣來，這對於我這種理工科背景，但又追求閱讀體驗的讀者來說，簡直是完美的中和。我尤其欣賞作者在細節上處理的那些小插麯，比如每章開頭引用的一小段物理學傢的軼事或者某個經典實驗背後的趣聞，這些“花邊”內容不僅沒有打斷閱讀的節奏，反而像一劑調味劑，讓整個閱讀過程充滿瞭發現的樂趣。它不像很多教科書那樣冷冰冰地灌輸知識，更像是一位資深行傢在跟你娓娓道來，語氣裏充滿瞭對物理世界的無限熱愛和一種“我們來一起看看這背後的玄妙”的邀請感。這種用心打磨齣來的質感，讓它在眾多科普讀物中脫穎而齣，光是放在書架上，也是一件賞心悅目的陳設品。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度處理得恰到好處，尤其適閤那些對科學有熱情，但又不想陷入純理論深淵的讀者。它成功地搭建瞭一座從高中物理知識到前沿科技概念的堅實橋梁。我最欣賞它在闡述復雜概念時所展現齣的那種“化繁為簡”的功力。它使用的類比和隱喻非常精妙，精準地抓住瞭核心的物理圖像。例如，在描述某種電磁場現象時，作者拿齣瞭一個生活化的場景進行類比，一下子就把原本抽象的矢量疊加變得具象化瞭。這種處理方式，極大地降低瞭讀者的理解門檻，讓那些原本感覺遙不可及的科學概念，瞬間變得可觸摸、可理解。更難能可貴的是，它並不因此犧牲科學的嚴謹性。在進行簡化處理的同時，作者會適時地給齣注解或者補充說明，指齣這種類比的局限性所在，這種對科學誠實的態度，令人印象深刻。它讓你在感到“我懂瞭”的喜悅之餘，還能保持一份對科學精確性的敬畏之心。這本書的閱讀體驗，更像是一次高質量的學術報告會，既有深入的分析，又不失精彩的錶達。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的整體感受，仿佛完成瞭一次酣暢淋灕的思想漫步。這本書的敘事口吻非常平易近人，它沒有一開始就拋齣那些令人望而卻步的數學公式，而是選擇瞭一個非常巧妙的切入點——從我們日常生活中那些看似尋常卻蘊含著深刻物理哲理的現象入手。作者在構建知識體係時，采取瞭一種螺鏇上升的結構，先是描繪一個宏大的圖景，讓你對即將探索的領域産生好奇心和敬畏感，然後纔一步步深入剖析背後的機製。我特彆喜歡它對“為什麼”的追問。很多科普書會告訴你“是什麼”，但這本書更注重解釋“為什麼會是這樣”。舉個例子，當談及某種光學現象時，作者會花大量篇幅去對比不同的解釋模型，甚至會穿插一些曆史上的爭論，這種動態的、充滿思辨性的描述，極大地激發瞭我去主動思考而不是被動接受知識的欲望。它處理信息的方式，更像是引導你走入一條鋪滿綫索的小徑，每走一步，都有新的發現，而不是直接把你扔到知識的高原上。這種體驗，讓學習過程充滿瞭主動性和掌控感，讓人感覺自己不是在閱讀，而是在參與一場智力探險。

評分☆☆☆☆☆

整本書的閱讀節奏感把握得非常到位，讀起來絲毫沒有冗長或跳躍的感覺，過渡自然流暢得像音樂的樂章。作者似乎非常懂得讀者的注意力麯綫，總能在感覺知識點略顯密集時，插入一些富有哲理性的思考或者對未來科技發展的展望，這就像在長途旅行中適時齣現的休息站，讓你得以喘息和整理思緒。我尤其喜歡它對未來應用場景的描繪，那部分內容寫得極具畫麵感和感染力，完全不是那種乾巴巴的技術預測，而是融入瞭對人類社會如何被這些技術重塑的美好想象。讀到那些段落時，我甚至會停下來，閤上書本，閉目冥想，想象自己身處那個由這些物理原理構建的新世界裏。這種將理論與未來願景緊密結閤的寫法，極大地提升瞭閱讀的使命感和興奮度。它不僅僅是在解釋現在的物理學，更像是在為你描繪一張通往未來的藍圖，讓你對科學的進步感到由衷的激動和期待。這種充滿激情的筆調，讓閱讀過程本身變成瞭一種精神上的鼓舞。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在細節考據方麵做得非常紮實，這使得它的可信度大大增加，讓讀者能夠完全信賴作者所呈現的知識體係。很多科普讀物為瞭追求故事性，會不自覺地誇大或簡化某些曆史事件或實驗過程，但這本書在這方麵保持瞭一種令人贊賞的審慎態度。它會明確指齣某些理論的局限性，或者在引用實驗數據時給齣明確的齣處和背景，這種對知識源頭的尊重，體現瞭作者深厚的學術功底和高度的責任感。我特彆欣賞書中對一些經典實驗的重構過程的描述，它不僅僅是告訴我們實驗的結果，而是細緻入微地還原瞭科學傢們在實驗設計、排除乾擾因素以及數據分析過程中所經曆的掙紮和智慧。這種“過程導嚮”的敘述方式，讓讀者仿佛親曆瞭科學發現的艱辛曆程，從而更加珍視每一項已知的物理定律。它給予讀者的，不隻是知識的灌輸，更是一種嚴謹的治學態度和對科學精神的深刻理解，這種收獲是遠超一本書本身的價值的。