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阐述物理学全貌的经典讲义,历久弥新的大师之作
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內容簡介: |
《费曼物理学讲义》对物理学的全貌进行了细致、富有见地的阐述。全书物理概念、理论框架清晰,讲述生动,富有启发性,拥有同类教材无法企及的深度和广度。全书涵盖牛顿力学、统计物理、麦克斯韦电动力学以及量子力学等内容,不仅对于物理系学子是优秀的教材,对于每一个试图理解现代物理的读者都是不可多得的经典读物。
第 1 卷主要内容涉及力学、电磁学、光学、量子力学、统计物理,具体包括:物理学研究的基本方法、物理学在自然科学中的位置;时间、距离等基本物理概念;如何描述运动;牛顿动力学定律;牛顿万有引力定律;功和势能的概念;能量守恒、动量守恒;狭义相对论及时空概念;转动;光的性质;电磁性质;量子行为等。
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關於作者: |
费曼Richard Feynman:量子电动理论的开拓者、1965年诺贝尔物理学奖获得者,费曼图费曼规则费曼振幅等概念因其而得名,提出了量子力学的路径积分形式,对整个物理学的发展产生了重要影响。
莱顿Robert Leighton:加州理工学院物理学教授。
桑兹Matthew Sands:加州理工学院物理学教授。
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目錄:
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第1章原子的运动1
11引言1
12物质是原子构成的2
13原子过程5
14化学反应7
第2章基本物理11
21引言11
221920年以前的物理学13
23量子物理学16
24原子核与粒子18
第3章物理学与其他科学的关系22
31引言22
32化学22
33生物学23
34天文学28
35地质学29
36心理学30
37情况何以会如此31
第4章能量守恒33
41什么是能量33
42重力势能34
43动能38
44能量的其他形式39
第5章时间与距离42
51运动42
52时间42
53短的时间43
54长的时间45
55时间的单位和标准47
56长的距离47
57短的距离50
第6章概率54
61机会和可能性54
62涨落56
63无规行走59
64概率分布62
65不确定性原理64
第7章万有引力理论67
71行星运动67
72开普勒定律67
73动力学的发展68
74牛顿引力定律69
75万有引力72
76卡文迪什实验76
77什么是引力77
78引力与相对论79
第8章运动80
81运动的描述80
82速率82
83速率作为导数85
84距离作为积分86
85加速度88
第9章牛顿的动力学定律91
91动量和力91
92速率与速度92
93速度、加速度以及力的分量93
94什么是力94
95动力学方程的含义95
96方程的数值解95
97行星运动97
第10章动量守恒102
101牛顿第三定律102
102动量守恒103
103动量是守恒的105
104动量和能量108
105相对论性动量110
第11章矢量112
111物理学中的对称性112
112平移113
113转动114
114矢量117
115矢量代数118
116牛顿定律的矢量表示法120
117矢量的标积121
目录第12章力的特性124
121什么是力124
122摩擦力126
123分子力129
124基本力、场130
125赝力133
126核力135
第13章功与势能(上)136
131落体的能量136
132万有引力所做的功139
133能量的求和142
134巨大物体的引力场143
第14章功与势能(下)146
141功146
142约束运动147
143保守力148
144非保守力151
145势与场152
第15章狭义相对论156
151相对性原理156
152洛伦兹变换158
153迈克耳逊莫雷实验159
154时间的变换161
155洛伦兹收缩163
156同时性163
157四维矢量164
158相对论动力学165
159质能相当性166
第16章相对论中的能量与动量168
161相对论与哲学家168
162孪生子佯谬170
163速度的变换171
164相对论性质量173
165相对论性能量176
第17章时空178
171时空几何学178
172时空间隔180
173过去,现在和将来181
174四维矢量的进一步讨论182
175四维矢量代数184
第18章二维空间中的转动187
181质心187
182刚体的转动189
183角动量191
184角动量守恒193
第19章质心、转动惯量195
191质心的性质195
192质心位置的确定198
193转动惯量的求法199
194转动动能201
第20章空间转动204
201三维空间中的转矩204
202用叉积表示的转动
方程式208
203回转仪209
204固体的角动量211
第21章谐振子213
211线性微分方程213
212谐振子213
213简谐运动和圆周运动216
214初始条件217
215受迫振动218
第22章代数学220
221加法和乘法220
222逆运算221
223抽象和推广222
224无理数的近似计算223
225复数226
226虚指数229
第23章共振231
231复数和简谐运动231
232有阻尼的受迫振子233
233电共振235
234自然界中的共振现象237
第24章瞬变态242
241振子的能量242
242阻尼振动244
243电瞬变态246
第25章线性系统及其综述249
251线性微分方程249
252解的叠加250
253线性系统中的振动253
254物理学中的类比255
255串联和并联阻抗257
第26章光学:最短时间原理259
261光259
262反射与折射260
263费马最短时间原理261
264费马原理的应用263
265费马原理的更精确表述267
266最短时间原理是怎样起作
用的268
第27章几何光学269
271引言269
272球面的焦距269
273透镜的焦距272
274放大率274
275透镜组275
276像差276
277分辨本领276
第28章电磁辐射278
281电磁学278
282辐射280
283偶极辐射子282
284干涉283
第29章干涉285
291电磁波285
292辐射的能量286
293正弦波287
294两个偶极辐射子288
295干涉的数学290
第30章衍射294
301n个相同振子的合振幅294
302衍射光栅296
303光栅的分辨本领299
304抛物形天线300
305彩色薄膜、晶体301
306不透明屏的衍射302
307振荡电荷组成的平面所产
生的场304
第31章折射率的起源307
311折射率307
312物质引起的场310
313色散312
314吸收314
315电波所携带的能量315
316屏的衍射316
第32章辐射阻尼、光的散射318
321辐射电阻318
322能量辐射率319
323辐射阻尼320
324独立的辐射源322
325光的散射323
第33章偏振327
331光的电矢量327
332散射光的偏振性328
333双折射329
334起偏振器331
335旋光性332
336反射光的强度332
337反常折射334
第34章辐射中的相对论性效应337
341运动辐射源337
342求表观运动338
343同步辐射340
344宇宙中的同步辐射342
345轫致辐射343
346多普勒效应343
347, k四元矢量345
348光行差347
349光的动量347
第35章色视觉349
351人眼349
352颜色依赖于光的强度350
353色感觉的测量352
354色品图355
355色视觉的机制356
356色视觉的生理化学358
第36章视觉的机制361
361颜色的感觉361
362眼睛的生理学363
363视杆细胞366
364(昆虫的)复眼367
365其他的眼睛370
366视觉的神经学371
第37章量子行为376
371原子力学376
372子弹实验377
373波的实验378
374电子的实验380
375电子波的干涉381
376追踪电子382
377量子力学的基本原理385
378不确定性原理386
第38章波动观点与粒子观点的
关系388
381概率波幅388
382位置与动量的测量389
383晶体衍射392
384原子的大小393
385能级395
386哲学含义396
第39章气体分子动理论399
391物质的性质399
392气体的压强400
393辐射的压缩性404
394温度和动能405
395理想气体定律408
第40章统计力学原理411
401大气的指数变化律411
402玻尔兹曼定律412
403液体的蒸发413
404分子的速率分布415
405气体比热418
406经典物理的失败419
第41章布朗运动422
411能量均分422
412辐射的热平衡424
413能量均分与量子振子428
414无规行走430
第42章分子动理论的应用433
421蒸发433
422热离子发射436
423热电离437
424化学动力学439
425爱因斯坦辐射律440
第43章扩散444
431分子间的碰撞444
432平均自由程446
433漂移速率447
434离子电导率449
435分子扩散450
436热导率453
第44章热力学定律455
441热机、第一定律455
442第二定律457
443可逆机458
444理想热机的效率461
445热力学温度463
446熵465
第45章热力学示例469
451内能469
452应用472
453克劳修斯克拉珀龙方程475
第46章棘轮和掣爪479
461棘轮是怎样工作的479
462作为热机的棘轮480
463力学中的可逆性482
464不可逆性483
465序与熵485
第47章声、波动方程488
471波488
472声的传播490
473波动方程491
474波动方程的解493
475声速494
第48章拍496
481两列波的相加496
482拍符和调制498
483旁频带499
484定域波列501
485粒子的概率幅503
486三维空间的波504
487简正模式505
第49章波模507
491波的反射507
492具有固有频率的约束波508
493二维波模510
494耦合摆513
495线性系统514
第50章谐波516
501乐音516
502傅里叶级数517
503音色与谐和518
504傅里叶系数520
505能量定理523
506非线性响应524
第51章波527
511舷波527
512冲击波528
513固体中的波531
514表面波534
第52章物理定律的对称性538
521对称操作538
522空间与时间的对称性538
523对称性与守恒定律541
524镜面反射541
525极矢量与轴矢量544
526哪一只是右手545
527宇称不守恒546
528反物质547
529对称破缺549
索引550
附录557
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內容試閱:
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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,以及物理学的一些最新成就。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曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。
《费曼物理学讲义》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,为纪念费曼逝世一周年,原书编者重新出版本书,并增加了介绍费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,《费曼物理学讲义》另序、关于费曼及第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
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