作 者:R.P.Feynman 著作 潘笃武 等 译者 定 价:35 出 版 社:上海科学技术出版社 出版日期:2014年10月01日 页 数:161 装 帧:平装 ISBN:9787547821855 ●第二版前言
●序言
●导言
●鸣谢
●《费恩曼物理学讲义》的起源——马修·桑兹的回忆
●采访理查德·费恩曼
●采访罗伯特·莱顿
●采访罗丘斯·沃格特
●1 预修课——复习课A
●2 定律与直觉——复习课B
●3 习题及解答——复习课C
●4 动力学效应及其应用
●5 习题选
●习题答案
●照相惠允
●索引
内容简介
《费恩曼物理学讲义补编》是对于有名物理学教材《费恩曼物理学讲义》的补充。
通过马修·桑兹的回忆以及对理查德·费恩曼、罗伯特·莱顿和罗丘斯·沃格特的采访,本书生动地呈现了《费恩曼物理学讲义》的成书历程以及加州理工学院的那段岁月。
本书还收录了《费恩曼物理学讲义》的遗珠篇章一费恩曼在加州理工学院讲解过,但由于当时讲义资料遗失而未收录进《费恩曼物理学讲义》的章节。
为了对讲义内容有更深刻的理解,书后提供了精彩的习题。 R.P.Feynman 著作 潘笃武 等 译者 费恩曼(R.P.Feynman)1918年生于布鲁林区,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。
经典物理学的殿堂:一部跨越时代的巨著 《经典物理学原理与进展》 本书是一部全面、深入探讨经典物理学核心概念与前沿进展的权威著作。它旨在为物理学、工程学、数学及相关领域的学生、研究人员和专业人士提供一个系统、严谨的学习和参考平台,帮助读者建立起坚实的经典物理学基础,并理解这些基础如何支撑起现代物理学的宏伟大厦。 全书结构宏大,内容涵盖了力学、电磁学、热力学与统计物理学的经典理论框架,并辅以大量的现代视角和应用实例,展现出经典物理学经久不衰的魅力与深刻的洞察力。 --- 第一部分:牛顿力学与场论的基石(Foundations of Newtonian Mechanics and Field Theory) 本部分致力于重塑读者对经典力学的理解,从最基本的运动定律出发,逐步推导至更精妙的分析力学体系。 第一章:运动学的几何基础与运动定律的再审视 运动学的解析描述: 详细阐述了矢量分析在描述空间运动中的关键作用,包括坐标变换的群论性质。 牛顿定律的严格推导: 不仅限于教科书中的简单陈述,而是从伽利略相对性原理和惯性系的定义出发,严格界定动量和力的概念。重点分析了在非惯性系中引入惯性力的必要性和物理意义(如科里奥利力与离心力)。 功、能与守恒律的几何解释: 将能量守恒定律提升到场论的视角,探讨保守力场中势能的定义条件,并引入了诺特定理(Notion of Noether’s Theorem)在经典力学中的初步应用,阐明对称性与守恒量之间的深刻联系。 第二章:分析力学的优雅结构 拉格朗日力学: 详细介绍了变分原理在物理学中的地位,从达朗贝尔原理出发构建拉格朗日量 $L=T-V$。重点剖析了广义坐标的选择自由度,以及如何通过欧拉-拉格朗日方程导出运动方程,尤其适用于复杂约束系统。 哈密顿力学: 引入相空间的概念,将力学转化为一阶微分方程组。重点讲解了哈密顿量 $H$ 在保守系统中的能量意义,并深入探讨泊松括号(Poisson Bracket)的代数结构,这是通往量子力学路径的关键桥梁。 正则变换与守恒量发现: 阐述了如何通过哈密顿-雅可比方程寻找守恒量,并分析了正则变换在简化问题求解中的强大工具性。 第三章:刚体动力学与进阶振动 刚体的转动: 系统地介绍了转动惯量张量、欧拉角,以及描述刚体运动的欧拉方程。重点分析了陀螺运动的进动与章动现象,并用欧拉方程解释了这些看似复杂的运动背后的简单力学原理。 耦合振动系统: 采用矩阵方法分析了多自由度振动系统的正交模态。通过求解特征值问题,分离出主振动频率,这为后续的波动力学奠定了基础。 --- 第二部分:电磁场的广袤疆域(The Vast Domain of Electromagnetism) 本部分旨在揭示电磁现象的统一性,从麦克斯韦方程组出发,深入探讨电磁波的本质及其相对论基础。 第四章:静电场与静磁场的经典描述 库仑定律与高斯定律的向量分析: 强调了电场强度 $mathbf{E}$ 和电位移 $mathbf{D}$ 的物理差异,并利用散度和旋度来描述场源。 边界条件与唯一性定理: 详细探讨了在介质界面处的电场和磁场的边界条件,并证明了拉普拉斯方程和泊松方程解的唯一性,这对于求解实际问题至关重要。 安培定律与磁矢量势: 引入磁矢量势 $mathbf{A}$ 以自动满足 $
abla cdot mathbf{B} = 0$ 的条件,并将其与电流密度 $mathbf{J}$ 关联起来。 第五章:麦克斯韦方程组的统一与电磁波 法拉第电磁感应定律与麦克斯韦修正: 重点分析了“变化的磁场产生电场”这一革命性概念,并讨论了位移电流项在解释电磁现象中的核心作用。 电磁波的产生与传播: 从麦克斯韦方程组推导出自由空间中的波动方程,计算了电磁波的相速度 $c$ 与介电常数、磁导率的关系。深入讨论了坡印廷矢量 $mathbf{S}$ 及其在能量流密度中的应用。 物质中的电磁场: 详细分析了电磁波在导体和介质中的传播特性,包括集肤深度(Skin Depth)效应和反射、折射定律的导出。 第六章:电动力学与相对论的交汇 洛伦兹规范与规范不变性: 介绍了洛伦兹规范下的电磁势,并严格证明了物理场($mathbf{E}$ 和 $mathbf{B}$)在任意规范变换下的不变性,这是现代场论的基础概念。 四维时空中的电磁学: 将电磁场张量 $F^{mu
u}$ 引入,展示了电场和磁场如何自然地结合为一个四维实体。通过洛伦兹变换证明了不同惯性系观察者对电场和磁场的相对性,解释了磁场在本质上是电场在高速运动观察者眼中的“投影”。 --- 第三部分:热力学与统计物理学的宏观与微观(Macroscopic and Microscopic Views of Thermodynamics and Statistical Physics) 本部分探究了能量、熵和统计规律如何支配大规模物质系统的行为,从宏观热力学定律到微观粒子运动的概率描述。 第七章:热力学定律的严谨构建 零、一、二、三定律的逻辑链条: 逐层深入地阐述了温度、内能、功、热量、熵的严格定义。特别关注了第二定律的熵增原理,并用卡诺循环阐述了热机效率的极限。 热力学势与麦克斯韦关系: 介绍了内能 $U$、焓 $H$、亥姆霍兹自由能 $F$ 和吉布斯自由能 $G$ 这四种热力学势,并通过这些势导出了著名的麦克斯韦热力学关系式,展示了状态变量之间隐藏的代数联系。 相变与临界现象: 讨论了一级和二级相变,并引入了朗道理论的初步概念,探讨了临界指数在描述系统接近相变点时的普适性。 第八章:统计力学的桥梁——系综理论 微正则系综(Microcanonical Ensemble): 从基本假设——等概率原理出发,定义了系统的微观状态数 $Omega$ 与熵 $S = k_B ln Omega$ 的关系,这是连接微观与宏观的基石。 正则系综(Canonical Ensemble)与配分函数: 引入了与温度恒定的热浴接触的系统模型。重点分析了配分函数 $Z$ 作为所有宏观可观测量的生成函数的作用,并计算了理想气体等简单系统的配分函数。 大正则系综(Grand Canonical Ensemble): 适用于粒子数不固定的系统,在化学势和温度确定的条件下,可用于描述平衡态下的粒子分布。 第九章:量子统计的经典极限 玻尔兹曼分布与速率分布: 阐述了麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布的推导,并分析了其在气体分子平均自由程、扩散等问题中的应用。 理想气体与比热: 运用等平均能量原理计算了理想气体的内能和热容,探讨了温度对分子自由度的激发情况。 涨落现象: 统计物理学的重要成果之一,探讨了系统宏观量(如粒子数、能量)在平衡态附近必然存在的随机涨落,并给出了涨落的定量描述。 --- 结语:经典理论的现代意义 本书在对经典物理学进行深入梳理的同时,始终强调其在现代科学中的不可替代的地位。从设计超高精度传感器到理解复杂介质中的波的传播,经典理论不仅是历史的里程碑,更是理解和改造世界的强大工具。通过严谨的数学推导和深刻的物理洞察,本书力求使读者不仅“知道”这些定律,更能“理解”其产生的物理机制和深远影响。
老实说,一开始我拿到《费曼物理学讲义补编》的时候,心里是有些忐忑的。毕竟,“费曼”这个名字自带光环,意味着高难度和深度,我担心自己是否能真正领会其中的精髓。然而,这本书的开篇就给了我一个大大的拥抱。作者用一种极其接地气的方式,将物理学的基本原理呈现在我面前。他似乎有一种魔力,能将那些抽象的概念具象化,比如在讲解能量守恒的时候,他会用生活中各种各样的例子来证明它的普遍性,从弹簧的压缩到化学反应,再到星球的运动,无一不体现着能量的“永不消失”。我特别喜欢他对于“因果律”的探讨,那种循序渐进的逻辑推导,让我对事物之间的联系有了更深刻的理解。书中的插图虽然不多,但每一张都恰到好处,能够帮助我更直观地理解复杂的物理过程。我经常在阅读的过程中,会不自觉地拿起笔,在书页边缘做笔记,记录下那些让我醍醐灌顶的瞬间。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的启迪,它教会我如何去观察,如何去提问,如何在看似混乱的现象中找到规律。对我而言,这不仅仅是一本物理书,更像是一本教我如何思考的书。