轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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动手做一次，记住一辈子
参加大学学测‧科展必备

　　本书让读者从有趣的实验制作过程中，对力学、热学、电磁学、光学四大物理学学理得以融会贯通，内容兼具知识性及准备学测科展的实用性。

　　内容针对高中至大一程度物理教科书涵盖的范围，提出有趣而令人印象深刻的实验，这些实验有些是作者之创作，有些是改良着名实验的巧思，也有些是首见的新奇实验。书中实验的惊奇和新颖性，非一般常见科学实验所能比拟，将给读者带来极大的乐趣和成就感。

　　一方面可补充教科书的不足，丰富教学之内容，增添学习的乐趣；另一方面，一般读者也能动手实验，享受探索物理奥祕的乐趣。

　　在每项实验主题开始前，会先概述该主题的内容架构，再提出若干实验，一方面清楚说明该实验相关的学理，一方面指出该实验之重要性，方便学校老师教学参考和学生科展採用。所有实验材料和方法，读者都可以利用生活用品或学校实验室的仪器和工具逐步完成。

作者简介

周鑑恆
　　东吴大学物理系、国立台湾大学物理所硕士班第一名毕业，国立台湾大学物理学博士。曾获教育部公费留学美国哈佛大学，从事博士后研究，并与哈佛大学及麻省理工学院教授共同在着名国际期刊发表学术论文。

　　周教授多次担任国科会研究计画主持人，并主持高雄科学工艺博物馆「奇妙的光学」委託计画，并常在报章杂志发表科?文章。

　　周教授为台湾史特林引擎科普教育第一人，曾与台中科学博物馆多次举办高中职教师史特林引擎研讨会、高中职学生史特林引擎研习营。近年并指导北一女中与建国中学资优班学生制作史特林引擎，协助台北科学教育馆开发物理DIY实验。他精心研发的实验教具，已获得智慧财产局十多项新型教具专利。

探索宇宙的奥秘：从宏观到微观的物理之旅 书名： 宇宙的织锦：经典理论的碰撞与前沿思辨 作者： （此处可填入虚构的资深物理学家姓名，例如：艾伦·韦斯特伍德 或 陈景行 教授） 出版社： （此处可填入学术性或科普性出版社名称，例如：星辰科学出版社 或 启明人文社） --- 简介： 《宇宙的织锦：经典理论的碰撞与前沿思辨》 是一部深度探索现代物理学核心概念、梳理其历史脉络、并引领读者直面当前未解之谜的权威著作。本书并非基础入门读物，而是为已经掌握了基础物理知识，渴望深入理解物理学宏伟图景的求知者量身打造的进阶指南。 我们生活的宇宙，由一系列精妙的数学法则编织而成，从行星的轨道运行到夸克的微小振动，无不遵循着严谨的物理规律。然而，当我们试图用单一的框架去描绘从宇宙大爆炸的奇点到黑洞视界的一切时，现有的理论体系却显露出裂痕。本书旨在剖析这些裂痕的成因，并展示物理学家们如何以惊人的创造力，试图缝合这件“宇宙的织锦”。 全书分为四个宏大的篇章，层层递进，引导读者进行一次跨越时间与尺度的思想远征。 --- 第一篇：经典框架的辉煌与局限（The Zenith and Cracks of Classical Framework） 本篇聚焦于十九世纪末物理学所达到的巅峰状态，即牛顿力学、麦克斯韦电磁学和热力学三大支柱的完美结合。 第一章：光环下的阴影——以太的挽歌。 我们将回顾迈克尔逊-莫雷实验的精妙设计及其对“光以太”概念的致命一击。重点分析狭义相对论的诞生如何彻底重塑了我们对时间、空间和质量的理解。书中将深入探讨洛伦兹变换的几何意义，以及质量与能量等效原理（$E=mc^2$）在核物理学中的深远影响，而非仅仅停留在公式的表面推导。 第二章：热力学第二定律的哲学辩论。 熵增原理被誉为时间之箭的方向指示器。本章将超越简单的能量守恒，探讨信息论在理解熵中的角色。我们将详细分析兰道尔的最小能量耗散原理，以及“热寂”情景在宇宙学尺度下的意义和局限性。此处的讨论将涉及诸如布朗运动的统计力学解释，以及它如何成为连接宏观与微观世界的桥梁。 第三章：经典场论的终结。 麦克斯韦方程组的优美与完美，预示着电磁现象的统一。然而，当我们将经典力学应用于电磁场时，诸如电子的稳定轨道问题（经典电动力学中，绕核运行的电子会不断辐射能量并坠入原子核）暴露了经典理论在微观尺度下的彻底失效。这为二十世纪初的量子革命埋下了伏笔。 --- 第二篇：量子革命的洗礼（The Baptism of Quantum Revolution） 本篇将深入解析二十世纪物理学最深刻的转折点——量子力学的建立，及其带来的哲学冲击。 第四章：黑体辐射与普朗克的假设。 本章细致重构普朗克如何被迫引入能量量子化概念的过程。我们将探讨这一大胆假设如何从一个数学上的“权宜之计”演变为物理现实的基石。重点分析“量子”的物理图像，区分经典波与量子粒子的根本差异。 第五章：波粒二象性的悖论。 德布罗意物质波的提出，将光子特有的二象性推广至所有物质粒子。我们将用详尽的篇幅分析双缝干涉实验在不同观测条件下的表现，解释哥本哈根诠释（Copenhagen Interpretation）的核心思想——波函数坍缩，以及它在测量问题上引发的深刻争论。 第六章：不确定性与概率的统治。 海森堡不确定性原理（Uncertainty Principle）远非简单的测量限制，而是自然界内在的固有属性。本章会深入探究该原理在动量和位置、能量和时间之间建立的内在联系。同时，我们将介绍薛定谔方程，阐述波函数 $Psi$ 的统计力学解释，即它本身不代表物理实在，而是概率幅。 第七章：自旋的奥秘与泡利不相容原理。 电子的内禀角动量——自旋，是一个纯粹的量子力学概念，无法用经典图像完全解释。我们将探讨泡利不相容原理如何决定了原子核外电子的排布，从而解释了元素周期表的结构和化学键的本质，这是宏观化学世界得以存在的根本原因。 --- 第三篇：统一的尝试与相对论的扩展（Unification Attempts and Relativistic Expansion） 本篇将讨论如何将量子力学与狭义相对论相结合，并审视引力的特殊地位。 第八章：相对论性量子场论的诞生。 直接将量子化应用于电磁场，催生了狄拉克方程。本章将详细剖析狄拉克方程在解释电子自旋方面的成功，以及它如何预言了反物质的存在——正电子的发现。我们将讨论量子电动力学（QED）的建立及其作为“最精确的物理理论”的地位，重点解释费曼图（Feynman Diagrams）的物理意义，而非仅仅是计算工具。 第九章：引力的遗珠——广义相对论的几何化。 本篇将把焦点转向爱因斯坦的引力理论。不同于前述四种基本力（电磁力、强核力、弱核力）被置于量子场论的框架内，引力依然停留在宏观的经典场论（广义相对论）。我们将探讨测地线方程，并分析引力如何扭曲时空结构，而非施加“力”。重点分析水星近日点进动、光线偏折、引力红移等关键观测证据。 第十章：标准模型的构建与局限。 本章介绍电弱统一理论的成功，以及量子色动力学（QCD）对强核力的描述。标准模型将所有已知的基本粒子（夸克和轻子）及其相互作用（除引力外）纳入一个自洽的数学框架。然而，本书将着重指出标准模型的重大不足：它无法解释引力，无法解释暗物质和暗能量，也无法解释中微子的质量。 --- 第四篇：前沿思辨与未竟的统一（Frontier Speculations and the Unfinished Unity） 本篇是本书的升华，旨在引导读者思考当前物理学面临的终极挑战，并探讨最具争议性的前沿理论。 第十一章：黑洞信息悖论与霍金辐射。 黑洞作为广义相对论与量子力学冲突最剧烈的场所，其信息悖论至今无解。我们将详细梳理霍金如何结合热力学和量子场论推导出黑洞会蒸发（霍金辐射），并探讨“信息是否真的丢失”这一问题对物理学基本原则（如幺正性）的冲击。 第十二章：暗物质与暗能量的宇宙学证据。 宇宙中约95%的成分是未知的。本章将详细梳理星系旋转曲线、宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性，以及Ia型超新星观测如何共同指向暗物质（提供额外引力）和暗能量（加速膨胀）的存在。我们将客观分析WIMP模型、轴子等候选粒子，以及MOND等修正引力理论的优劣。 第十三章：弦理论与圈量子引力的竞争。 探寻万有理论（Theory of Everything, TOE）的努力从未停止。本章将对两种主要的候选理论进行深入剖析： 弦理论（String Theory）： 解释其核心思想——基本粒子是高维振动的弦，以及它对额外维度的需求（如卡拉比-丘流形）。讨论M理论作为统一框架的潜力，以及缺乏实验验证的困境。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）： 尝试在不引入额外维度的情况下对时空本身进行量子化，探讨“时空颗粒”的概念，并将其与早期宇宙的奇点问题联系起来。 第十四章：哥本哈根之外的诠释与未来展望。 物理学的终极目标是什么？是描述“实在”，还是仅仅提供一个可预测的模型？本章将回顾多世界诠释（Many-Worlds Interpretation, MWI）的逻辑自洽性，探索退相干理论如何解释宏观世界中看似确定的实在感。最终，本书将以对物理学家们在未来几十年内可能取得突破的方向的审慎预测作结，鼓励读者保持批判性思维，参与到对宇宙终极奥秘的追问之中。 --- 目标读者： 物理学本科高年级学生、研究生、科学爱好者及跨学科研究人员。 本书特点： 本书侧重于理论的哲学基础和历史发展脉络，强调不同物理学框架之间的冲突与兼容性。它不是一本教人如何动手做实验的指南，而是引导读者进行严谨的、高层次的概念思辨。全书的语言风格严谨而不失洞察力，旨在培养读者构建复杂物理图像的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了！我一直对物理充满好奇，但又总觉得它高深莫测，直到我翻开了这本《轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验》。第一眼就被它鲜艳的封面吸引了，里面的插画和排版也非常友好，一点也没有传统教科书那种枯燥的感觉。我最喜欢的是它将抽象的物理概念融入到一个个生动有趣的实验中。比如，书中关于“惯性”的实验，用一个鸡蛋和一张纸就能清晰地展示出来，让我瞬间理解了牛顿第一定律的精髓。还有那个关于“浮力”的实验，只需要一个水盆、几个大小不同的物体，就能感受到为什么有的东西会沉，有的东西会浮。最让我惊喜的是，很多实验材料都是我们日常生活中随处可见的，比如橡皮筋、硬币、气球等等，这让我想做就做，随时随地都能开启我的物理探索之旅。书中的讲解也非常到位，语言通俗易懂，即便是第一次接触物理概念的人，也能轻松理解。而且，每个实验后面都会有详细的原理讲解，不仅告诉你“怎么做”，更告诉你“为什么”。我感觉自己不再是被动地接受知识，而是主动地去发现和探索。这本书真的让我对物理产生了浓厚的兴趣，也让我看到了物理在生活中的无处不在。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一直觉得物理是一门“硬学科”，充满了公式和定理，对我来说就像天书一样。直到我无意间在书店看到了《轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验》，我才意识到，物理原来可以这么有趣！这本书的设计真的太用心了，完全颠覆了我对物理的刻板印象。它没有那些令人头疼的数学推导，而是用一个个生活中随处可见的小道具，比如瓶盖、橡皮筋、肥皂泡，就能够变幻出各种各样奇妙的物理现象。我印象最深刻的是那个用硬币和纸片制作的“陀螺”，转动起来非常稳定，让我看到了角动量守恒的实际应用，这比单纯背诵公式要生动得多！书中的语言也是我非常喜欢的，充满了幽默感和亲和力，读起来一点也不费劲，就像在听一个经验丰富的老师在娓娓道来。我最喜欢的是它没有设置任何门槛，即便是完全没有物理基础的读者，也能轻松上手，并且在实验中找到乐趣。通过这些小小的实验，我开始重新认识了身边那些习以为常的现象，比如为什么天空是蓝色的，为什么彩虹会有七种颜色，这些之前我可能只是模糊地知道答案，但这本书让我真正理解了背后的物理原理。

评分☆☆☆☆☆

我算是一个对科学有点兴趣的普通人，平时喜欢阅读一些科普读物，但总感觉有些书读起来还是有点吃力。《轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验》这本书，完全出乎我的意料，它太接地气了！我很少看到有书能把物理这样一个“高冷”的学科，讲得如此生动有趣，而且还能让我们亲手去尝试。书中列出的31个实验，我尝试了大概一半，每一个都很有趣。我最喜欢的是那个制作“小火箭”的实验，用气球和吸管就能让它飞起来，当时我看得目瞪口呆，然后又兴奋地自己动手做，那种成就感真的是无与伦比。书中的步骤非常详细，就像有位耐心的老师在旁边指导你一样，即使我这种动手能力一般的人，也能轻松完成。更让我惊喜的是，它还解释了为什么会这样，比如为什么气球会飞，背后的推力是怎么产生的。这本书让我明白，物理不是离我们很遥远的东西，它就在我们身边，就在我们做的每一个小实验里。它不只是提供知识，更重要的是激发你对未知的好奇心，让你觉得学习物理是一件快乐的事情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑是为物理爱好者们打开了一扇新的大门！我是一名物理专业的学生，虽然接触物理多年，但有时也会觉得理论过于抽象，难以与现实生活联系起来。而这本《轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验》，恰恰弥补了这一不足。它用最简单、最直观的方式，将复杂的物理现象呈现在我们眼前。书中设计的每一个实验，都围绕着一个核心的物理概念，并且都经过了精心的设计，既保证了实验的可行性，又确保了实验结果的清晰性。我尤其欣赏书中对实验原理的深入浅出的讲解，它不仅仅是简单地罗列公式，而是通过类比、比喻等多种方式，帮助读者建立起直观的理解。比如，在讲解“能量守恒”的实验时，书中用到了秋千的摆动，形象地展示了动能和势能之间的转化，这比任何课本上的图示都更加生动。而且，本书还鼓励读者在实验中进行思考和探索，比如在某些实验中提出“如果改变XX会怎样？”的设问，这对于培养学生的科学思维能力非常有帮助。虽然我已经是物理专业的学生，但从这本书中，我依然学到了很多新的视角和启发。

评分☆☆☆☆☆

我是一位家长，最近一直在为孩子的物理学习发愁，总觉得市面上的教材太过理论化，孩子不容易理解。无意中发现了这本《轻松学物理的第一本书：31个有趣的物理实验》，简直就是我的“救星”！这本书最大的亮点在于它的实践性。它没有长篇大论的理论堆砌，而是通过31个精心设计的实验，让孩子在玩乐中学习。我儿子最喜欢的是那个关于“静电”的实验，用气球摩擦头发就能让纸屑飞起来，他玩得不亦乐乎，还时不时跑来问我：“妈妈，为什么气球能吸住纸屑呀？”这本书的解答非常及时和清晰，而且还引导孩子思考更深层次的问题。另一个让我印象深刻的实验是关于“光的折射”，只需要一杯水和一个铅笔，就能观察到铅笔在水中弯曲的现象，这让孩子直观地理解了光线传播的路径。最重要的是，这本书鼓励孩子动手操作，培养了他们的观察能力、动手能力和解决问题的能力。每次做完实验，孩子都会滔滔不绝地跟我分享他的发现和心得，那种发自内心的喜悦是任何枯燥的课堂都无法比拟的。这本书不仅教会了孩子物理知识，更重要的是点燃了他对科学的热情。