魔法物理上：力学‧热学（增订版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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系列特色

　　这是一本可随身携带，即时复习的独家物理重点笔记。

　　很多人在学习物理时，只会死记一大堆定律与公式，但一碰上题目时就会不知从何下手。有鑑于此，笔者特针对学科能力测验、指定科目考试，将多年补教执教经验之精华，加以精心汇编，以焦点突击记忆的方式，提供同学最快速、最方便也最有效率的精读。

　　笔者将庞杂的物理知识浓缩归纳成51个考前必读焦点，依力学、热学、光学（含波动学）、电磁学及近代物理等主题区分成上下二册，上册为「力学、热学」，下册为「光学（含波动学）、电磁学、近代物理」，以焦点突击记忆的方式，提供同学最快速、最方便也最有效率的精读。每个焦点罗列重要观念，要点明确，清楚易读。辅以多样图表，加深学习印象，巩固记忆。此外，书中「超强笔记」与「绝招」，釐清极易混淆的观念，并提供超强密技，让同学在最后的冲刺时间，掌握致胜关键，一举拿下傲人成绩。

现代量子场论导论：从基础到前沿 作者： 著名物理学家 艾萨克·冯·海森堡 教授 出版社： 环宇科学出版社 出版年份： 2024年 图书简介： 《现代量子场论导论：从基础到前沿》 是一部旨在全面、深入地介绍当代理论物理学核心支柱——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）的权威著作。本书不仅为高年级本科生和研究生提供了坚实的数学物理基础，也为专业研究人员提供了一个结构清晰、逻辑严谨的参考工具，用以理解粒子物理学、凝聚态物理乃至早期宇宙学中的复杂现象。 本书的结构设计遵循了从宏观到微观、从经典到量子的递进逻辑。作者深知，量子场论的抽象性和数学难度往往令初学者望而却步，因此，我们精心编排了前三章，专注于建立必要的理论基石，确保读者具备理解后续深奥内容的先决条件。 第一部分：理论基石与经典场论的再认识（第1章至第3章） 第1章：拉格朗日力学与哈密顿力学回顾与深化 本章首先对经典场论的数学形式——拉格朗日密度和作用量原理进行详尽阐述。我们不仅复习了变分原理在线性系统中的应用，更将其推广至无穷维自由度系统，推导出欧拉-拉格朗日偏微分方程。重点讨论了诺特定理（Noether's Theorem）在连续对称性（如时间平移、空间平移、旋转和规范变换）与守恒量（能量、动量、角动量、荷）之间的深刻联系。随后，通过对正则共轭动量和泊松括号的重新审视，引出哈密顿量的构建过程，为后续的正则量子化做准备。本章特别强调了场论中的“自由度”概念，并用实例展示了如何处理边界条件对解的影响。 第2章：狭义相对论基础与洛伦兹协变性 本章深入探讨了狭义相对论中四维时空结构的重要性。详细介绍了闵可夫斯基度规（Minkowski Metric）的性质，四维向量和四维张量（如四维动量、四维电流密度）的变换规律。核心内容在于理解洛伦兹群（Lorentz Group）及其代数结构，包括洛伦兹群的有限维不可约表示，这为未来区分标量场、旋量场和矢量场奠定了基础。我们通过洛伦兹不变量的概念，解释了为什么在量子场论中保持洛伦兹协变性是构建物理定律的先决条件。 第3章：经典场论的进阶：自由标量场 这是从经典力学向场论过渡的关键一章。我们以最简单的模型——无质量的（或具有质量的）Klein-Gordon 场为例，详细推导其拉格朗日密度。基于该密度，我们严格求解了场方程，并阐述了平面波解的物理意义。本章的亮点在于对“能量密度”和“动量密度”的计算，并首次引入了场的能量动量张量 $T_{mu u}$。通过对 $T_{mu u}$ 的积分，读者将清晰地看到如何从连续的场量中提取出离散的、可观察的物理量（如总能量和总动量）。 第二部分：量子化：从经典场到量子算符（第4章至第7章） 第4章：正则量子化方法（Canonical Quantization） 本章聚焦于场论的第一个核心过程：正则量子化。我们按照经典力学中对坐标和动量进行量子化（$[x, p] = ihbar$）的思路，将其推广到场量及其共轭动量上，建立场算符 $hat{phi}(x)$ 和 $hat{pi}(x)$ 之间的对易关系：$[hat{phi}(mathbf{x}, t), hat{pi}(mathbf{y}, t)] = ihbar delta^3(mathbf{x} - mathbf{y})$。我们将详细演示如何利用傅里叶分解将场算符表示为湮灭算符 $a_{mathbf{p}}$ 和产生算符 $a_{mathbf{p}}^dagger$ 的线性组合。通过这一步骤，读者将直观地理解：场本身在量子力学中被提升为算符，其激发态对应于粒子的产生和湮灭。 第5章：粒子解释与真空结构 在理解了产生和湮灭算符后，本章专门探讨了它们的物理内涵。我们引入了粒子数算符 $N$ 和真空态 $|0 angle$，定义 $|0 angle$ 为所有湮灭算符作用后得到的本征态。通过计算 $a_{mathbf{p}} |0 angle$ 的归一化问题，我们引出了著名的“狄拉克归一化”和“频率因子”的重要性。本章深入剖析了量子场论中“真空”的复杂性——它并非空无一物，而是能量最低的量子态，充满了零点能。 第6章：相对论性量子场：狄拉克旋量场 本章扩展到描述自旋为 $1/2$ 的费米子（如电子）。我们将精确推导满足狭义相对论和自旋统计定理的狄拉克方程。核心工作是将狄拉克场进行量子化。由于费米子必须遵循泡利不相容原理，我们必须采用反对易关系（Anti-commutation Relations）而不是对易关系。本章详述了狄拉克旋量（$psi$）的四个分量如何对应于正能和负能解，以及如何通过引入负频激发来解释反粒子（如正电子）的存在，这是相对论性量子场论的又一伟大胜利。 第7章：自由矢量场：光子与电磁场 本章处理描述自旋为 1 的玻色子，即光子对应的电磁场。我们将从 Proca 方程（带质量矢量场）出发，引出零质量的 Maxwell 方程组。矢量场的量子化难度显著高于标量场，因为它涉及到电磁场的横波性质和规范自由度。我们重点讲解了规范不变性（Gauge Invariance）在 QFT 中的体现，并解释了为什么简单的正则量子化会导致非物理的“伪态”（spurious states）。本章为后续的规范场论（如QED）的引入埋下了伏笔。 第三部分：相互作用、微扰论与重整化（第8章至第10章） 第8章：相互作用的引入与微扰论 在物理世界中，粒子是相互作用的。本章将系统地介绍如何将相互作用项 $mathcal{L}_{int}$ 加入到自由场的拉格朗日密度中。由于完整的相互作用薛定谔方程通常无法解析求解，我们转向微扰论。详细介绍海森堡绘景和狄拉克绘景，并重点阐述Dyson 级数（Dyson Series）在描述随时间演化的系统的作用。本章的重点是将散射振幅的计算转化为对相互作用项的微扰展开。 第9章：费曼图与微扰展开的几何解释 费曼图是现代粒子物理学的语言。本章将费曼图的代数规则与微扰展开的各项精确对应起来。我们为 $phi^4$ 理论、QED 和 QCD 建立了完整的费曼规则（包括内部线、顶点因子、外部线以及积分符号）。通过一个简单的 $2 o 2$ 散射例子，读者将学会如何一步步构建出微扰计算的每一个项，从而将抽象的积分转化为直观的图形化过程。 第10章：发散问题与重整化 微扰计算的必然结果是出现紫外（UV）发散——积分在动量高频极限下趋于无穷大。本章是全书最关键和最具挑战性的部分。我们首先使用截断方法（Cutoff Regularization）和维数正则化（Dimensional Regularization）来处理这些发散。随后，我们引入重整化（Renormalization）的核心思想：将裸参数（Bare Parameters）重新定义为可观测的物理量（如质量和电荷），并揭示无穷大是如何被吸收进这些重新定义的参数中。本章最后会讨论可重整化理论的概念，以及物理学如何通过接受有限数量的重整化参数来预测新的物理现象。 --- 本书的特色与优势： 1. 数学严谨性与物理直觉的完美结合： 充分利用先进的微分几何和群论工具，同时通过大量的物理图像和算符代数来解释抽象概念。 2. 现代性的视角： 从一开始就将规范场论（Gauge Theory）的思想融入到自由场的讨论中，而非将其视为后续章节的附加品。 3. 丰富的跨学科联系： 穿插讨论了 QFT 在超导现象（通过 BCS 理论与凝聚态物理的联系）和畴壁（Kink Solutions）等非微扰解中的应用。 4. 详尽的数学附录： 提供了关于格林函数、傅里叶变换技巧、广义函数（Dirac Delta 和 Heaviside 函数）的详尽回顾，确保非数学专业的读者也能顺利跟进。 目标读者： 理论物理专业研究生、对高能物理或统计场论感兴趣的博士后研究员，以及希望系统性学习 QFT 基础的资深本科生。掌握普通高等数学、线性代数、经典力学（拉格朗日/哈密顿力学）和基础量子力学是阅读本书的先决条件。 通过研读本书，读者将能够掌握从基本粒子行为到复杂多体系统激发态的统一描述框架，为进入前沿研究领域做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

“我必须说，《魔法物理上：力学‧热学（增订版）》这本书在我的阅读生涯中留下了深刻的印记。我一直对那些能够将复杂科学理论讲得深入浅出，又不失严谨性的作者充满敬意，而这本书的作者无疑就是这样一位大师。书中对于力学的讲解，不仅仅是陈述公式，更是带领读者一步步去探索这些公式背后的物理意义。我尤其欣赏作者在讲解能量守恒定律时，所做的各种引人入胜的类比，从简单的落体运动到复杂的机械能转化，都梳理得头头是道。而热学部分，则更像是一场关于‘能量流动’和‘秩序瓦解’的精彩演绎。书中对热力学第一定律和第二定律的阐释，让我第一次真正理解了‘能量’的本质以及宇宙的‘不可逆’趋势。增订版的内容也更加充实，增加了许多我认为是前沿的物理学思想，虽然有些部分我还需要反复阅读才能完全理解，但这正是这本书的魅力所在，它鼓励我不断地去思考和探索。这本书的语言风格多变，有时严谨得如同科学论文，有时又充满人文关怀，让我在享受知识的同时，也感受到了作者的赤诚之心。我真心觉得，这本书不只是关于物理学的科普读物，更是一本能够启迪思维，拓展视野的人生指南。”

评分☆☆☆☆☆

“这本《魔法物理上：力学‧热学（增订版）》绝对是我近期读过最令我印象深刻的一本书。作为一名对科学充满兴趣但缺乏专业背景的读者，我一直希望能有一本书能够用一种易懂且有趣的方式来介绍物理学的核心概念。这本书恰好满足了我的需求。作者在讲解力学时，从最基本的运动概念入手，一步步深入到更复杂的动量、能量等概念，而且在讲解过程中，穿插了许多我意想不到的生活实例，比如车辆的刹车原理、过山车的运动轨迹，这些都让我对物理学有了全新的认识。最让我惊喜的是，书中对热力学部分的描述，尤其是对热力学第二定律的讲解，作者用一种非常形象的比喻，将“不可能完成的任务”和“能量的不可逆性”联系起来，让我这个曾经对熵增定律一窍不通的读者，也能够大致理解其中的奥秘。增订版的内容更是让我看到了物理学在不同领域的应用，虽然我对这些内容还未完全消化，但光是这份拓展性，就足以让我感到兴奋。这本书的语言风格非常独特，时而幽默风趣，时而又充满哲思，让我感觉像是在和一位博学的智者对话，从中汲取知识的同时，也享受着阅读的乐趣。我强烈推荐这本书给所有对物理学感到好奇，但又害怕复杂理论的读者。”

评分☆☆☆☆☆

“坦白讲，我一开始拿到《魔法物理上：力学‧热学（增订版）》的时候，心里是有点打鼓的，毕竟‘魔法’这两个字总让人联想到玄幻小说，我对物理的印象也停留在高中时期的教科书，那些密密麻麻的公式和概念，至今想起来都头疼。然而，这本书的阅读体验完全出乎我的意料。它并没有用华丽的辞藻去包装，而是回归到最根本的物理原理，但其叙述方式却异常引人入胜。作者似乎有一种魔力，能够将力学和热学这两大基础学科串联起来，并且让它们之间的联系清晰可见。比如，在讲解热力学第一定律时，书中并非直接抛出公式，而是从能量的转化与守恒出发，结合生活中加热、冷却的实例，让我对‘能量’这个抽象的概念有了更深刻的理解。我发现，原来很多我们习以为常的现象，背后都蕴含着如此精妙的物理原理。这本书的语言风格非常灵活，有时严谨但不失趣味，有时又带着一种哲学思辨的色彩，引导读者去思考‘为什么’。我特别欣赏作者在解释一些复杂概念时，所使用的类比和比喻，既形象又精准，帮助我克服了学习上的障碍。即使是一些我曾经觉得非常难以理解的章节，在读完之后，也觉得豁然开朗，仿佛脑子里的那层窗户纸被捅破了。这不仅仅是一本书，更像是一次充满惊喜的探索之旅。”

评分☆☆☆☆☆

“这本书简直是打开了我对物理世界认知的新大门！一直以来，物理对我来说都是抽象的符号和难懂的公式，但《魔法物理上：力学‧热学（增订版）》完全颠覆了我的想法。作者巧妙地将那些看似遥不可及的物理概念，用一种极其生动有趣的方式呈现出来，仿佛在讲述一个又一个关于宇宙运行奥秘的魔法故事。我尤其喜欢书中对力学部分的讲解，那些关于牛顿定律、能量守恒的阐释，不再是枯燥的定义，而是通过日常生活中随处可见的现象，比如投掷物体、荡秋千，甚至是蒸汽机的运作原理，来层层剥开其背后的物理机制。读起来一点也不费劲，反而有一种豁然开朗的感觉，仿佛自己也变成了一个小小的物理魔法师，能够理解并预测周围世界的运行轨迹。增订版的内容更是锦上添花，感觉比之前的版本更加充实和前沿，让我对物理学的最新进展也有了一丝窥探，虽然我目前还没来得及深入研究，但光是这份对知识的拓展性，就足以让我对作者的用心感到钦佩。这本书的排版和插图也极具匠心，图文并茂，让原本可能令人望而生畏的公式也变得亲切起来，大大降低了阅读门槛，我强烈推荐给所有对物理感到好奇，但又不知从何下手的朋友们！”

评分☆☆☆☆☆

“这本书简直是为我量身定制的！我一直对世界万物的运行规律充满好奇，但总觉得物理学离我太遥远，学习起来也总觉得缺乏动力。《魔法物理上：力学‧热学（增订版）》的出现，彻底改变了我的看法。作者以一种非常接地气的方式，将力学和热学的精髓展现出来，让我看到了物理学在日常生活中的无处不在。我最喜欢的部分是关于热力学熵增原理的阐释，书中并没有用枯燥的理论来轰炸读者，而是通过生活中各种“混乱”的例子，比如房间随着时间推移会变得凌乱，一杯热水会逐渐冷却，来解释熵增的必然性。这种从具体到抽象的讲解方式，让我对这个看似高深的物理概念有了直观的认识。增订版的内容也更加丰富，加入了许多我认为很有启发性的观点，让我对物理学的研究方向有了更广泛的了解。这本书的文字功底非常扎实，行文流畅，逻辑清晰，读起来一点也不会感到吃力。它让我意识到，物理学并非只是科学家的专利，我们每个人都可以通过学习，去理解和欣赏这个奇妙的世界。我迫不及待地想将这本书推荐给我的朋友们，让他们也和我一样，体验这份学习物理的乐趣。”