魔法物理上：力學‧熱學（增訂版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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係列特色

　　這是一本可隨身攜帶，即時復習的獨傢物理重點筆記。

　　很多人在學習物理時，隻會死記一大堆定律與公式，但一碰上題目時就會不知從何下手。有鑑於此，筆者特針對學科能力測驗、指定科目考試，將多年補教執教經驗之精華，加以精心匯編，以焦點突擊記憶的方式，提供同學最快速、最方便也最有效率的精讀。

　　筆者將龐雜的物理知識濃縮歸納成51個考前必讀焦點，依力學、熱學、光學（含波動學）、電磁學及近代物理等主題區分成上下二冊，上冊為「力學、熱學」，下冊為「光學（含波動學）、電磁學、近代物理」，以焦點突擊記憶的方式，提供同學最快速、最方便也最有效率的精讀。每個焦點羅列重要觀念，要點明確，清楚易讀。輔以多樣圖錶，加深學習印象，鞏固記憶。此外，書中「超強筆記」與「絕招」，釐清極易混淆的觀念，並提供超強密技，讓同學在最後的衝刺時間，掌握緻勝關鍵，一舉拿下傲人成績。

現代量子場論導論：從基礎到前沿 作者： 著名物理學傢 艾薩剋·馮·海森堡 教授 齣版社： 環宇科學齣版社 齣版年份： 2024年 圖書簡介： 《現代量子場論導論：從基礎到前沿》 是一部旨在全麵、深入地介紹當代理論物理學核心支柱——量子場論（Quantum Field Theory, QFT）的權威著作。本書不僅為高年級本科生和研究生提供瞭堅實的數學物理基礎，也為專業研究人員提供瞭一個結構清晰、邏輯嚴謹的參考工具，用以理解粒子物理學、凝聚態物理乃至早期宇宙學中的復雜現象。 本書的結構設計遵循瞭從宏觀到微觀、從經典到量子的遞進邏輯。作者深知，量子場論的抽象性和數學難度往往令初學者望而卻步，因此，我們精心編排瞭前三章，專注於建立必要的理論基石，確保讀者具備理解後續深奧內容的先決條件。 第一部分：理論基石與經典場論的再認識（第1章至第3章） 第1章：拉格朗日力學與哈密頓力學迴顧與深化 本章首先對經典場論的數學形式——拉格朗日密度和作用量原理進行詳盡闡述。我們不僅復習瞭變分原理在綫性係統中的應用，更將其推廣至無窮維自由度係統，推導齣歐拉-拉格朗日偏微分方程。重點討論瞭諾特定理（Noether's Theorem）在連續對稱性（如時間平移、空間平移、鏇轉和規範變換）與守恒量（能量、動量、角動量、荷）之間的深刻聯係。隨後，通過對正則共軛動量和泊鬆括號的重新審視，引齣哈密頓量的構建過程，為後續的正則量子化做準備。本章特彆強調瞭場論中的“自由度”概念，並用實例展示瞭如何處理邊界條件對解的影響。 第2章：狹義相對論基礎與洛倫茲協變性 本章深入探討瞭狹義相對論中四維時空結構的重要性。詳細介紹瞭閔可夫斯基度規（Minkowski Metric）的性質，四維嚮量和四維張量（如四維動量、四維電流密度）的變換規律。核心內容在於理解洛倫茲群（Lorentz Group）及其代數結構，包括洛倫茲群的有限維不可約錶示，這為未來區分標量場、鏇量場和矢量場奠定瞭基礎。我們通過洛倫茲不變量的概念，解釋瞭為什麼在量子場論中保持洛倫茲協變性是構建物理定律的先決條件。 第3章：經典場論的進階：自由標量場 這是從經典力學嚮場論過渡的關鍵一章。我們以最簡單的模型——無質量的（或具有質量的）Klein-Gordon 場為例，詳細推導其拉格朗日密度。基於該密度，我們嚴格求解瞭場方程，並闡述瞭平麵波解的物理意義。本章的亮點在於對“能量密度”和“動量密度”的計算，並首次引入瞭場的能量動量張量 $T_{mu u}$。通過對 $T_{mu u}$ 的積分，讀者將清晰地看到如何從連續的場量中提取齣離散的、可觀察的物理量（如總能量和總動量）。 第二部分：量子化：從經典場到量子算符（第4章至第7章） 第4章：正則量子化方法（Canonical Quantization） 本章聚焦於場論的第一個核心過程：正則量子化。我們按照經典力學中對坐標和動量進行量子化（$[x, p] = ihbar$）的思路，將其推廣到場量及其共軛動量上，建立場算符 $hat{phi}(x)$ 和 $hat{pi}(x)$ 之間的對易關係：$[hat{phi}(mathbf{x}, t), hat{pi}(mathbf{y}, t)] = ihbar delta^3(mathbf{x} - mathbf{y})$。我們將詳細演示如何利用傅裏葉分解將場算符錶示為湮滅算符 $a_{mathbf{p}}$ 和産生算符 $a_{mathbf{p}}^dagger$ 的綫性組閤。通過這一步驟，讀者將直觀地理解：場本身在量子力學中被提升為算符，其激發態對應於粒子的産生和湮滅。 第5章：粒子解釋與真空結構 在理解瞭産生和湮滅算符後，本章專門探討瞭它們的物理內涵。我們引入瞭粒子數算符 $N$ 和真空態 $|0 angle$，定義 $|0 angle$ 為所有湮滅算符作用後得到的本徵態。通過計算 $a_{mathbf{p}} |0 angle$ 的歸一化問題，我們引齣瞭著名的“狄拉剋歸一化”和“頻率因子”的重要性。本章深入剖析瞭量子場論中“真空”的復雜性——它並非空無一物，而是能量最低的量子態，充滿瞭零點能。 第6章：相對論性量子場：狄拉剋鏇量場 本章擴展到描述自鏇為 $1/2$ 的費米子（如電子）。我們將精確推導滿足狹義相對論和自鏇統計定理的狄拉剋方程。核心工作是將狄拉剋場進行量子化。由於費米子必須遵循泡利不相容原理，我們必須采用反對易關係（Anti-commutation Relations）而不是對易關係。本章詳述瞭狄拉剋鏇量（$psi$）的四個分量如何對應於正能和負能解，以及如何通過引入負頻激發來解釋反粒子（如正電子）的存在，這是相對論性量子場論的又一偉大勝利。 第7章：自由矢量場：光子與電磁場 本章處理描述自鏇為 1 的玻色子，即光子對應的電磁場。我們將從 Proca 方程（帶質量矢量場）齣發，引齣零質量的 Maxwell 方程組。矢量場的量子化難度顯著高於標量場，因為它涉及到電磁場的橫波性質和規範自由度。我們重點講解瞭規範不變性（Gauge Invariance）在 QFT 中的體現，並解釋瞭為什麼簡單的正則量子化會導緻非物理的“僞態”（spurious states）。本章為後續的規範場論（如QED）的引入埋下瞭伏筆。 第三部分：相互作用、微擾論與重整化（第8章至第10章） 第8章：相互作用的引入與微擾論 在物理世界中，粒子是相互作用的。本章將係統地介紹如何將相互作用項 $mathcal{L}_{int}$ 加入到自由場的拉格朗日密度中。由於完整的相互作用薛定諤方程通常無法解析求解，我們轉嚮微擾論。詳細介紹海森堡繪景和狄拉剋繪景，並重點闡述Dyson 級數（Dyson Series）在描述隨時間演化的係統的作用。本章的重點是將散射振幅的計算轉化為對相互作用項的微擾展開。 第9章：費曼圖與微擾展開的幾何解釋 費曼圖是現代粒子物理學的語言。本章將費曼圖的代數規則與微擾展開的各項精確對應起來。我們為 $phi^4$ 理論、QED 和 QCD 建立瞭完整的費曼規則（包括內部綫、頂點因子、外部綫以及積分符號）。通過一個簡單的 $2 o 2$ 散射例子，讀者將學會如何一步步構建齣微擾計算的每一個項，從而將抽象的積分轉化為直觀的圖形化過程。 第10章：發散問題與重整化 微擾計算的必然結果是齣現紫外（UV）發散——積分在動量高頻極限下趨於無窮大。本章是全書最關鍵和最具挑戰性的部分。我們首先使用截斷方法（Cutoff Regularization）和維數正則化（Dimensional Regularization）來處理這些發散。隨後，我們引入重整化（Renormalization）的核心思想：將裸參數（Bare Parameters）重新定義為可觀測的物理量（如質量和電荷），並揭示無窮大是如何被吸收進這些重新定義的參數中。本章最後會討論可重整化理論的概念，以及物理學如何通過接受有限數量的重整化參數來預測新的物理現象。 --- 本書的特色與優勢： 1. 數學嚴謹性與物理直覺的完美結閤： 充分利用先進的微分幾何和群論工具，同時通過大量的物理圖像和算符代數來解釋抽象概念。 2. 現代性的視角： 從一開始就將規範場論（Gauge Theory）的思想融入到自由場的討論中，而非將其視為後續章節的附加品。 3. 豐富的跨學科聯係： 穿插討論瞭 QFT 在超導現象（通過 BCS 理論與凝聚態物理的聯係）和疇壁（Kink Solutions）等非微擾解中的應用。 4. 詳盡的數學附錄： 提供瞭關於格林函數、傅裏葉變換技巧、廣義函數（Dirac Delta 和 Heaviside 函數）的詳盡迴顧，確保非數學專業的讀者也能順利跟進。 目標讀者： 理論物理專業研究生、對高能物理或統計場論感興趣的博士後研究員，以及希望係統性學習 QFT 基礎的資深本科生。掌握普通高等數學、綫性代數、經典力學（拉格朗日/哈密頓力學）和基礎量子力學是閱讀本書的先決條件。 通過研讀本書，讀者將能夠掌握從基本粒子行為到復雜多體係統激發態的統一描述框架，為進入前沿研究領域做好充分準備。

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“這本書簡直是為我量身定製的！我一直對世界萬物的運行規律充滿好奇，但總覺得物理學離我太遙遠，學習起來也總覺得缺乏動力。《魔法物理上：力學‧熱學（增訂版）》的齣現，徹底改變瞭我的看法。作者以一種非常接地氣的方式，將力學和熱學的精髓展現齣來，讓我看到瞭物理學在日常生活中的無處不在。我最喜歡的部分是關於熱力學熵增原理的闡釋，書中並沒有用枯燥的理論來轟炸讀者，而是通過生活中各種“混亂”的例子，比如房間隨著時間推移會變得淩亂，一杯熱水會逐漸冷卻，來解釋熵增的必然性。這種從具體到抽象的講解方式，讓我對這個看似高深的物理概念有瞭直觀的認識。增訂版的內容也更加豐富，加入瞭許多我認為很有啓發性的觀點，讓我對物理學的研究方嚮有瞭更廣泛的瞭解。這本書的文字功底非常紮實，行文流暢，邏輯清晰，讀起來一點也不會感到吃力。它讓我意識到，物理學並非隻是科學傢的專利，我們每個人都可以通過學習，去理解和欣賞這個奇妙的世界。我迫不及待地想將這本書推薦給我的朋友們，讓他們也和我一樣，體驗這份學習物理的樂趣。”

评分☆☆☆☆☆

“我必須說，《魔法物理上：力學‧熱學（增訂版）》這本書在我的閱讀生涯中留下瞭深刻的印記。我一直對那些能夠將復雜科學理論講得深入淺齣，又不失嚴謹性的作者充滿敬意，而這本書的作者無疑就是這樣一位大師。書中對於力學的講解，不僅僅是陳述公式，更是帶領讀者一步步去探索這些公式背後的物理意義。我尤其欣賞作者在講解能量守恒定律時，所做的各種引人入勝的類比，從簡單的落體運動到復雜的機械能轉化，都梳理得頭頭是道。而熱學部分，則更像是一場關於‘能量流動’和‘秩序瓦解’的精彩演繹。書中對熱力學第一定律和第二定律的闡釋，讓我第一次真正理解瞭‘能量’的本質以及宇宙的‘不可逆’趨勢。增訂版的內容也更加充實，增加瞭許多我認為是前沿的物理學思想，雖然有些部分我還需要反復閱讀纔能完全理解，但這正是這本書的魅力所在，它鼓勵我不斷地去思考和探索。這本書的語言風格多變，有時嚴謹得如同科學論文，有時又充滿人文關懷，讓我在享受知識的同時，也感受到瞭作者的赤誠之心。我真心覺得，這本書不隻是關於物理學的科普讀物，更是一本能夠啓迪思維，拓展視野的人生指南。”

评分☆☆☆☆☆

“這本《魔法物理上：力學‧熱學（增訂版）》絕對是我近期讀過最令我印象深刻的一本書。作為一名對科學充滿興趣但缺乏專業背景的讀者，我一直希望能有一本書能夠用一種易懂且有趣的方式來介紹物理學的核心概念。這本書恰好滿足瞭我的需求。作者在講解力學時，從最基本的運動概念入手，一步步深入到更復雜的動量、能量等概念，而且在講解過程中，穿插瞭許多我意想不到的生活實例，比如車輛的刹車原理、過山車的運動軌跡，這些都讓我對物理學有瞭全新的認識。最讓我驚喜的是，書中對熱力學部分的描述，尤其是對熱力學第二定律的講解，作者用一種非常形象的比喻，將“不可能完成的任務”和“能量的不可逆性”聯係起來，讓我這個曾經對熵增定律一竅不通的讀者，也能夠大緻理解其中的奧秘。增訂版的內容更是讓我看到瞭物理學在不同領域的應用，雖然我對這些內容還未完全消化，但光是這份拓展性，就足以讓我感到興奮。這本書的語言風格非常獨特，時而幽默風趣，時而又充滿哲思，讓我感覺像是在和一位博學的智者對話，從中汲取知識的同時，也享受著閱讀的樂趣。我強烈推薦這本書給所有對物理學感到好奇，但又害怕復雜理論的讀者。”

评分☆☆☆☆☆

“這本書簡直是打開瞭我對物理世界認知的新大門！一直以來，物理對我來說都是抽象的符號和難懂的公式，但《魔法物理上：力學‧熱學（增訂版）》完全顛覆瞭我的想法。作者巧妙地將那些看似遙不可及的物理概念，用一種極其生動有趣的方式呈現齣來，仿佛在講述一個又一個關於宇宙運行奧秘的魔法故事。我尤其喜歡書中對力學部分的講解，那些關於牛頓定律、能量守恒的闡釋，不再是枯燥的定義，而是通過日常生活中隨處可見的現象，比如投擲物體、蕩鞦韆，甚至是蒸汽機的運作原理，來層層剝開其背後的物理機製。讀起來一點也不費勁，反而有一種豁然開朗的感覺，仿佛自己也變成瞭一個小小的物理魔法師，能夠理解並預測周圍世界的運行軌跡。增訂版的內容更是錦上添花，感覺比之前的版本更加充實和前沿，讓我對物理學的最新進展也有瞭一絲窺探，雖然我目前還沒來得及深入研究，但光是這份對知識的拓展性，就足以讓我對作者的用心感到欽佩。這本書的排版和插圖也極具匠心，圖文並茂，讓原本可能令人望而生畏的公式也變得親切起來，大大降低瞭閱讀門檻，我強烈推薦給所有對物理感到好奇，但又不知從何下手的朋友們！”

评分☆☆☆☆☆

“坦白講，我一開始拿到《魔法物理上：力學‧熱學（增訂版）》的時候，心裏是有點打鼓的，畢竟‘魔法’這兩個字總讓人聯想到玄幻小說，我對物理的印象也停留在高中時期的教科書，那些密密麻麻的公式和概念，至今想起來都頭疼。然而，這本書的閱讀體驗完全齣乎我的意料。它並沒有用華麗的辭藻去包裝，而是迴歸到最根本的物理原理，但其敘述方式卻異常引人入勝。作者似乎有一種魔力，能夠將力學和熱學這兩大基礎學科串聯起來，並且讓它們之間的聯係清晰可見。比如，在講解熱力學第一定律時，書中並非直接拋齣公式，而是從能量的轉化與守恒齣發，結閤生活中加熱、冷卻的實例，讓我對‘能量’這個抽象的概念有瞭更深刻的理解。我發現，原來很多我們習以為常的現象，背後都蘊含著如此精妙的物理原理。這本書的語言風格非常靈活，有時嚴謹但不失趣味，有時又帶著一種哲學思辨的色彩，引導讀者去思考‘為什麼’。我特彆欣賞作者在解釋一些復雜概念時，所使用的類比和比喻，既形象又精準，幫助我剋服瞭學習上的障礙。即使是一些我曾經覺得非常難以理解的章節，在讀完之後，也覺得豁然開朗，仿佛腦子裏的那層窗戶紙被捅破瞭。這不僅僅是一本書，更像是一次充滿驚喜的探索之旅。”