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21世纪新物理学
出 版 社 科学出版社
作  者 秦克诚 主译
开  本 16开
页  码 591页
定  价 188元
购书电话 010-64017957
 

一本现代物理学的小百科全书
——读《21世纪物理学》

        当我们开始阅读《21世纪新物理学》的时候,我们首先要回顾二十世纪物理学,“如果你不理解经典物理学,你就永远无法理解量子力学”——量子电动力学创始人之一费恩曼。
  我们可以先阅读经典名著劳厄的《物理史》,它简要的介绍了二十世纪早期物理的实验,原理,哲学:物理从日常生活的力热光电到我们无法观察的量子物理原理过渡;物理实际思维的顺序是直观图像,概念命题体系,数学结构工具,实验验证;从确定性和体系化古典物理哲学到可能性的统计原理和系统控制为基础的现代物理哲学。(关于哲学和物理的关系,我感觉方励之等老一代物理学家讲解得很清楚。)
  而关于二十世纪中后期的物理学, 这本《21世纪新物理学》堪称关于二十世纪物理小百科全书。它配合着美丽的物理图片,逻辑性很强地讲解了前沿理论中的基本原理。如果时间允许的条件下,仔细阅读的同时配合着相关的专业,可以让我们在21世纪对于“什么是物理”有更为深刻的理解。
  当我们开始思考物理的时候,第一个念头一定是牛顿、麦克斯韦、玻尔兹曼、爱因斯坦,这是耳熟能详的常识;再往后,我们熟悉费曼和朗道——他们的经典的教科书《费曼物理学讲义三卷本》和《理论物理讲义十卷本》;同时,你会发现国内的物理学家们的贡献:杨振宁的杨-巴斯特方程和杨-米尔斯场;丘成桐的空间理论;郝柏林的《混沌--科普论文集》,冯端的《凝聚态物理学》,黄昆的《固体物理学》,以及王竹溪《统计力学》为代表的北大基础物理书系。
  但是,这些书都针对或者是物理的局部或者是古典物理,而《21世纪物理学》则因现代物理前沿工作的物理学家集体创作而完备。对于需要短时间进入学科前沿的同学,这本书是学习现代物理的一个窍门。
  当你真正学习物理的时候,你会发现你要经历不同的范式的改变,这点不容易在一本专业物理书中发现,不仅是感觉混乱、甚至感到绝望。而这本书可以给你带来些启发,将你从古典提升到现代,从某种角度来说,你读本书就是在重复世界一百多年的力学史:
  力学第一范式从伽利略,牛顿等时代:力学研究主要是自由质点的运动,求解的是有心力学运动——太阳系运转,计算工具是微积分,几何是欧几里德的三维刚体几何和圆锥曲线的解析几何;
  第二范式从拉格朗日到哈密顿和雅可比时代:力学研究的是约束运动,几何工具是高维空间,后来黎曼引入了流形和黎曼几何——即广义相对论的数学基础;分析工具是泛函分析,物理学叫做变分法。
第三范式进入了20世纪初,就是庞加莱和李亚诺普研究的动力学系统的定性理论时代,数学基础是代数拓扑和抽象代数,计算工具是外微分和同调论。
本书分章节给予不同阶段的介绍:从经典到现代,就是从分析转变为拓扑和抽象代数,就是从局域的坐标观点转变到整体映射不变量,就是从低维的标量向量到高维以张量和流形分析为基础。
  当你正式研究现代物理的时候,现代物理的一个维度是按照尺度划分为极小和极大的物理,对应的基本模型分别是粒子模型和宇宙模型(本书第一部分详细叙述了理论物理的研究方向和基本原理:量子力学和相对论)。
而现代物理的另一个维度就是按照相互作用分类简单和复杂:从量子力学到量子场论,从刚体力学到流体力学;从分析力学到统计力学(关于物理实际应用都是建立在统计力学和场论基础上)。虽然物理的基础在于四大力学,但是,相对于其他力学中的因果关系,统计学思维尤其重要:不仅仅宏观热力学的理论基础是量子力学假设的一部分,而且从玻尔兹曼假设演绎出流体力学,更为重要的是我们面对的实际测量都是大量微观体在宏观的平均。现代物理进展最为迅速的“凝聚态物理”(本书第二部分和第五部分)其实是在量子力学假设下,模型和计算方法建立在统计数学中。 
 由于国内学术充斥着经验论:从问题和工程开始到处寻找知识;国内大部分教科书里知识平行、线性无关,类似于字典;国内家庭教育欠缺科普书籍,学校教育欠缺哲学教育,个人教育欠缺时间。针对这样的现状,要真正对于物理有清晰和完整的理解,就必须花大量时间查阅文献和百科全书,而这本书可以在极短的时间内满足你的这些基本需求。
谈恋爱要找对的人,那么学习就一定要找对书,希望这本就是开启你新物理的学习那本书。

天津大学 金凯

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