现代理工科物理学（英文版）（原书第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 兰德尔·D.奈特（Randall D.Knight） 著

图书标签:

• 物理学
• 工程物理
• 现代物理
• 量子力学
• 固体物理
• 电磁学
• 热力学
• 光学
• 材料科学
• 应用物理

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111404675

版次：1

商品编码：11224718

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-02-01

用纸：胶版纸

页数：1360

正文语种：英文

内容简介

　　《现代理工科物理学（英文版）（原书第3版）》在改进前两版的基础上精心再版，主要特色如下：对概念的阐述更加具体和清晰，弱化了百科全书式的面面俱到，文字易读、图片丰富，能很好地帮助学生理解课程的内容，改观了物理课程抽象、难懂的教学状况；吸纳了一些物理教育研究的重要成果，教师由此可以将更多和更有效的教学方式应用于课堂；注重定量推理和概念理解之间的平衡，并对那些学生不容易理解的概念给予特别关注；精心制作的章前预览照片给后续概念一个视觉引导，并在正文中结合已有知识解释它们的意义和应用；架设了从原理到应用的桥梁，对重要概念和原理均给出了解决问题的策略，引导学生一步一步地运用物理基本原理解决实际问题；运用了一些新的、具有“挑战性”的例子来阐明“如何在解决问题时将多个概念及其应用与更复杂的推理相结合”，确保最佳的解题效果；运用了一些基于实验室数据的例子来帮助学生增强利用数据进行推理的技能；用系统的方法开发了学生用的“解题技巧”。这样做，不仅使书的内容与生活中的物理现象紧密结合，也使学生了解和掌握了生活中诸多现象背后的物理，学生会感到学完本书后，对现实世界有了许多新认识；本书主要内容有牛顿定律、守恒定律、牛顿力学的应用、热力学、波动与光学、电磁学和相对论与量子物理学等。
　　《现代理工科物理学（英文版）（原书第3版）》可作为高校理工科各专业学生的大学物理双语教学教材。因书中包含有丰富、实用的各类素材，所以也可作为广大物理教师非常好的教学辅助资源或参考书。

目录

About the Author
Preface to the Instructor
Preface to the Student
Introduction Journey into Physics
Part 1 Newton's Laws
Part 2 Conservation Laws
Part 3 Applications of Newtonian Mechanics
Part 4 Thermodynamics
Part 5 Waves and Optics
Part 6 Electricity and Magnetism
Part 7 Relativity and QuantumPhysics

前言/序言

现代科学前沿探索：跨学科视角下的基础理论与应用研究 本书旨在为读者提供一个深入、全面且富有洞察力的视角，聚焦于当代科学研究的前沿领域，特别强调跨学科的理论构建、实验方法的创新以及这些基础研究在现代技术发展中的关键作用。本书并非对某一特定学科（如经典物理学或工程学特定分支）的详尽复述，而是着眼于连接不同学科知识体系的交叉点，探讨那些正在重新定义我们理解物质世界和信息世界的根本性概念。 --- 第一部分：基础范式的重塑与量子前沿 本部分深入探讨了自二十世纪以来，人类对自然界最基本组成和相互作用的理解所经历的深刻变革。我们不再满足于宏观尺度的经典描述，而是将目光投向了微观粒子的奇异行为及其带来的全新可能性。 1. 量子信息与计算的基石 本章详细阐述了量子力学原理如何被应用于信息处理领域。讨论的重点在于量子比特（Qubit）的数学描述、叠加态与纠缠态的物理实现基础，以及它们在构建下一代计算架构中的核心地位。内容涵盖了量子纠缠的非定域性特征，以及如何利用这种特性来保证量子通信的安全性（如量子密钥分发，QKD 的理论基础）。此外，对量子退火、变分量子本征求解器（VQE）等当前主流量子算法的初步框架进行了梳理，重点在于分析其在解决传统计算难题时的潜在优势和当前面临的去相干限制。 2. 凝聚态物理中的拓扑现象 本章将焦点从单一粒子扩展到大量粒子集体行为所展现出的涌现性质。我们探讨了拓扑绝缘体和拓扑超导体等新型物态的定义，区别于传统的能带理论分类法。书中重点分析了拓扑不变量（如陈数）如何稳健地保护了材料表面的导电边缘态，使其对局部的缺陷和杂质不敏感。这些拓扑保护的特性，不仅是基础物理学研究的热点，也被视为实现高可靠性量子器件的关键物理平台。讨论还将触及分数霍尔效应的非阿贝尔统计特性，及其与拓扑量子计算的潜在关联。 3. 极端条件下的物质响应 现代实验技术的发展使得科学家能够以前所未有的精度和极端条件来探测物质的本性。本章考察了在超高压（数百万个大气压）、超低温（接近绝对零度）以及强磁场（超过100特斯拉）等极端环境下，材料的电子结构、晶格振动和相变行为。重点分析了压力诱导的超导转变，以及在量子临界点附近观测到的新奇物理现象。这部分内容强调了实验工程能力与理论模型预测之间的紧密反馈循环。 --- 第二部分：复杂系统、非线性动力学与建模 理解自然界和工程领域中普遍存在的复杂、动态和相互耦合的系统，是当代科学面临的另一大挑战。本部分侧重于描述和预测这些系统的行为，而非仅仅停留在还原论的层面。 4. 非线性动力学与混沌理论的再审视 本章回顾了经典相空间理论，并着重探讨了对初始条件极端敏感的动力学系统。内容详细分析了吸引子的概念，包括奇异吸引子和分岔现象，以及它们在描述天气模式、流体湍流和生态系统演化中的应用。通过对洛伦兹系统等经典案例的深入剖析，读者将理解如何使用庞加莱截面和李雅普诺夫指数来量化系统的混沌程度，并讨论了在实际工程中如何利用或抑制这些非线性效应。 5. 网络科学与涌现行为 本章从图论和网络结构的角度来分析大规模相互连接的系统。我们考察了真实世界网络（如互联网、生物分子网络、社会交互网络）的统计特性，如小世界效应和无标度特性。书中详细介绍了各种网络模型（如Erdős–Rényi模型与Barabási–Albert模型），并探讨了信息传播、疾病扩散和系统鲁棒性等问题是如何在底层网络拓扑结构中涌现出来的。理解这些结构特性是设计高效、抗毁坏系统的基础。 6. 统计物理学的非平衡态前沿 传统统计力学在描述处于热力学平衡状态的系统时非常成功，然而，许多现代系统（生物过程、材料生长、驱动的器件）本质上处于非平衡态。本章引入了诸如涨落定理（Fluctuation Theorems）等现代工具，这些定理在宏观尺度上恢复了热力学的基本定律，但在微观、瞬时尺度上揭示了能量耗散的统计规律。内容将讨论远离平衡态时，能量流、信息流以及熵产生速率如何共同决定系统的动态演化路径。 --- 第三部分：光、物质与前沿器件 本部分聚焦于利用精密控制手段与物质相互作用，以及基于这些相互作用所开发的新型功能器件的原理。 7. 等离激元学与亚波长光子学 随着传统光学衍射极限的制约，研究人员开始探索利用金属或介电材料表面与光的耦合激发——等离激元（Plasmon）。本章详细介绍了表面等离激元激元（SPP）和局域表面等离激元（LSP）的电磁理论基础，以及如何通过纳米结构设计来实现对光的亚波长尺度的约束和引导。讨论了等离激元在增强光谱信号（如表面增强拉曼散射, SERS）以及在设计超快、超小型光电子集成电路中的应用潜力。 8. 介观系统中的输运现象 在微观与宏观的过渡尺度上，电子的波动性变得至关重要。本章研究了介观尺度下电荷、热量和自旋的输运机制。重点分析了量子隧穿效应在纳米结构中的实际表现，以及如何利用这些效应来设计新型传感器和低功耗电子元件。内容还会触及自旋电子学（Spintronics）的基本原理，特别是自旋霍尔效应和巨磁阻效应（GMR）背后的物理机制，探讨它们如何超越单纯的电荷传输，利用粒子的内在磁矩来存储和处理信息。 9. 实验方法的精度与校准 任何前沿研究都离不开高精度测量。本章并非介绍具体的测量技术，而是探讨现代科学实验对测量精度、误差分析和系统校准的基本要求和哲学思考。讨论了不确定性原理在实际测量中的体现，以及如何通过多重标准、参照物和定标技术来确保复杂实验数据的可靠性和可重复性。这部分内容强调了严谨的科学方法论在推动技术进步中的不可替代性。 --- 总结： 本书力求构建一座桥梁，连接理论物理学对自然界基本规律的抽象追求，与工程学对解决实际问题的创新实践。它关注的不是某个特定领域的成熟知识，而是那些充满活力、仍在快速发展的、需要跨界思维才能把握的科学前沿，为有志于探索未知领域的读者提供坚实的理论框架和广阔的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅仅满足于介绍物理学基本概念，更深入地探讨了这些概念的背后原理，并追溯了物理学发展的历史脉络。我发现书中对许多重要物理学家的贡献都给予了恰当的介绍，这让我不仅学习了知识，也了解了科学是如何一步步发展到今天的。我非常期待书中关于“近代物理”的部分，比如量子力学和相对论的内容。这些理论是现代科技的基石，我希望这本书能够用一种清晰且易于理解的方式来呈现这些前沿知识，并说明它们在现代工程中的具体应用，比如半导体技术、核能利用等。这本书的篇幅看上去很厚重，这说明其内容一定非常详实，我愿意花时间去深入研读，力求掌握其中的精髓。我也会留意书中是否有对物理学前沿研究的展望，这对我规划未来的学习方向非常有益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的目录结构非常清晰，让人一目了然。我快速浏览了一下，发现它涵盖了物理学的核心领域，从基础的运动学、动力学，到复杂的电磁场理论，再到热力学和统计物理。这种循序渐进的编排方式，对于我这样需要系统性学习的读者来说，无疑是极大的便利。我尤其对“波与光学”这一章充满了期待，因为光学在很多工程领域都有广泛的应用，比如光学仪器、激光技术等等。我希望书中能对光的波动性和粒子性有深入的探讨，并且能结合一些现代的光学技术来举例说明。另外，这本书的插图和图表质量也非常高，画面清晰，标注准确，这对于理解复杂的物理过程至关重要。我注意到书中还包含了不少引人入胜的案例研究，这些案例能够将抽象的物理原理与现实世界的工程问题联系起来，从而激发我的学习兴趣，并让我看到物理学在解决实际问题中的强大力量。希望这些案例能够真正做到“寓教于乐”，让我学得扎实，也学得有趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量都属上乘。书页的纸张厚实，不易透页，即使长时间翻阅，也不会感到疲劳。字迹清晰，排版紧凑但不拥挤，阅读起来非常舒适。我特别欣赏书中对公式和图表的处理方式，它们被放置在恰当的位置，与正文紧密结合，大大提高了阅读效率。我关注的重点在于它是否能够帮助我真正理解物理学。《现代理工科物理学》的作者显然在这方面下了很大的功夫，通过合理的逻辑安排和详实的论证，让复杂的物理概念变得易于理解。我还会去研究书中的习题，如果习题能够覆盖各种难度和题型，并且附带详细的解答或提示，那将是极大的帮助。对我而言，学好物理学的关键在于能够将理论知识应用到实际问题中，而书中丰富的例题和习题正是检验学习成果、提升解题能力的重要途径。希望这本书能够成为我学习物理道路上的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种非常专业且严谨的感觉，银灰色调搭配着简洁有力的字体，散发出浓厚的学术气息。拿到手中，纸张的质感也相当不错，厚实且不易泛黄，翻阅时手感也很舒适。虽然是英文原版，但考虑到是理工科物理学，我相信内容一定会非常扎实。我特别期待书中关于经典力学、电磁学和热力学部分的阐述，尤其是那些深入浅出的讲解方式，希望能帮助我更好地理解那些抽象的概念。我之前接触过一些物理学教材，有些过于晦涩难懂，有些又过于简化，缺乏深度。希望这本《现代理工科物理学》能够在这两者之间找到一个完美的平衡点，既能让我建立起扎实的理论基础，又能让我对物理学在工程实践中的应用有更深刻的认识。我最近正在准备一些重要的考试，如果这本书的例题和习题能够足够丰富且有代表性，那将对我备考起到至关重要的作用。我还会关注书中是否有最新的物理学进展，例如量子力学或者相对论在现代工程中的应用，这会是额外的一大惊喜。总体而言，这本书的外观和初步印象都非常令人满意，我对它寄予厚望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常值得称赞。作为一本英文原版教材，它的表达方式既严谨又流畅，没有过多的专业术语堆砌，使得即使是初学者也能相对容易地理解。我特别喜欢书中对概念的解释，往往会从不同的角度去阐述，并辅以形象的比喻，这极大地降低了理解难度。例如，在讲解牛顿定律时，书中不仅给出了数学公式，还引用了一些生活中的例子，比如车辆的运动、物体的碰撞，这些都让我能更直观地感受到物理原理的实际应用。我还会关注书中对数学工具的应用，物理学离不开数学，但有时候过多的数学推导会让人望而却步。希望这本书能够恰当地运用数学，既保证了严谨性，又不至于让读者迷失在公式的海洋里。另外，书中提供的在线资源，比如配套的视频讲解或模拟实验，如果能够有效利用，将是锦上添花，进一步巩固我的学习效果。