现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究：纪念《自然哲学之数学原理》发表300年（1687-1987 第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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查有梁 著

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• 牛顿力学
• 经典力学
• 科学史
• 物理学史
• 《自然哲学之数学原理》
• 科学研究
• 纪念出版
• 物理学
• 理论物理
• 科学普及

出版社： 四川教育出版社

ISBN：9787540864125

版次：2

商品编码：11532153

包装：平装

丛书名： 现代科学研究丛书

开本：16开

出版时间：2014-05-01

用纸：胶版纸

页数：337

正文语种：中文

内容简介

　　《现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究：纪念<自然哲学之数学原理>发表300年（1687-1987 第2版）》的第一版是为纪念牛顿的《自然哲学之数学原理》发表300周年而作。作者查有梁从数学、物理学、物理教学、科学哲学、科学方法、科学史六方面，对牛顿力学的横向方面进行了研究。第一章论述了非标准分析、切线坐标变换、圆锥曲线新论、力学与航天等；第二章推导出了包容牛顿引力定律的引斥力公式，探讨了〔能量·时空〕表述和量纲对称原理，对“惯性起源”提出了种种揣测；第三章概述了牛顿力学四种水平的教学结构，进而论述了相对论力学的教学结构；第四章阐述了从牛顿的力学自然观到现代辩证自然观的发展；第五章论述了牛顿力学的方法论、科学方法论的三种结构、现代物理的方法论原理；第六章具体论证了中国传统的科学同以牛顿力学为代表的近代西方科学之间，决没有不可逾越的鸿沟，并对中国近代科学落后的原因进行了历史剖析。
　　《现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究：纪念<自然哲学之数学原理>发表300年（1687-1987 第2版）》的第二版增加了四个附录。其一是引力定律的新研究；其二是不确定原理的新研究；其三是质量一信息的关系式与信息量子；其四是再读钱学森先生的三封来信。第二版的前言和后记，简述了本书的社会影响和知识创新点。

目录

第二版序言
序言
第一章 从牛顿微积分到非标准分析
1.1 非标准分析
1.2 切线坐标变换
1.3 圆锥曲线理论
1.4 切线坐标的应用
1.5 天体运行的公式
1.6 四类匀变直线运动

第二章 从牛顿引力论到引斥论
2.1 万有引力定律
2.2 引斥力公式
2.3 [力·时空]表述与[能量·时空]表述
2.4 量纲对称原理
2.5 惯性起源的揣测

第三章 从牛顿力学的教学到相对论力学教学
3.1 牛顿力学的教学结构
3.2 狭义相对论的结构
3.3 迈克尔孙-莫雷实验
3.4 洛伦兹变换
3.5 相对论运动学
3.6 相对论动力学
3.7 行星近日点旋转

第四章 从牛顿力学观到辩证自然观
4.1 物质-运动观
4.2 时间-空间观
4.3 有限-无限观
4.4 吸引-排斥观
4.5 因果-机遇观

第五章 从牛顿力学方法到现代物理方法
5.1 牛顿力学的方法
5.2 科学方法的结构
5.3 对立原理
5.4 对应原理
5.5 对称原理

第六章 从牛顿力学看中国传统科学
6.1 中国传统科学与西方科学
6.2 落下闳系统与托勒密系统
6.3 中国古代数理天文的启发性
6.4 从“缀术”求π到“缀术”推星
6.5 中国近代科学技术落后原因

附录
附录Ⅰ 引力定律的新研究
附录Ⅱ 不确定原理的新研究
附录Ⅲ 质量-信息关系式与信息量子
附录Ⅳ 再读钱学森先生的三封来信
参考文献
后记
第二版结语

现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究：纪念《自然哲学之数学原理》发表300年（1687-1987 第2版） （以下为《现代科学研究丛书》系列中其他卷册的简介，不涉及牛顿力学横向研究的具体内容） --- 卷册一：《量子场论前沿进展与实验验证》 核心内容概述： 本书聚焦于二十世纪后半叶以来，量子场论（Quantum Field Theory, QFT）在理论构建与实验检验方面的最新突破与前沿探索。全书系统梳理了标准模型（Standard Model）的成功基础，并深入剖析了超越标准模型（Beyond the Standard Model, BSM）的各种理论框架。 第一部分：标准模型的深化与挑战 详细探讨了量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD）的精确计算方法，包括微扰论在高阶修正中的应用，以及非微扰方法的必要性。特别关注了夸克-胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma, QGP）的实验研究成果，以及在重离子对撞实验中如何验证 QCD 的基本假设。对希格斯玻色子（Higgs Boson）的发现及其性质的精细测量进行了全面回顾，探讨了其与基本费米子耦合的精确值，以及对电弱对称性破缺机制的进一步理解。 第二部分：超越标准模型的理论探索 本书花费大量篇幅探讨了解决标准模型遗留问题的理论方向。其中包括： 1. 超对称理论（Supersymmetry, SUSY）： 对MSSM（最小超对称标准模型）及其扩展模型进行了深入分析，讨论了中微子质量的引入机制（如跷跷板机制）以及潜在的超对称粒子信号的搜寻策略。重点分析了对标量夸克和超轻子质量尺度的限制。 2. 引力与量子化的尝试： 详细介绍了弦理论（String Theory）的最新进展，特别是AdS/CFT对偶在理解强耦合场论中的应用。探讨了圈量子引力（Loop Quantum Gravity）在时空微观结构描述上的尝试及其与标准模型费米子的兼容性问题。 3. 暗物质与暗能量的场论描述： 分析了基于有效场论（Effective Field Theory）的暗物质候选者模型，如轴子（Axion）和WIMP（弱相互作用重粒子）的理论预测。对于暗能量，则侧重于探讨标量场（如Quintessence）模型在宇宙学背景下的动力学行为。 第三部分：前沿实验技术的驱动 最后，本书结合大型强子对撞机（LHC）的高能数据分析，以及未来对撞机（如IHC, FCC）的规划，阐述了下一代实验如何为量子场论的精确检验提供关键数据。同时，对低能精密测量（如μ子g-2的异常值）的理论意义进行了深入解读，指出这些微小偏差可能预示着新的相互作用的存在。 读者对象： 理论物理、高能物理、粒子物理及相关交叉学科的研究人员、博士生及资深本科生。 --- 卷册二：《经典流体力学的非线性动力学与湍流理论》 核心内容概述： 本卷集结了自二十世纪中期以来，经典流体力学领域在非线性现象、复杂系统行为以及湍流结构解析方面取得的里程碑性进展。本书侧重于纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations, N-S）的深层数学结构和其在自然界中的涌现行为。 第一部分：涡旋动力学与拓扑结构 系统回顾了二维和三维流体中涡旋（Vortices）的形成、相互作用与稳定性分析。重点介绍了涡旋拓扑不变量（如环量、磁链）在理想流体（如超流体和磁流体）中的作用。深入探讨了霍夫菲尔德-泰勒流（Hofmeister-Taylor Flow）的稳定性分析，以及非线性波叠加引起的复杂模式。内容涵盖了欧拉方程（Euler Equations）在特定初始条件下的精确解，以及湍流中的“涡量瀑布”机制。 第二部分：湍流理论的经典与现代路径 本书将湍流研究分为宏观统计描述和微观结构分析两大块。 1. 统计理论的重塑： 详细阐述了科尔莫戈罗夫的 K41 理论（四分之一维度的谱定律）及其局限性。随后，深入讲解了安松-雅科夫列夫（Kolmogorov-Yaglom）的两点及多点相关函数理论，以及对耗散区（Kolmogorov’s dissipation range）内结构函数的修正。 2. 拉格朗日观点的引入： 分析了拉格朗日湍流追踪技术（Lagrangian Turbulence Tracking）在揭示粒子轨迹随机性和有限时间尺度相关性方面的应用。探讨了“快慢分离”理论在描述湍流中的非均匀性问题。 3. 间歇性与结构函数修正： 重点讨论了湍流中固有的间歇性（Intermittency）现象，并详细分析了多重对数修正（Multi-fractal corrections）如何改进对高阶结构函数的预测。 第三部分：数值方法与复杂系统关联 本书论述了直接数值模拟（DNS）在验证理论模型中的作用，并概述了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型和大涡模拟（LES）的最新进展，特别关注了各向异性湍流中的亚网格尺度（Subgrid-Scale, SGS）模型的改进。最后，探讨了流体力学中的混沌特性，如洛伦兹系统（Lorenz System）的吸引子结构，以及如何将其概念推广到更复杂的边界层湍流问题中。 读者对象： 经典力学、应用数学、空气动力学、海洋动力学及计算物理等领域的研究人员和工程技术人员。 --- 卷册三：《统计物理学的相变与临界现象》 核心内容概述： 本卷聚焦于统计力学领域中，描述物质宏观性质如何由微观相互作用涌现出来的核心问题：相变（Phase Transitions）与临界现象（Critical Phenomena）。本书旨在为读者提供一个从经典统计力学到现代重整化群理论的完整知识体系。 第一部分：经典与近似理论的建立 详细回顾了范德华（Van der Waals）方程在描述气液相变中的地位，以及伊辛模型（Ising Model）在低维和高维近似下的精确解与平均场理论（Mean Field Theory, MFT）的结果。重点分析了 MFT 在预测临界指数时的局限性，并引入了贝蒂-帕布斯（Bethe-Peierls）近似来改善结果。 第二部分：重整化群方法的兴起与应用 本书的核心内容集中在对重整化群（Renormalization Group, RG）理论的深入解析。 1. Kadanoff 块自旋重整化群： 详述了 Kadanoff 观点，即通过空间尺度变换来确定系统的有效哈密顿量，从而系统地演化出固定点（Fixed Points）和流线（Flows）。 2. Wilson 的渐近重整化群： 全面介绍了 Kenneth Wilson 对临界现象的革命性贡献。详细阐述了如何通过引入一个截止尺度 $Lambda$ 来定义一个“有效理论”，并推导出如何将高能自由度“积分”出去，从而得到低能有效理论的演化方程（RG方程）。重点分析了固定点如何决定临界指数，解释了临界指数的普适性（Universality Class）。 第三部分：临界现象的几何与拓扑描述 探讨了在临界点附近涨落的特性。分析了蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulations）在抽取临界构型和计算关联长度方面的关键技术。此外，还引入了相关的场论工具，如利用二维伊辛模型的共形场论（Conformal Field Theory, CFT）来精确计算临界指数，以及探讨了拓扑相变，如二维X-Y模型的Kosterlitz-Thouless (KT) 相变。 第四部分：复杂系统中的相变 将相变概念推广到非平衡系统和复杂网络。讨论了在非平衡态下如何定义“有效温度”和“有效哈密顿量”，并分析了在交通流、感染病模型（如SIR模型）中观察到的相变行为。 读者对象： 统计物理学、凝聚态物理学、理论化学及需要应用复杂系统分析工具的研究人员。 --- 卷册四：《经典电动力学的微分几何基础与规范场论的雏形》 核心内容概述： 本书旨在弥合经典电动力学（Classical Electrodynamics, CED）与现代规范场论之间的理论鸿沟。全书以微分几何的语言重新构建麦克斯韦方程组，并追溯电磁场规范不变性如何预示了量子场论中的规范原理。 第一部分：微分几何在物理学中的应用 详细介绍了流形（Manifolds）、张量分析（Tensor Analysis）和微分形式（Differential Forms）的基础知识。将电磁势 $A_mu$ 和场强 $F_{mu u}$ 统一表示为一次微分形式 $mathbf{F} = dmathbf{A}$。通过外微分算子 $d$ 和霍奇对偶 ，简洁而优雅地重写了无源条件下的麦克斯韦方程组（$ abla cdot mathbf{B} = 0$ 和 $ abla imes mathbf{E} = - partial mathbf{B} / partial t$）。 第二部分：规范不变性与拉格朗日量 深入探讨了电磁场的规范不变性（Gauge Invariance）在经典层面的物理意义。构建了基于规范不变性的电磁场拉格朗日密度，并导出洛伦兹规范和库仑规范下的特定场方程解。讨论了规范选择对物理可观测量的独立性，并解释了电磁场中“虚粒子”（如规范玻色子）在经典类比中的体现。 第三部分：相对论性电动力学与协变性 系统回顾了狭义相对论如何自然地统一电场和磁场。重点分析了洛伦兹变换如何作用于四维电磁场张量 $F^{mu u}$，并讨论了具有质量的电磁场（如德拜-休克尔理论中的有限范围电磁场）在协变形式下的修正。 第四部分：从经典到现代规范理论的过渡 本书最后探讨了早期尝试将引力与电磁场统一的理论（如卡鲁扎-克莱因理论的早期形态），以及如何将电荷的局域规范变换概念推广到更一般的内部对称群上。分析了经典电动力学作为 $U(1)$ 规范场论的最小实例，为理解杨-米尔斯理论（Yang-Mills Theory）的结构奠定了必要的数学和物理直觉基础。 读者对象： 经典场论、理论物理、数学物理、相对论及研究生级别的电动力学课程学生。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本书的时候，我并没有立刻沉浸其中。毕竟，“牛顿力学”这个词汇，在我学生时代的印象里，总是与“经典”、“基础”甚至“陈旧”联系在一起。然而，《现代科学研究丛书》这个系列名称，以及“横向研究”和“纪念《自然哲学之数学原理》发表300年”这样充满学术气息的副标题，让我产生了强烈的求知欲。我不是一个物理学专业的学生，对《自然哲学之数学原理》原文也只是一知半解。但我一直相信，伟大的科学理论不仅仅是知识的积累，更是人类认识世界方式的一次飞跃。因此，我非常期待这本书能够超越单纯的理论阐述，去探讨牛顿力学是如何在历史的长河中“横向”地拓展其影响的。比如，它如何与当时的哲学思想发生碰撞？在工业革命中扮演了怎样的角色？又是如何孕育了后来的科学方法论？我更关注的是，这本书能否帮助我理解，尽管相对论和量子力学在某些层面已经超越了牛顿力学，但为什么牛顿力学在今天依然具有如此重要的地位？它在宏观低速世界中的普适性，以及作为理解更复杂理论的基石，它的价值体现在哪里？我希望这本书能够用一种不那么学院派的语言，但又足够深刻的方式，来解答我的这些疑问，让我能够重新审视这位科学巨匠的伟大遗产，并理解它在现代科学体系中是如何被“传承”和“转化”的。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本《现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究》的书名时，脑海中立刻涌现出许多关于科学史和物理学前沿的疑问。我并非物理学专业出身，但一直对科学的演进过程及其对人类思想的深远影响抱有浓厚的兴趣。牛顿的《自然哲学之数学原理》无疑是科学史上的一座里程碑，但要真正理解其伟大之处，并将其置于现代科学的宏大图景中进行审视，并非易事。这本书的“横向研究”概念，对我来说是一个非常新颖且吸引人的切入点。我期待它能够超越对牛顿力学概念本身的简单阐述，而是去探索它与其他科学领域、哲学思想，甚至社会文化之间的联系和互动。纪念《自然哲学之数学原理》发表300年这个副标题，也让我猜测这本书会从一个历史的纵深感出发，去回顾和评价牛顿力学在人类科学发展史上的地位。我尤其好奇的是，在相对论和量子力学已经深刻改变了我们对时空和物质的理解之后，牛顿力学在今天依然有着怎样的“生命力”？它在工程学、天文学等实际应用领域是否仍然扮演着不可替代的角色？这本书是否有能力将这些看似“过时”的经典理论，与现代科学的最新进展联系起来，展示出一种连续性和继承性，抑或是一种深刻的断裂与超越？我期待它能提供一种独特的视角，让我能够更全面、更深刻地理解牛顿力学的价值所在，以及它对整个科学体系的深远塑造。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字本身就勾起了我浓厚的兴趣。“现代科学研究丛书”的定位，让我觉得这是一本严肃的学术著作，而“牛顿力学的横向研究”这个主题，则让我眼前一亮。我一直以来都对科学理论的发展史充满了好奇，尤其是像牛顿力学这样 foundational 的理论，是如何在历史的长河中不断演变，并与其他学科相互影响的。副标题“纪念《自然哲学之数学原理》发表300年（1687-1987）”，更是增添了一层历史的厚重感，让我期待这本书能够从一个长远的视角来审视牛顿力学的影响力。我特别在意“横向研究”这几个字，这暗示着作者可能不会仅仅沿着牛顿力学自身发展的纵向线索去梳理，而是会将其置于更广阔的背景下进行探讨。例如，牛顿力学是如何与当时的哲学思想、数学发展、甚至是社会变革相互激荡的？它又是如何为后来的科学革命奠定基础，并影响了我们对宇宙的根本认知？我希望这本书能够帮助我理解，牛顿力学并非孤立存在，而是与人类文明的发展紧密相连。同时，作为一本“第2版”，我也期待它能够包含最新的学术观点和研究成果，对牛顿力学在现代科学中的地位和影响进行更深入、更全面的分析，或许还能解答一些关于经典力学局限性以及其在当代科学研究中依然不可或缺的价值等问题。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本《现代科学研究丛书·牛顿力学的横向研究》时，脑海中浮现的并非一本枯燥的教科书，而是一场穿越时空的科学对话。书名中的“横向研究”几个字，仿佛一把钥匙，开启了我对牛顿力学更深层次的探求。我一直以来都对科学史的演进充满兴趣，而牛顿的《自然哲学之数学原理》无疑是人类思想史上的一座丰碑。然而，即便是如此伟大的著作，它所处的时代背景、它与其他学科的相互作用，以及它在后世的衍变和影响，却常常被我们忽略。这本书正是从这个“横向”的角度，打破了对牛顿力学孤立的解读，试图将其置于一个更宏大的图景中进行审视。我尤其好奇的是，作者是如何处理“纪念《自然哲学之数学原理》发表300年”这个主题的。是在回顾其历史意义的基础上，更侧重于探讨牛顿力学如何渗透到后来的物理学、天文学、工程学甚至哲学思想中？还是通过对比和反思，展现牛顿力学在面对相对论和量子力学等新理论时的局限性与超越性？我希望这本书能提供一种新的理解方式，不是简单地罗列事实，而是通过深入的分析，揭示出牛顿力学背后蕴含的深刻的科学方法论和哲学思想，是如何在长达三个世纪的时间里，不断地被人们继承、发展、挑战和重新诠释的。这本书的“第2版”也暗示了它经过了时间的检验和内容的完善，这让我对它的价值有了更高的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名就透着一股子严谨和厚重感，“现代科学研究丛书”的定位，加上“牛顿力学的横向研究”，以及纪念《自然哲学之数学原理》发表300年的副标题，还有“第2版”的标识，这一切都预示着这是一本不寻常的书，非同一般的科普读物，更像是一部学术专著的导读或者深化研究的起点。我当初是因为对牛顿力学的历史发展和其在现代科学中的地位产生强烈好奇而购入的。读《自然哲学之数学原理》原文对我来说是一项艰巨的任务，即使是精炼过的译本，其数学形式和逻辑推演也相当烧脑。因此，我期待这本书能够像一位经验丰富的向导，带着我在牛顿力学的广袤领域里进行一次“横向”的探险。这里的“横向”二字尤其吸引我，它暗示着这本书可能不会拘泥于牛顿力学自身的发展脉络，而是会将其置于更广阔的科学史、哲学史乃至社会文化背景下去审视，去探讨牛顿力学是如何与其他学科相互影响，又是如何深刻地塑造了我们对世界的认知。300年的跨度，本身就是一个巨大的历史维度，在这段漫长的时间里，牛顿力学无疑经历了一系列的挑战、修正、拓展，甚至在某些领域被更先进的理论所取代。这本书能否清晰地梳理出这些演变的过程，并且点明牛顿力学在现代科学中的“剩余价值”和“深远影响”，是我最为期待的部分。同时，作为一本面向“现代科学研究”的丛书，它应该能够连接牛顿力学与20世纪乃至21世纪的物理学前沿，比如相对论、量子力学是如何在某种意义上“继承”或“颠覆”了牛顿的经典框架的。我希望它能以一种启发性的方式，为我打开一扇新的视角，去理解科学的进步是如何层层递进，又充满着革命性的飞跃。