定性与半定量物理学-教辅教材-文化科教-太极之巅书单号

书刊介绍

内容简介

《定性与半定量物理学(第2版)》是北京大学物理系赵凯华教授在选修课讲义基础上编写的，全文曾在《大学物理》杂志(1988年第10期到1990年12期)刊载，深受广大读者欢迎。经作者增补修改后汇集出版。第一版出版于1991年，根据科学的最新发展，在第二版中某些章节做了较大的修改和补充。

赵凯华教授在书中把基础物理知识生动地、巧妙地与当今物理学前沿如粒子物理、生物物理、天体物理、对称性分形等等新鲜概念与课题结合起来，与物理学思想、方法及其历史发展结合起来，古今纵横、上下环宇，格调清新、启人心智，是物理爱好者和师生们不可多得的参考资料，也有利于物理教学改革的探索。

本书内容有绪论及对称性原理、量纲分析、数量级估计、自然界的物理学等四章，并有较丰富的例题。

《定性与半定量物理学(第2版)》可作为各类高等学校本科和专科物理专业及学习物理课程的其他理工农医专业大学生、研究生、有关教学或科研人员的参考读物，也可供中专、中学教师及物理爱好者阅读或作进修之用。

作品目录

绪论
第一章对称性和对称自发破缺
§1.对称性的概念源于生活
§2.什么是对称性？
§3.各种对称性
3.1 镜像对称性
3.2 转动与平移
3.3 标度对称性
3.4 时间平移和反演
3.5 置换对称性
3.6 联合变换下的对称性
§4.对称性原理及其应用
4.1 因果关系和对称性原理
4.2 电磁学中对称性原理的应用
4.3 原因不能唯一确定结果时的对称性原理
§5.宇称不守恒与CPT变换
5.1 马赫的困惑
5.2 宇称不守恒
5.3 CP守恒与破坏
5.4 麦克斯韦方程的C、P、T对称性
§6.对称性自发破缺的概念和实例
6.1 什么是对称性的自发破缺?
6.2 力学中对称性破缺的实例
6.3 朗道二级相变理论
6.4 宇宙早期的真空相变与暴胀
6.5 耗散结构
6.6 一个蚁群觅食模型与自发涌现效应
6.7 时钟对称破缺与报酬递增律经济理论
§7.重子一反重子的不对称
7.1 重子一反重子不对称及其可能的解释
7.2 质子衰变的实验检验
7.3 阿尔法磁谱仪
§8.生物界的左右不对称性
8.1 巴斯德的发现
8.2 生物分子的手性
8.3 生物分子的手性起源问题
§9.对称性意味着不可分辨性
参考文献
第二章量纲分析和标度律
§1.量纲分析基本原理及例题
1.1 Ⅱ定理
1.2 例题
§2.量纲法的进一步讨论
2.1 单位制中基本量个数的多寡有什么影响？
2.2 物理方程中常量的压缩与恢复
§3.模拟试验与物理相似性原理
3.1 流体的相似性原理之一——管道流动问题
3.2 流体的相似性原理之二——运动物体受阻问题
3.3 静力学模拟的相似性原理
3.4 原子弹爆炸火球
§4.生物界的标度律
4.1 大人国、小人国的比喻
4.2 单一特征长度的标度律
4.3 圆柱的标度律
§5.生长的标度律与自组织
5.1 生长的标度律
5.2 斐波那契数列与黄金分割
5.3 植物的花序与斐波那契数列
5.4 植物的叶序与黄金分割
参考文献
第三章数量级估计
§1.物理世界的层次和基本物理常量
§2.原子
§3.原子核
§4.分子和化学键
4.1 氢分子
4.2 共价键的饱和性和方向性
4.3 共价键结合能
4.4 离子键
4.5 金属键
4.6 范德瓦耳斯键
4.7 氢键
4.8 分子的振动、转动和电子能级
§5.物性
5.1 固体和液体的密度与原子间隔
5.2 固体的弹性模量与液体的压缩性
5.3 熔解与汽化
5.4 液体的表面张力
5.5 渗透压
5.6 固体的热膨胀系数
§6.地球、太阳和月亮
参考文献
第四章自然界的物理学
§1.人类生存的环境
1.1 大气
1.2 海洋和潮汐
1.3 地球的内部结构
1.4 地球的辐射收支
§2.太阳系
2.1 类地行星
2.2 类木行星
2.3 小星体带
2.4 矮行星
2.5 彗星
§3.恒星和其它天体
3.1 恒星
3.2 白矮星、中子星和超新星爆发
3.3 黑洞
3.4 类星体和红移
§4.宇宙
4.1 从哥白尼原理到哈勃定律
4.2 大爆炸宇宙模型
4.3 广义相对论宇宙动力学
4.4 为什么宇宙曾经暴胀?
4.5 ACDM模型
4.6 “热寂说”的终结
参考文献
· · · · · ·

精彩摘录

圆棒弯曲时内力矩与半径的关系。解：用量纲法来分析，内力矩M的量纲为[M_内]=ML^2T^-2杨氏模量的量纲为[Y]=ML^-1T^-2由此不难看出Π_1=M_内/Yr³是个无量纲量。另一个无量纲的量就是Π_2=r/R.按照Π定理，我们有L_内=Yr³Φ(r/R)按胡克定律，M_内∝Δl/l=r/R，故应取Φ∝r/R，于是得M_内∝Yr^4/R即内力矩正比于圆棒半径的四次方。理论计算表明，上式中的比例系数是π/4，即M_内=πYr^4/4R.

——引自章节：1.2例题

为了方便，我们假定这些大人和小人的几何线度都与正常人差一个数量级，但同为在地球上生活的血肉之躯，体内的成分和物理、化学过程都是相似的。首先探讨一下大人国的公民。设身体的平均密度与我们相同，从而他们的体重∝l^3，而骨骼的截面积∝l^2，因此单位截面上承担的静态负荷∝l，即等于我们的10倍。运动使骨骼增加另一部分负荷，除重力外，运动时受到的惯性力正比于加速度。按《游记》书中描写，在大人国里的生活节奏与我们差不多，故一切速度和加速度，从而动态负荷又大了10倍，即在单位骨截面上承担的负荷可能等于我们的100倍。所以大人国里的公民决不敢作稍微剧烈一点的动作，否则他们骨折的可能性比我们大100倍。从高度跌下来时，重力∝mg∝l^3，而空气阻力∝面积∝l^2，故最后达到的极限速度∝l，对大人国的公民来说，也大了10倍，即重力对他们的威胁比我们大得多。与此相反，小人国里的公民在这一点上是享有优越性的，他们在剧烈的运动中骨折的危险比我们小100倍，重力给他们带来的威胁也要小得多。《游记》中描写，小人国中有一人仓惶地从躺着的格列佛的腰部往下跳，竟鉄伤了。其实、哪怕他从站着的格列佛的肩膀上跳下来，也不会受伤虽然按比例，这高度相当他们的几层楼。正像我们的一只老鼠从天花板上跌落一样，不是什么危险也没有吗?然而，小人国里的公民也有自己的苦恼。我们的体温是恒定的(37°C)，与周围的环境保持一定的温差△T、按照牛顿冷却定律，单位时间从体表散失的热量正比于皮肤的面积(∝l^2)和△T，这要靠体内发生的热量来补偿，这热量正比于体重或体积(∝l^3)。可见，与自身的体重相比，小人国里的公民必须摄入比我们大10倍发热量的食物。此外，按行射公式计算，眼睛最小分辨角的理论极限∝λ/D，这里λ是可见光的波长，D为瞳孔的直径。可见，小人国公民的最小分辨角比我们大10倍。假定他们的明视距离比我们的小...

——引自第82页