写给未来工程师的物理书（2021版）

　　本书稿用系统化的方法将几大物理学理论（牛顿力学、电磁学、热力学、相对论、量子理论）融为一个有机整体。对于上述每个物理学理论，又通过串联其内在思想、核心内容和发展脉络构成体系，并以图示化方式呈现出来。同时，抓住各个物理学理论发展过程中关键创新环节，详细剖析了物理学各个理论发展阶段中、诸多具有里程碑意义的重大创新及其背后的发现过程、关键细节和科学精神，从而打通理论突破的关键路径，激发读者创新精神、创新意识的培养。在保持理论体系相对完整的前提下，对每一个物理理论的介绍都做到具有各自的特色，这些特色体现在对整体结构、演进逻辑、内外部联系以及核心内容的理解上，助力年轻一代更深入地了解物理学理论，助力他们跨过近现代物理的门槛。在每一部分还结合物理内容开展科学精神、科学思想、科学方法的分析，在学习知识的同时，培养科学、工程、思维素养。另外，本文稿注重把马克思主义哲学和物理学密切结合，利用哲学的高度降低物理学理论的难度，同时，利用物理学对马克思主义哲学的支撑，助力青年一代科学世界观和方法论的形成。除理论外，本书稿还重视理论和应用的结合，特别是对物理学应用成果和热点领域的介绍，重点介绍了量子技术、现代宇宙学与天体物理、电磁波应用等方向的内容。

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目录

绪论... 001

0.1物理学的研究内容... 003

0.2物理学是最接近物质世界基本问题和规律的自然学科... 006

0.3物理学是推动历次技术革命和生产力变革的底层驱动力和基础支撑... 007

0.4物理学与现代人的认知空间... 012

0.5物理学与哲学... 015

0.6物理学与科学素养... 018

0.7开启物理学这扇窗... 019

第1章 牛顿力学... 020

1.1物理学的基石——牛顿力学... 020

1.2伽利略的贡献... 023

1.3科学上的牛顿革命... 034

1.4集大成的牛顿力学... 037

1.5牛顿力学与科学精神、科学思想、科学方法... 061

1.6牛顿力学与数学... 067

1.7牛顿力学的局限性... 074

1.8 牛顿力学后续的发展... 075

1.9牛顿力学与人文思想进步... 077

第2章 经典电磁学... 079

2.1概述... 079

2.2电磁学理论之一翼——简洁优美的麦克斯韦方程组... 085

2.3电磁场理论之另一翼——洛伦兹力公式... 136

2.4电子发现过程的剖析... 140

2.5从狭义相对论、量子理论“反向”看电磁学理论... 145

2.6电磁场理论应用于大自然的生动案例——地磁场及其作用... 147

第3章 相对论... 160

3.1概述... 160

3.2狭义相对论... 166

3.3广义相对论... 183

3.4广义相对论在宇宙学和天体物理学上的应用... 198

3.5相对论和量子理论... 216

第4章 量子理论... 219

4.1概述... 219

4.2开天辟地，初试锋芒... 224

4.3发展孕育，承前启后... 233

4.4创立理论，各具特色... 246

4.5粒子世界，探索统一... 257

第5章 热力学... 289

5.1概述... 289

5.2基本概念原理层面... 293

5.3理想气体模型层面... 302

5.4热力学扩展拓广层面... 309

5.5哲学思考... 329

第6章 从量子力学理论到量子技术... 332

6.1量子特性... 334

6.2量子计算机及相关方向... 344

6.3量子通信... 369

6.4量子精密测量与量子传感... 397

后记... 403

致谢     410