人文物理

前言

　　21世紀是高新科技高速發(fā)展的世紀，這對高等院校的人才培養(yǎng)提出了新的要求。新世紀的年輕一代應(yīng)不但是各行各業(yè)的行家，而且具有廣博的知識、完善的人格修養(yǎng)，能夠負責(zé)任、有遠見。美國著名科學(xué)家拉比說：“只有把科學(xué)和人文科學(xué)融為一體，我們才能期望達到我們的時代和我們這一代人相稱的智慧的頂點。”　　但在很長時期，人們把自然科學(xué)與人文科學(xué)分裂和對立了起來：理工科學(xué)生不學(xué)哲學(xué)、文學(xué)、藝術(shù)、法律等文科課程，人文學(xué)科學(xué)生則不學(xué)物理、化學(xué)、生物等理科課程。這樣做的后果是大學(xué)生都存在一定的知識缺漏，缺乏創(chuàng)新能力，影響了他們的潛能發(fā)揮?！　‖F(xiàn)實告訴我們，要改善我們的社會，就必須改善和提高人類的全面素質(zhì)?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展要求高素質(zhì)創(chuàng)新人才，不僅要“?！?，還需要“博”?！安辈恢皇侵冈凇拔摹焙汀袄怼眱?nèi)部，而且要有廣闊的視野，還要“文理相通”。最好的途徑是在大學(xué)校園里把科學(xué)文化和人文文化重新加以彌合。

內(nèi)容概要

本書針對人文學(xué)科學(xué)生的特點，按物理學(xué)發(fā)展順序介紹物理學(xué)各分支理論建立與發(fā)展的過程，并以定性半定量的方式，用簡單明晰的形式給出物理學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律，同時介紹了物理學(xué)對人類文明的貢獻。在介紹重大的物理事件和物理發(fā)現(xiàn)時，還介紹了物理學(xué)家的哲學(xué)思想和科研方法、高尚品德。    本書可作為高等院校人文學(xué)科通識課教材，也可供高等院校理工科學(xué)生了解物理學(xué)發(fā)展的歷史，社會人士也可從中了解到許多物理學(xué)基礎(chǔ)知識。

書籍目錄

前言緒論  一、物理學(xué)對人類文明的貢獻  二、學(xué)習(xí)物理學(xué)的重要性  三、物理學(xué)與人文科學(xué)的關(guān)系  四、人文學(xué)科學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義第1章  古代物理學(xué)概要  1.1  中國古代的物理學(xué)    1.1.1  中國古代物理學(xué)的發(fā)展概況    1.1.2  物質(zhì)本原思想    1.1.3  中國古代物理學(xué)的成就  1.2  西方古代物理學(xué)的成就    1.2.1  西方古代的自然哲學(xué)觀    1.2.2  西方古代的物理學(xué)成就  思考與練習(xí)第2章  經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展及其對人類文明的貢獻  2.1  經(jīng)典力學(xué)的初創(chuàng)    2.1.1  哥白尼創(chuàng)立“日心說”    2.1.2  開普勒發(fā)現(xiàn)行星三定律    2.1.3  伽利略開創(chuàng)經(jīng)典力學(xué)的研究方法  2.2  牛頓建立經(jīng)典力學(xué)體系    2.2.1  牛頓及其科學(xué)成就    2.2.2  牛頓運動定律及其重要意義    2.2.3  發(fā)現(xiàn)萬有引力定律    2.2.4  牛頓的自然哲學(xué)思想和科學(xué)研究方法    2.2.5  牛頓及經(jīng)典力學(xué)的局限性  2.3  經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容    2.3.1  物體運動的描述    2.3.2  運動的守恒定律    2.3.3  剛體運動的規(guī)律    2.3.4  流體運動的規(guī)律  思考與練習(xí)第3章  波動學(xué)及其對人類文明的貢獻  3.1  機械振動    3.1.1  機械振動的描述    3.1.2  簡諧振動的能量    3.1.3  簡諧振動的疊加    3.1.4  阻尼振動  受迫振動  共振  3.2  機械振動的傳播——機械波    3.2.1  波動的描述    3.2.2  惠更斯原理    3.2.3  波的疊加  3.3  聲波和超聲波    3.3.1  聲波的基本參數(shù)    3.3.2  多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用    3.3.3  超聲、次聲和噪聲  思考與練習(xí)第4章  電磁學(xué)的發(fā)展及其對人類文明的貢獻  4.1  靜電現(xiàn)象及其規(guī)律    4.1.1  對靜電現(xiàn)象的認識過程    4.1.2  兩種電荷及其相互作用力    4.1.3  電場及其描述    4.1.4  靜電場的高斯定理和環(huán)流定理  4.2  靜電場對物質(zhì)的作用    4.2.1  靜電感應(yīng)    4.2.2  電介質(zhì)的極化  4.3  生物電現(xiàn)象  4.4  電流及其磁效應(yīng)    4.4.1  電流及其產(chǎn)生條件    4.4.2  奧斯特的偉大發(fā)現(xiàn)    4.4.3  安培對電流磁效應(yīng)的深入研究    4.4.4  電流的磁場    4.4.5  穩(wěn)恒磁場的高斯定理和環(huán)流定理    4.4.6  磁場對電流的作用    4.4.7  磁介質(zhì)    4.4.8  巨磁電阻材料  4.5  電磁感應(yīng)    4.5.1  電磁感應(yīng)現(xiàn)象    4.5.2  動生電動勢與感生電動勢    4.5.3  渦電流及其典型效應(yīng)  4.6  電磁場與電磁波    4.6.1  麥克斯韋的創(chuàng)新見解    4.6.2  電磁波的產(chǎn)生、傳播及其應(yīng)用  思考與練習(xí)第5章  光學(xué)的發(fā)展及其對人類文明的貢獻  5.1  幾何光學(xué)的基本規(guī)律    5.1.1  光的反射和折射    5.1.2  全反射與光纖    5.1.3  球面反射和球面折射    5.1.4  透鏡及光學(xué)儀器    5.1.5  光學(xué)儀器  5.2  光的波動性    5.2.1  光的微粒說與波動說之爭    5.2.2  光的干涉    5.2.3  光的衍射    5.2.4  光的偏振  5.3  光的發(fā)射和吸收    5.3.1  光的發(fā)射    5.3.2  光的吸收和散射    5.3.3  光譜學(xué)簡介  思考與練習(xí)第6章  熱學(xué)的發(fā)展及其對人類文明的貢獻  6.1  熱學(xué)概述  6.2  熱學(xué)的早期研究    6.2.1  熱現(xiàn)象的描述    6.2.2  溫度的概念    6.2.3  理想氣體狀態(tài)方程    6.2.4  邁耶的發(fā)現(xiàn)    6.2.5  焦耳的熱功當(dāng)量實驗  6.3  熱力學(xué)第一定律    6.3.1  熱力學(xué)的基本概念    6.3.2  熱力學(xué)第一定律與第一類永動機    6.3.3  理想氣體的幾個特殊熱力學(xué)過程  6.4  熱力學(xué)第二定律與熱機    6.4.1  熱機的誕生及其效率    6.4.2  卡諾熱機和卡諾定理    6.4.3  熱力學(xué)第二定律    6.4.4  可逆過程和可逆循環(huán)  6.5  熵增加原理及其意義    6.5.1  熵的概念的提出    6.5.2  熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義    6.5.3  熵增加原理與熱寂說  思考與練習(xí)第7章  X射線、電子、放射性三大發(fā)現(xiàn)對人類文明的貢獻  7.1  X射線的發(fā)現(xiàn)    7.1.1  關(guān)于陰極射線本性的爭論    7.1.2  倫琴發(fā)現(xiàn)X射線    7.1.3  X射線的本性和應(yīng)用  7.2  貝可勒爾發(fā)現(xiàn)放射性    7.2.1  貝可勒爾的意外發(fā)現(xiàn)    7.2.2  居里夫人的新的突破    7.2.3  原子核及其放射性  7.3  湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子  思考與練習(xí)第8章  狹義相對論的時空觀與現(xiàn)代科技  8.1  牛頓力學(xué)的絕對時空觀    8.1.1  伽利略變換    8.1.2  牛頓力學(xué)的絕對時空觀    8.1.3  牛頓力學(xué)的相對性原理    8.1.4  電磁學(xué)與牛頓力學(xué)的相對性原理  8.2  狹義相對論產(chǎn)生的歷史背景    8.2.1  牛頓力學(xué)的局限性    8.2.2  尋找以太無結(jié)果    8.2.3  修改麥克斯韋電磁理論的嘗試——發(fā)射理論  8.3  狹義相對論的基本原理    8.3.1  愛因斯坦生平與科學(xué)成就    8.3.2  提出狹義相對論的科學(xué)背景    8.3.3  狹義相對論的基本原理    8.3.4  洛倫茲變換  8.4  狹義相對論的時空觀    8.4.1  時序的相對性和因果律    8.4.2  時間膨脹    8.4.3  長度收縮    8.4.4  雙生子佯謬    8.4.5  洛倫茲速度變換  8.5  相對論的質(zhì)速質(zhì)能關(guān)系    8.5.1  質(zhì)速關(guān)系    8.5.2  質(zhì)能關(guān)系    8.5.3  質(zhì)能關(guān)系的應(yīng)用—一原子能  思考與練習(xí)第9章  量子論的物質(zhì)觀與現(xiàn)代科技  9.1  量子論產(chǎn)生的背景    9.1.1  黑體輻射定律    9.1.2  普朗克能量子假說  9.2  愛因斯坦的光子假設(shè)    9.2.1  光電效應(yīng)現(xiàn)象    9.2.2  愛因斯坦的光子假設(shè)    9.2.3  康普頓效應(yīng)  9.3  玻爾的氫原子量子論    9.3.1  原子的有核模型    9.3.2  氫原子光譜的實驗規(guī)律    9.3.3  玻爾的氫原子理論    9.3.4  玻爾理論的驗證——弗蘭克-赫茲實驗    9.3.5  對玻爾原子理論的評價  9.4  物質(zhì)波    9.4.1  物質(zhì)波提出的背景    9.4.2  德布羅意關(guān)系式    9.4.3  德布羅意假設(shè)的實驗驗證    9.4.4  不確定關(guān)系  9.5  描寫物質(zhì)波的波函數(shù)    9.5.1  波函數(shù)的引入    9.5.2  波函數(shù)的物理意義    9.5.3  波函數(shù)的標(biāo)準條件    9.5.4  描寫微觀粒子狀態(tài)的基本方程——薛定諤方程    9.5.5  一維勢壘  隧道效應(yīng)    9.5.6  掃描隧道顯微鏡  思考與練習(xí)第10章  宇宙學(xué)的發(fā)展與人類未來  10.1  太陽系    10.1.1  太陽    10.1.2  八大行星  10.2  宇宙學(xué)的基本概念    10.2.1  宇宙的分層次結(jié)構(gòu)    10.2.2  宇宙的均勻性    10.2.3  各向同性的膨脹  10.3  宇宙大爆炸理論    10.3.1  宇宙的起源    10.3.2  3K微波背景輻射    10.3.3  宇宙的膨脹動力學(xué)    10.3.4  暗物質(zhì)與暗能量    10.3.5  宇宙的演化  10.4  奇妙的黑洞    10.4.1  黑洞及其視界    10.4.2  黑洞的性質(zhì)    10.4.3  怎樣探測黑洞    10.4.4  宇宙中的黑洞的候選者    10.4.5  白洞和蟲眼(洞)  10.5  宇宙的有限性與無限性    10.5.1  宇宙有限和無限性觀念的歷史發(fā)展過程    10.5.2  現(xiàn)代宇宙學(xué)是怎樣看待宇宙的有限性和無限性  思考與練習(xí)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在人類最早的科學(xué)體系中，并沒有今天這樣細致的學(xué)科劃分，所有的學(xué)科都歸屬于自然哲學(xué)，最早提出“物理學(xué)”名詞的亞里士多德的《物理學(xué)》一書就是一部自然哲學(xué)的著作。隨著時代的變遷和人們對客觀世界認識的深入，自然科學(xué)——天文學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等從自然哲學(xué)中分離出來，逐漸形成了各自相對獨立的學(xué)科，自然哲學(xué)本身也逐漸細分為哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)、文學(xué)和藝術(shù)等人文學(xué)科。所以說，物理學(xué)與人文科學(xué)是有悠久的歷史淵源的，文、理兩種科學(xué)文化也應(yīng)是相連相通的，人類文明就是在這兩種既相對獨立，又相互關(guān)聯(lián)的文化推動下發(fā)展的。歷史已經(jīng)證明，把自然科學(xué)和人文科學(xué)融合起來，就會更深入地推動這兩種科學(xué)的快速發(fā)展?！　≌軐W(xué)與物理學(xué)的聯(lián)系是最緊密的，因為自然哲學(xué)是以對客觀世界的認識為研究目標(biāo)，它實際上總是要以物理學(xué)的成就作為最終依據(jù)。最早的哲學(xué)中天文學(xué)是主要論題，物理學(xué)的突破是從天文學(xué)開始的。由于培根和笛卡兒等哲學(xué)家研究的論題與物理學(xué)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)緊密，內(nèi)容充實，充滿活力，所以總結(jié)出了具有普遍指導(dǎo)意義的科學(xué)研究方法——分析歸納法和演繹法，不但積極推動了哲學(xué)自身以新的面貌在發(fā)展，而且對經(jīng)典力學(xué)的誕生和成熟起到十分重要的推動作用。但是在一段時期，物理學(xué)和哲學(xué)被分裂了開來。結(jié)果是離開了哲學(xué)的物理學(xué)，“只見樹木，不見森林”。一些物理學(xué)家由于沒有一個正確的哲學(xué)觀，科學(xué)研究始終達不到預(yù)期的高度，在碰到問題的瓶頸時就無法突破；而離開了物理學(xué)的哲學(xué)，只能就一些干扁的警句（詞條）進行辯論或兩派相互攻擊，而成為經(jīng)院式哲學(xué)。由于缺乏“營養(yǎng)”，哲學(xué)研究沒有活力，對社會和群眾的影響日益衰微，哲學(xué)逐漸趨于沉寂。后來意識到這一點，情況就有所改善。

編輯推薦

　　《普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材·21世紀高等學(xué)校物理學(xué)精品教材·人文物理：推動人類文明的物理學(xué)》按物理學(xué)發(fā)展順序介紹物理學(xué)各分支理論建立與發(fā)展的過程，使學(xué)生對物理學(xué)有一個整體的認識。以簡單明晰的形式給出物理學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律，讓學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后了解一些物理學(xué)常識，能用物理學(xué)理論解釋生活中的物理現(xiàn)象?！镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉币?guī)劃教材·21世紀高等學(xué)校物理學(xué)精品教材·人文物理：推動人類文明的物理學(xué)》結(jié)合物理知識和規(guī)律的介紹，指出物理學(xué)對人類文明的貢獻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣。

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