新概念力學(xué)十講

前言

　　我們編寫的《新概念物理教程·力學(xué)》（以下簡稱《新概念力學(xué)》）于1995年出版以來，先后舉辦了八次有關(guān)新概念物理教程的教師講習(xí)班。講授內(nèi)容由力學(xué)逐步擴展到包括熱學(xué)和量子物理。這本《新概念力學(xué)十講》就是根據(jù)歷次講習(xí)班有關(guān)力學(xué)的課題而編寫的。這些課題圍繞新概念力學(xué)的改革思路，對某些教學(xué)要點提供較為深入的知識背景。　　《新概念力學(xué)》提出要用現(xiàn)代的觀點來審視和改革傳統(tǒng)的教學(xué)體系，以動量、角動量和機械能守恒三大定律為核心的教學(xué)體系，代替以牛頓運動定律為核心的傳統(tǒng)體系。本書第一講“力的表象和能量表象”介紹了兩個體系的來龍去脈、兩者的聯(lián)系和優(yōu)劣之比較，列舉現(xiàn)代物理的例子來闡明能量表象優(yōu)于力的表象，使讀者能更好地領(lǐng)會新體系的用意?！　　缎赂拍盍W(xué)》為提高認(rèn)知規(guī)律的層次，強調(diào)對稱性原理在物理學(xué)中的地位。運用對稱性原理考慮問題，往往可以超越對具體物理規(guī)律認(rèn)識的局限性，從更高層次的普適法則去探索未知領(lǐng)域的某些規(guī)律。這是現(xiàn)代物理學(xué)方法論的精髓。這種思想方法的訓(xùn)練，將對培養(yǎng)學(xué)生的良好科學(xué)素質(zhì)具有深遠(yuǎn)的意義。本書第二講和第三講較詳細(xì)地介紹了對稱性原理和對稱性自發(fā)破缺的概念和實例，包括宇稱不守恒、宇宙早期的真空相變與暴脹、重子一反重子的不對稱以及分子水平上的生物左右不對稱性等接近前沿的知識。

內(nèi)容概要

《新概念力學(xué)》提出要用現(xiàn)代的觀點來審視和改革傳統(tǒng)的教學(xué)體系，以動量、角動量和機械能守恒三大定律為核心的教學(xué)體系，代替以牛頓運動定律為核心的傳統(tǒng)體系。    《新概念力學(xué)》為提高認(rèn)知規(guī)律的層次，強調(diào)對稱性原理在物理學(xué)中的地位。運用對稱性原理考慮問題，往往可以超越對具體物理規(guī)律認(rèn)識的局限性，從更高層次的普適法則去探索未知領(lǐng)域的某些規(guī)律。    《新概念力學(xué)》主張要為基礎(chǔ)知識裝上通往前沿領(lǐng)域的接口。從振動引伸到混沌就是其中的嘗試?！缎赂拍盍W(xué)》認(rèn)為要突破牛頓力學(xué)的絕對時空觀，確立現(xiàn)代的相對論時空觀，加強相對論的教學(xué)。但是，如何在普物水平上講好相對論，確實是一個教學(xué)上的難點。

書籍目錄

第一講  力的表象和能量表象  1.力的表象和牛頓運動定律  2.從牛頓力學(xué)到分析力學(xué)——經(jīng)典力學(xué)由抽象而深化  3.能量表象  4.結(jié)束語第二講  對稱性  1.什么是對稱性？  2.對稱性原理  3.宇稱不守恒第三講  對稱性破缺  1.對稱性自發(fā)破缺的概念和實例  2.宇宙早期的直空相變與暴脹  3.重子-反重子的不對稱性  4.生物界的左右不對稱性  5.對稱性意味著不可分辨性第四講  非線性振動淺說  1.分岔 突變  2.自激振蕩 極限環(huán)  3.同步第五講  混沌（耗散系統(tǒng)）  1.單擺的運動并不簡單  2.奇怪吸引子與混沌  3.混沌吸引子的刻畫第六講  萬有引力縱橫談  1.哥白尼攔住了太陽，推動了地球  2.開普勒是如何走出本輪邁向橢圓的？  3.從牛頓的蘋果到月亮  4.稱量地球和太陽  5.從筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星到宇宙的邊緣  6.太陽系穩(wěn)定嗎？  7.位力定理和負(fù)熱容  8.看不見的物質(zhì)  9.宇宙膨脹動力學(xué)  10.引力有多大？  11.引力的幾何性第七講  狹義相對論的時空概念  1.伽利略相對性原理  2.舊理論（經(jīng)典力學(xué)）的困難  3.愛因斯坦的假設(shè)  4.時空相對性的定性討論  5.鐘慢尺縮效應(yīng)  6.洛倫茲變換  7.關(guān)于鐘慢尺縮效應(yīng)的進一步討論第八講  孿生子效應(yīng)及其狹義相對論解釋  1.從孿生子佯謬到孿生子效應(yīng)  2.孿生子效應(yīng)的狹義相對論解釋  ……第九講  從慣性的本質(zhì)到（弱）等效原理第十講  廣義相對論的時空觀

章節(jié)摘錄

　　4.3 生物分子的手性起源問題　　無機界的化合物總體上是左右對稱的，上面我們用酶的作用解釋了生物個體內(nèi)化合物不對稱的根源。地球上生命發(fā)源之初，左右對稱性的破缺是怎樣開始的？不從物理上說明這個問題，生命現(xiàn)象的本質(zhì)仍蒙著一層“生機論”的神秘色彩。有的科學(xué)家相信，生物分子協(xié)調(diào)一致的不對稱，說明所有生命是同源的。由于偶然的漲落，對稱性自發(fā)地破缺了?！疤炱健逼蛄艘贿?，這樣造就出來的第一批不對稱的有機化合物，構(gòu)成了地球上生物圈的共同始祖。否則怎能說明，在生物進化的過程中，通過競爭和自然淘汰，只保留下來偏向同一面的不對稱生物？這種看法目前尚缺乏足夠的證據(jù)?！　∫灿腥嗽诘厍蛏闲纬缮锏耐獠織l件上找原因。譬如，宇宙線中的正、負(fù)帶電粒子是不對稱的，它們在地磁場中的回旋運動也不對稱，從而使陽光通過大氣時，其中左右旋偏振光的成分不對稱。再通過光合作用，合成了生物體內(nèi)不對稱的有機化合物。實際測量表明，這種效應(yīng)即使有，也極其微弱，恐怕難以說明問題?！　∪跸嗷プ饔玫挠罘Q是不守恒的，即左右不對稱。但生物體內(nèi)進行的是化學(xué)反應(yīng)，而化學(xué)反應(yīng)屬電磁相互作用的范疇，左右是對稱的。原子核的13衰變是由弱相互作用控制的，它是否會以某種方式影響到核外的電子，構(gòu)成生物分子手性的原因？

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