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研·书单|“物理科普”主题书单

中国研究生 中国研究生 2024-01-26


  物理

Physics


“判天地之美,析万物之理。”
物理学(physics),是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,都在物理学的研究范围之内。可以说:“物理学不能代表一切,但几乎一切科学技术都离不开物理学。”
对于研究生而言,坚实的的理论基础和系统的专业知识缺一不可。同时,创新能力和科研素养才是最后的落脚点。
本期书单,围绕物理科普展开,由《中国研究生》和湖南科学技术出版社联合发布。从费曼的《物理定律的本性》到霍金的《时间简史》,物理学的迷人之处就在于以好奇心观察万物:观宇宙星辰而思索不绝,见川河奔流而求知未止。
希望每一位研究生,在领略物理之美的同时,学习科学的思想方法,开阔思路、激发探索和创新精神。
步履不停,思索不止。


01

《费曼讲物理:入门》

作者:【美】理查德·费曼

本书是从著名的《费曼物理学讲义》节选的六节物理课。内容包括“运动着的原子”“基础物理学”“物理学与其他学科的关系”“能量守恒”“万有引力理论”“量子行为”六部分。可以看到天才的物理学家和卓越的教师费曼如何用新的见解来阐发那些哪怕是老生常谈的题目,费曼将关键性的概念用取自日常生活的例子来说明,让读者毋庸置疑地了解哪些是基本理论的同时,又不断地将物理学同别的学科连接起来。

02

《费曼讲物理:相对论 》

作者:【美】理查德·费曼

本书是从著名的费曼《物理学讲义》节选的六节有关相对论的物理课。即使是相对论的创立者爱因斯坦本人,对这个理论所创造出来的奇迹、这个理论的作用以及它的基本概念,也无法做出像费曼这样的解释。费曼的讲授不追求数学上的严格,也不落实于具体的应用,而是通过引人入胜的叙述,运用丰富而生动的例证,以及深刻而精辟的议论,透彻地讲解各种物理现象的本质和规律。

03

《物理定律的本性》

作者:【美】理查德·费曼

本书是根据费曼教授在美国康奈尔大学所作的梅森哲讲座系列整理而成。物理学家是从直接从实验中找到自然律的吗?他们真的大胆地运用这些结果来探究未知并作出预言吗?或者他们只是发明这些定律并强加给现实呢?为了回答这些问题,费曼在书中概括了引力定律以及牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的伟大发现的共同主题,审视了作为自然的语言——数学与物理学的关系,探讨了守恒定律、对称性、过去与未来以及量子力学带来的概率和不确定性,最后还展望了新的定律。

04

《QED:光和物质的奇妙理论》

作者:理查德·费曼

费曼对量子电动力学详细又生动的讲解。

本书费曼对QED 做出了经典的颇具权威性的讲解。他运用日常语言、空间的意念、具形的想像和他著名的费曼图,而不是高深的数学,就QED的实际内容及其精神向外行读者进行了清楚明白而富于幽默的传授。徐一鸿的新序言将费曼的这本书和他对QED所做的创造性贡献放在历史发展的境遇来考量,并进一步突出了费曼独特的富于感染力和启发性的风格。

05

《量子之谜》

作者:【美】布鲁斯·罗森布罗姆

【美】弗雷德·库特纳

物理学教授专为普通人写的量子力学的书,因此,它既有权威性而又通俗易懂。量子物理的每一个说明都牵扯到意识,因此,书中罗森布鲁姆和库特纳转而去探索意识本身及其与量子力学的遭遇,读者被带到物理学研究的前沿――在这个神奇的魔幻世界里,物理学家的专业特长已不再是最可靠的指导,读者自己就能发掘出量子力学所提供的事实和暗示,发展出联想和推断的能力。

06

《原子中的幽灵》

作者:【英】保罗·戴维斯

【英】朱利安·布朗

BBC轰动全英的科学真人秀,量子力学的入门书籍。

量子力学让人着迷,让人困扰。连爱因斯坦都不相信它,连玻尔都为之感到困惑。《原子中的幽灵》是一本让你搞懂什么是量子力学的书。本书由BBC轰动全英的科普节目改编而成,八位科学家对有争议的问题提出各自的看法,这是一场精彩纷呈的科学真人秀。

07

《物理学的困惑》

作者:【美】L. 斯莫林

著名物理学家斯莫林在书中指出作为所有其他科学的基础的物理学迷失了方向。为什么物理学突然陷入了困境?我们能为它做些什么?

在这本书中,我们可以看“弦论之争”,穷“万物之理”。书中的另一个主题是关于科学的伦理的探讨,对科研领域的工作者不无启发。

08

《亚原子粒子的发现》

作者:【美】斯蒂芬·温伯格

本书中,诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬·温伯格讲述了一个关于发现原子结构的引人入胜的故事,展示了亚原子粒子的发现历史与当今物理学前沿工作之间的联系。本书以亚原子粒子,包括电子、质子和中子等的发现为主线,遵循历史的轮廓,让读者直接进入20世纪物理学的一系列关键的时刻。

09

《时间、空间和万物》

作者:【英】B.K. 里德雷

一本书看尽物理世界的所有问题。

物理学有好多奇妙而令人疑惑的思想,可惜它们都被销在小盒子里,只有极少数的人拿着钥匙。在《时间、空间和万物》中,作者用简单的、没有数学的语言告诉我们,关于宇宙的基本结构,物理学会说些什么。他讲了现代物理学的所有基本概念,如基本粒子、黑洞、引力、量子论、时间、质量、相对论和能量;还包括一些近年涌现的概念,如弦、虚时间和混沌。他清晰而睿的描述,将一般读者引向激动人心的世界,也为科学家们展望了科学的未来。

10

《终极理论之梦》

作者:【美】斯蒂芬·温伯格

诺贝尔物理学奖得主温伯格带你找寻大自然的终极理论

这本书讲的,是一场伟大的理性的历险,去找寻大自然的终极理论。终级理论的梦想激发了今天许多高能物理学的研究,虽然还不知道那终极理论会是什么样子,也不知道还要过多少年才能找到它,但我们相信已经开始模模糊糊地看到了它的身影。

作者温伯格讲述了对自然的统一理论的伟大追求――一个能解释从原子内部的联结到太阳与地球的吸引等不同的力的理论。全书令人眼花缭乱却清澈透明,引导着我们从相对论和量子力学走到今天的超弦以及可能与我们同在的别的宇宙。

11

《寻找希格斯粒子》

作者:【美】 肖恩·卡罗尔

希格斯玻色子被视为自原子结构揭示以来我们对宇宙认识的最大突破。它是理解“为什么存在质量”和“原子如何是可能的”等问题的关键。在人类投入了90亿美元,付出几十年的努力建的大型强子对撞机成功运行后,经过6000多研究人员的辛勤工作,难以捉摸的希格斯玻色子终于被发现了。2013年诺贝尔物理学奖授予发现希格斯子的三位物理学家。

12

《新物理狂想曲》

作者:【英】罗杰·彭罗斯

2020年诺贝尔奖得主彭罗斯眼中的大千世界——物理学中的时尚、信仰和想象。

作者用3个“F”打头的主题词(Fashion, Faith, Fantasy)来评说当下的物理学。他从弦论说时尚,用量子论说信仰,在宇宙学说想象。你将看到作者为什么不喜欢弦论,为什么说时下的量子引力方法没有前途;为何他的“偏见”是对相对论原理多一些信任,而对量子论的基础多一些怀疑;同是研究黑洞和奇点,为何彭罗斯获得诺奖,他的研究路径有何独特。

13

《时间简史》

作者:【英】史蒂芬·霍金

霍金对时空本质之谜探讨的里程碑式的作品。

时间有初始吗?它又将在何地终结呢?宇宙是无限的还是有限的?史蒂夫·霍金以朴实精炼的语言给了我们极大的阅读乐趣。对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、反物质、“时间箭头”等进行了深入探讨,全书涉及经典力学、电磁力学、相对论、量子力学、弦论等多个方面,讲述了宇宙的起源、空间与时间的本质、时间旅行的可能性、物理学的统一等话题。

14

《宇宙的轮回》

作者:【英】罗杰·彭罗斯

2020年诺贝尔物理学奖得主 罗杰·彭罗斯作品。

过去为什么不同?彭罗斯提出宇宙起源的理论——共形循环宇宙学。

这本《宇宙的轮回》里,他又进了一步,提出崭新的宇宙学图景,为人们常问的“大爆炸之前发生了什么”,呈现了一个不可思议的回答。彭罗斯在本书中说明了如何将加速膨胀宇宙的最终命运解读为一个新生的“大爆炸”。同时,还介绍了五花八门的标准或不标准的宇宙学模型,宇宙微波背景的基本而无所不在的作用,以及星系核心的巨大黑洞。

15

《时空本性》

作者:【英】史蒂芬·霍金 

【英】罗杰·彭罗斯

对物理学中十分重要的一个问题,即量子场论和广义相对论是否可统一的论述。

基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的六次演讲和辩论而成,辩论主要围绕量子场论和广义相对论这两种成功的理论是否可以被统一的问题。尽管争论的问题不同了,但同之前那场著名的辩论一样,在这里彭罗斯担任爱因斯坦的角色,而霍金充任玻尔的角色,他们的观点同样闪烁着人类智慧的光芒。

16

《黑洞与时间弯曲》

作者:【美】 基普·S.索恩

1915年,爱因斯坦提出一个理论,把时间和空间结合为一种叫“时空”的东西,它不是平直的,而是被其中的物质和能量弯曲(或卷曲)了。在我们邻近,时空几乎是平直的,在正常情况下不会出现曲率带来的差异。但在宇宙更远的地方,时空弯曲的某些结果比爱因斯坦认识的更加惊人。一个结果是,恒星可能在自身作用下坍缩,使周围空间弯曲从而将自己同宇宙其他部分分裂开来。如何证明这个结果,如何发现坍缩在空间下的黑洞的奇异性质,正是本书的主题。


作者花费15年时间写就了这本介绍宇宙研究历史和发展情况的科普著作,系统地介绍了宇宙物理学的发展历史、代表人物、理论的冲突和科研上的合作与竞争,还介绍了从光学望远镜、射电望远镜到引力波探测仪的不同探测手段的发展过程,以及在不同探测手段下宇宙所展现出来的激动人心的一面。

17

《时空的大尺度结构》

作者:【英】史蒂芬·霍金

【南非】G.F.R.埃利斯 

史蒂芬·霍金专业水准代表之作,有关黑洞与奇点演化的理论。

一本能代表史蒂芬·霍金本人专业水准的著作,他的几位合作者都推荐过这本书。本书的主题是空间尺度从10-13cm(基本粒子半径)到1028cm的时空结构。全书从精确的理论形式和必要的微分几何背景开始,讨论了时空曲率的意义,考察了爱因斯坦场方程的大量精确解的整体性质,发展了一般时空的因果结构理论,并用于黑洞的研究,证明了系列定理,确立了在一定条件下奇点是必然存在的条件。这本书也是学习广义相对论和微分几何很好的一本参考书。


中国研究生×湖南科学技术出版社 联合发布

策划 | 康卫国  周洋(湖南科学技术出版社)

编辑 | 康卫国

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