《物理与文化:物理思想与人文精神的融合(第2版)》：普通高等教育“十五”国家级规划教材

本书第一版于2005年7月由高等教育出版社出版以来，广受同行和读者厚爱。据不完全统计，目前，全国有70多所学校正在使用此教材。我们在此谨向有关的老师和同学，以及所有关心本书并给予鼓励的广大读者，表示衷心的感谢。

我们也要感谢高等教育出版社和有关编辑，尤其是陶铮同志。她从策划本书开始，自始至终以极大的热情为本书的出版和宣传做了大量工作。为本书第二版的修订，她又收集了各方面的意见，并汇总了一些老师对作者所写的“表示感谢和徵求意见信”的答覆。经我们反覆讨论，考虑到本教材适用範围较广，决定将第二版改名为《物理与文化——物理思想与人文精神的融合》。
在本书第一版出版后的几年里，通过一些会议和通信，我们有机会和全国各地从事文科或其他科非物理类物理课程教学工作的老师交流切磋，从而获得了许多宝贵的经验和建议。我们认为，第二版还应该保持第一版被广大读者认可的特点和风格，努力探索一条适合对非理工类专业的学生进行物理教学的道路——继续以“突出物理学所包含的丰富科学思想和文化内涵”为重点，重视从物理学重大发现的探究过程中，挖掘着名物理学家的创新思维、研究方法和科学精神，重视反映科学上的新进展以及反映社会生活中一些与物理相关的课题。另外，在补充一些物理思想与人文精神相融合的内容的同时，删减了一些数学公式过多、叙述太专、难于教学的内容。例如，删除第九章（作为替代，在第八章后加了一个附录）；重新改写了第七章，改为主要介绍热力学基础（包括热的本质、理想气体物态方程、热力学第一定律及其套用、热力学第二定律以及熵与信息等）和分子运动统计规律。为了精简，还删掉了第二章的三个附录。在新版中，各章难度的分布更加均匀，风格稳定一致，为适应学生的数理基础，便于阅读，在正文中原则上将不出现高等数学的符号。我们希望广大读者能够拥有广阔的视野和社会责任感，能对一些关係人类命运的重要问题，怀有科学的态度和认识，因此，本书在第七章的附录7B中专门介绍了“关于全球气候变化研究的新进展”，希望引起读者的重视和关注。我们期待第二版教材能更适合于教学，有更多的教师和学生能接受它、喜欢它。

第一章 两种文化的历史演变
§1-1 源远流长的中华文明
一、五千年光辉历史的回眸——夏商周断代工程
二、中国四大发明对世界文明作出伟大贡献
§1-2 探讨我国科学在历史上逐渐落后的原因——“李约瑟难题
§1-3 试论东方哲学与西方哲学的异同
一、哲学是什幺?一东西方不同的“开局
二、从《易经》到老庄哲学和元气论
三、西方哲学为何对近代科学起促进作用?
§1-4 文艺复兴和科学革命两种文化的分裂
§1-5 可持续发展呼唤东西方文化的融合
§1-6 21世纪需要科学文化与人文文化的融合
附录1 A谁最早发现美洲?
思考题
参考资料

第二章 经典力学的建立和发展
§2-1 坐标系位置矢量速度
§2-2 从哥白尼到克卜勒
一、向地心说挑战——哥白尼创立日心说
二、克卜勒行星运动三定律
§2-3 伽利略和近代力学的诞生
一、坚持真理支持哥白尼学说
二、斜面实验提出自由落体定律和惯性运动概念
三、伽利略对科学方法的贡献
§2-4 牛顿和经典力学的成熟
一、牛顿简历
二、牛顿运动三定律
三、万有引力定律的创立过程：
四、牛顿的自然哲学思想
五、站在巨人肩上的牛顿
六、牛顿物理学的局限性
§2-5 动量守恆定律机械能守恆定律
一、动量力的冲量动量守恆定律
二、机械运动的两种量度——动量和动能
三、重力势能功机械能守恆定律
四、进一步讨论几个问题
§2-6 弹性和振动
一、胡克定律和弹性势能
二、振动的描述
§2-7 角动量角动量守恆定律
一、从克卜勒第二定律引进角动量概念
二、角动量守恆定律及其套用
思考题
习题
参考资料

第三章 从静电现象到电磁波
§3-1 静电和静磁现象的研究
一、静磁和静电现象的早期研究
二、库侖定律
三、从库侖定律的建立看类比方法的重要性
§3-2 电流的产生及其磁效应
一、从动物电研究到伏打电堆发明
二、奥斯特发现电流磁效应
三、安培对电流磁效应的深入研究
§3-3 电磁感应定律
一、电磁感应现象的发现
二、创造性的科学思维——磁感线与场概念的引入
三、带电粒子在电场和磁场中所受的力和场强的定义
四、磁通量
五、楞次定律
六、法拉第电磁感应定律及其套用
七、做一个“平凡的法拉第
§3-4 麦克斯韦电磁场理论的建立与电磁波的发现
一、一场伟大的变革
二、麦克斯韦方程组的建立
三、预言电磁波实现第三次大综合
思考题
习题
参考资料

第四章 光的本性是什幺?
§4-1 光的微粒说
一、牛顿对光的色散的研究
二、牛顿的微粒说
§4-2 光的波动说
一、惠更斯的波动说
二、光的反射
三、光的折射
四、光的全反射
§4-3 光的干涉衍射偏振
一、双缝干涉和薄膜干涉
二、单缝衍射和单孔衍射仪器解析度
三、光的偏振
§4-4 光的波粒二象性
一、光电效应和爱因斯坦的“光子”假设
二、康普顿效应
§4-5 都卜勒效应及其套用
§4-6 玻尔公式光的共振吸收雷射原理
一、两能级原子与光的相互作用
二、爱因斯坦关于受激辐射的预言和雷射的发明
三、雷射冷却玻色一爱因斯坦凝聚
§4-7激波和切连科夫辐射
附录4A光速的测量
思考题
习题
参考资料

第五章 打开微观世界研究大门的三大发现
§5-1 x射线的发现
一、阴极射线的发现及其本性的争论
二、一种新射线的发现
三、偶然中有必然
四、x射线的本性和套用
§5-2 放射性的发现：
一、贝可勒尔的一个惊人的意外发现
二、贝可勒尔的“先验观念”和居里夫人的新的突破
三、d、B和r三种射线
四、放射性衰变规律
§5-3 电子的发现
一、阴极射线本性之争宣告结束
二、要敢于突破传统观念
三、电子发现对现代科学和技术发展的深远意义
附录5 A卡文迪许实验室
一、追求卓越不断开拓新的研究领域
二、善于选择和培养优秀人才
三、优良的传统和学风
思考题
习题
参考资料

第六章 物质观的革命——量子论
§6-1 开创物理学新时代的“量子”概念的提出
一、背景——两朵乌云
二、观念的根本突破——“能量量子化”假设
三、量子观念在“非难”中得到发展
§6-2 第一个钻到原子中心的人——卢瑟福
一、J．J．汤姆孙的原子模型
二、a粒子探针的奇蹟
三、卢瑟福的“原子核式结构”模型的提出和遭遇
四、卢瑟福的预言和“中子”的发现
§6-3 和谐的乐章——玻尔模型
一、行星模型的鉴赏家
二、玻尔原子结构模型的基础
三、玻尔模型
四、玻尔模型的贡献与困难
五、哥本哈根精神
§6-4 德布罗意与物质波
一、一个从文科转到理科的博士生
……
第七章 热力学基础 熵与机率 统计规律性
第八章 时空观的革命——相对论
第九章 物理亦文化
结束语 人类从何处来？向何处去？
习题答案
附表

《物理与文化:物理思想与人文精神的融合(第2版)》为普通高等教育“十五”国家级规划教材之一