The Physics of Superheroes [平装] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Kakalios，James 著

图书标签:

• 物理学
• 超级英雄
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• 科普
• 物理
• 趣味科学
• 大众科学

出版社： Gotham

ISBN：9781592402427

商品编码：19123002

包装：平装

出版时间：2006-09-21

页数：364

正文语种：英文

商品尺寸：13.5x20.1x2.3cm;0.408kg

内容简介

In Hey! Listen to This, Trelease brings together forty-eight read-aloud stories that parents and teachers can share with children ages five through nine. His choices range from folktales (Uncle Remus, The Pied Piper of Hamelin, and The Indian Cinderella) to classic favorites by such wonderful children's authors as Roald Dahl (James and the Giant Peach), E. B. White (Charlotte's Web), Beverly Cleary (Ramona the Pest), C. S. Lewis (The Lion, the Witch and the Wardrobe), and L. Frank Baum (Ozma of Oz). In addition, Trelease has written a special introduction to each story and makes suggestions for further reading. When read aloud, these marvelous tales will amuse and entertain as they immerse children in the world of books. A collection of fairy tales, folklore, and famous stories from around the world arranged for reading aloud.

作者简介

James Kakalios is a professor in the School of Physics and Astronomy at the University of Minnesota, where he has taught since 1988, and where his class "Everything I Needed to Know About Physics I Learned from Reading Comic Books" is a popular freshman seminar. He received his Ph.D. in 1985 from the University of Chicago, and has been reading comic books for much longer.

精彩书评

"'Kakalios has written a book for the general reader... [that] is difficult to put down... [that all this] is accomplished with enough humour to make you laugh aloud is an added bonus' Publishers Weekly" --This text refers to an alternate Paperback edition.

前言/序言

深入解析经典力学：牛顿、拉格朗日与哈密顿的交汇 本书聚焦于物理学原理在宏观世界中的基础应用，侧重于牛顿力学体系的严谨推导、能量守恒定律的深刻理解，以及经典理论向更高级（如拉格朗日和哈密顿）力学框架过渡的数学美学。 本书旨在为对经典物理学有扎实基础，并渴望进一步探索理论深度和数学严谨性的读者提供一本详尽的指南。我们摒弃了对流行文化或虚构场景的探讨，而是将全部篇幅投入到对经典力学核心概念的精细剖析中，从最基础的运动学概念出发，逐步构建起一个完整、自洽且具有强大预测能力的理论体系。 第一部分：牛顿体系的基石与精确测量 本部分将重温艾萨克·牛顿爵士奠定的经典力学大厦，但其深度远超初级教科书。我们不仅会阐述三大定律，更会着重分析这些定律在非惯性系（如旋转参考系）下的修正形式，特别是科里奥利力和离心力的精确推导及其在地球物理学中的实际应用（例如对大尺度气流的影响）。 1. 运动的精确描述： 我们将详细探讨矢量分析在描述瞬时速度和加速度中的作用，并引入瞬时速度的概念，而非仅仅依赖于平均速度。对曲线运动（如抛体运动在存在空气阻力时的复杂解）的分析，将要求读者掌握微分方程的初步解法。 2. 力的本质与相互作用： 重点解析牛顿第三定律的深层含义——动量守恒的必然结果。随后，我们将分析几种基本力（引力、弹性力、摩擦力）的数学模型。其中，对万有引力在不同质量分布下的场强计算，特别是对球对称体和均匀细杆的引力计算，将作为经典场论的初步训练。 3. 功、能与动量的精细化处理： 功的概念将超越简单的力乘以距离，深入探讨保守力和非保守力做功的差异。势能的概念将被系统化地引入，展示势能曲面如何决定粒子的运动趋势。动量定理的应用将延伸至碰撞问题的分析，包括弹性、非弹性以及完全非弹性碰撞在不同参考系下的转换规律，强调动量与角动量守恒的普适性。 第二部分：系统动力学与约束的艺术 当物理系统变得复杂，包含多个相互关联的物体时，直接使用牛顿定律的矢量形式将变得极其繁琐。本部分将引导读者进入更高效、更具普适性的分析力学框架，即拉格朗日力学。 1. 约束的数学表述： 系统中的约束（如刚体、单摆的绳长固定）如何通过数学方程来限制自由度？我们将分类讨论完整约束和非完整约束，并引入拉格朗日乘子法来处理有源约束力（Constraint Forces），区分哪些力不产生功，哪些力是系统演化的驱动力。 2. 变分原理的威力——最小作用量原理： 这是分析力学的核心。我们将详细介绍欧拉-拉格朗日方程的推导，该方程是通过对系统作用量（Action Functional）进行变分得到的。我们将展示，对于任何保守系统，其运动轨迹总是使作用量取得极值的路径。 3. 拉格朗日量的构造与应用： 拉格朗日量 $L = T - V$（动能减去势能）的构造方法将被系统阐述。通过实际例子，如双摆、连接的滑块和弹簧系统，我们将演示如何利用坐标变换（广义坐标 $q_i$）来自动消除复杂的约束力，从而简化动力学方程的求解过程。 第三部分：哈密顿力学的深化与相空间几何 拉格朗日力学虽然强大，但它仍然是二阶微分方程的体系。本部分将进一步抽象，过渡到哈密顿力学，这是一个基于一阶微分方程的、更深刻的理论框架，它直接导向量子力学的正则对易关系。 1. 勒让德变换与哈密顿量的定义： 我们将通过勒让德变换，将描述系统的广义速度 $(dot{q}_i)$ 替换为共轭动量 $(p_i)$，从而构建哈密顿量 $H(q, p, t)$。在许多保守系统中，$H$ 即为系统的总能量。 2. 哈密顿正则方程： 我们将推导出（或验证）哈密顿正则方程组： $$dot{q}_i = frac{partial H}{partial p_i} quad ext{和} quad dot{p}_i = -frac{partial H}{partial q_i}$$ 这些一阶方程组的对称性和简洁性，揭示了能量和广义坐标之间的深刻联系。 3. 相空间的几何结构： 我们将介绍“相空间”的概念——一个由所有 $(q_i, p_i)$ 坐标构成的空间。系统的演化轨迹在相空间中被精确描绘。本节将深入探讨泊松括号（Poisson Brackets）及其性质，阐明它们如何成为经典力学中守恒量的判据（即：如果一个量与哈密顿量在泊松括号下的值为零，则该量守恒）。 4. 泊松括号与李维尔定理： 李维尔定理（Liouville's Theorem）——即在相空间中，流体微元体积在时间演化中保持不变——将被详细证明。这表明了经典力学在统计物理学中的根基：相空间中的密度分布是不变的。 结论：经典力学的边界与展望 全书的最终目标是让读者清晰地认识到，虽然牛顿力学在日常尺度上完全适用，但拉格朗日和哈密顿力学提供了更本质、更适用于所有保守系统的数学结构。这种从特定力到能量泛函的抽象提升，是理解后续理论物理（如场论和量子力学）的必经之路。全书专注于严谨的数学推导和物理概念的内在逻辑，完全不涉及任何现代物理或科幻背景的元素。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些对现实世界物理学抱持着一丝不屑，却又对漫画世界里那些超能力心驰神往的人准备的。我花了整整一个周末沉浸在这些复杂的概念和飞扬的想象中，老实说，收获远超预期。作者没有简单地罗列公式，而是巧妙地将那些我们耳熟能详的超级英雄——比如那位来自氪星的飞行员，或者那位在城市间穿梭的蝙蝠侠——置于一个极其严谨的物理框架下进行“解构”。读到关于超人如何着陆而不把地面砸出一个大坑的章节时，我几乎要放下书去翻阅牛顿力学教科书了，但作者的解释既专业又带着一种令人会心一笑的幽默感，成功地将一个看似枯燥的力学问题转化成了一场智力上的探险。我特别欣赏作者对于能量守恒定律在诸如闪电侠高速奔跑和奇异博士开启传送门时的应用分析，那种将科幻想象力“拉回”现实尺度的尝试，非常引人入胜。它不是一本教你如何成为超级英雄的书，而是让你在下一次看到电影中英雄升空时，能从更深层次理解支撑（或者说“破坏”）这一场景背后的科学逻辑。这本书让人在享受虚构故事的同时，也能感受到科学思维的魅力。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我一开始是抱着一种看“恶搞”或者“科普小品”的心态打开这本厚厚的书的。毕竟，用严谨的物理学去审视那些违反常理的超能力，听起来就像是在寻找一个不可能的答案。然而，这本书彻底颠覆了我的初始判断。它的结构组织得极其精妙，不是一味地强调“这不可能”，而是像一个侦探在收集证据一样，细致入微地探讨“如果这可能，需要满足哪些条件”。比如，对于隐形衣的研究部分，作者深入探讨了光线的折射、反射，甚至提到了材料科学的前沿概念，这已经超出了普通科普读物的范畴，更像是一份跨学科的研究报告。我尤其对其中关于超级力量对生物骨骼结构影响的讨论印象深刻。它迫使我跳出“英雄就是无所不能”的刻板印象，去思考一个拥有超人体能的个体在日常生活中会面临哪些潜在的生物力学灾难。这种深入骨髓的探究精神，让原本的幻想变得“可计算”了，极大地提升了阅读的智力密度。

评分☆☆☆☆☆

我得承认，我是一个对细节极度挑剔的读者，特别是涉及科学理论的书籍。通常这类书要么过于肤浅，要么过于冗长。但《超级英雄的物理学》找到了一个近乎完美的平衡点。它避开了那些已经被讨论烂了的“能量来源”问题，转而深入挖掘了一些非常小众但极具启发性的物理难题。例如，关于“超高速移动时空气阻力与声障问题”的章节，作者不仅计算了突破音障所需的推力，还细致地分析了冲击波对周围环境的破坏性，这是一种非常负责任的科学态度。这本书的价值不在于“证明”超级英雄的存在，而在于它提供了一种独特的“科学质疑”的视角。它教会我们如何用批判性的眼光去看待任何被呈现出来的“奇迹”。它的语言风格转换得非常自然，时而严谨如教科书，时而又俏皮得像个热衷于解谜的大学教授，这种多变的节奏感，让漫长的阅读过程充满了新鲜感，完全不会感到疲劳。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我来说，与其说是一本物理读物，不如说是一本关于“思维拓展”的工具书。我以前总觉得，物理学是关于冰冷数字和抽象定律的，直到我开始思考如何用这些定律去“限制”那些看似无限的想象力。作者在讨论不同英雄的能力时，巧妙地融入了对量子力学、热力学甚至电磁学多方面的涉猎，形成了一种全景式的分析图谱。我特别欣赏作者对于“超能力的反作用力”这一概念的执着探讨。他似乎对每一次英雄的“出手”都充满了敬畏，并坚持要计算出这背后的代价。这种对因果关系的深度挖掘，使得整本书的论证逻辑非常扎实，没有丝毫的“为了解释而解释”的敷衍。读完后，我不再仅仅是一个超级英雄故事的被动接受者，而是有能力在脑海中进行一场实时的物理学模拟，评估每一次爆炸、每一次跳跃的合理性。它极大地增强了我的逻辑推理能力和对世界运作底层规律的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我最大的惊喜，在于它成功地架起了通俗文化与高等物理之间的桥梁，而且这座桥梁的质量出乎意料地高。许多科普书籍往往在深入到一定程度后，就变得晦涩难懂，仿佛是把大学课堂搬到了纸面上。但这本书显然投入了大量的精力去打磨叙事风格。它没有牺牲精确性，却极大地优化了可读性。我记得有一段是关于“时间暂停”的理论探讨，作者没有止步于狭义相对论的表面，而是引入了对时空几何的思考，同时用非常生活化的比喻来解释庞大而抽象的引力场效应。阅读的过程更像是一场高智商的辩论会，作者不断地向我们展示，即便在最天马行空的科幻设定中，我们也无法逃脱宇宙的基本法则。对于那些想在朋友聚会时，能用一套缜密的理论来反驳“超人怎么可能飞起来”的质疑者来说，这本书简直是绝佳的弹药库。它让“超能力”从单纯的视觉奇观，升级为可分析、可建模的物理现象。