逻辑与发现 物理学领域经典范例启示录

《逻辑与发现——物理学领域经典范例启示录》展示的是从公元前350年左右到1930年左右期间物理学领域的一系列先贤在物理学发现过程中智慧地使用逻辑这门工具的真实而经典的事迹。这些先贤包括古希腊的亚里士多德、阿基米德；包括伽利略、牛顿、库仑、法拉第、麦克斯韦、爱因斯坦；包括玻尔兹曼、汤姆孙、普朗克、卢瑟福、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克；等等。所展示的事例包括对时空和引力的认识过程；包括对电磁力的认识过程；包括对光子、电子、原子、原子核、质子和中子的发现过程；包括建立电磁场理论、相对论和量子力学的过程。通过这些典范事例所展示的核心内容是这些先贤不断自己说服自己的说理过程；是他们不断追问自己如此一来的理由到底是什么、为什么可以如此、为什么一定这样、为什么不会那样等一系列问题的逻辑推理的过程；是逻辑这门工具在智慧者驾轻就熟的使用中帮助他们排除一切不具备必然导致关系的迷雾，沿着正确的思维路径前行并最终达到令自己心悦的境地的过程。

序言
第1章独立时空与经典基本作用力1
1.1质量引力2
1.1.1起源：地心引力与大地球状2
1.1.2物体重量度量问题3
1.1.3杠杆平衡问题4
1.1.4《机械力学问题》之解答4
1.1.5阿基米德之解答5
1.1.6伽利略倾斜平衡理论10
1.1.7牛顿力学之解答11
1.1.8自由落体运动14
1.1.9时间度量问题20
1.1.10动力的作用问题24
1.1.11牛顿引力定律24
1.1.12独立时空参照系与牛顿力学29
1.1.13通向万有引力定律之路33
1.2电磁力36
1.2.1电磁实验定律及光干涉实验38
1.2.2麦克斯韦电磁场理论42
1.2.3独立时空参照系下的麦克斯韦电磁场假设60
1.2.4赫兹电磁波实验63
第2章关联时空与经典基本作用力64
2.1关联时空问题64
2.1.1光速参照系问题64
2.1.2迈克耳孙-莫雷实验65
2.1.3电流磁效应存在性问题66
2.1.4麦克斯韦方程组形式变化问题68
2.2洛伦兹变换与麦克斯韦方程组形式不变性68
2.3爱因斯坦狭义相对论72h
2.3.1空间位置与距离度量73
2.3.2经典力学之空间与时间74
2.3.3惯性参照系75
2.3.4狭义相对论基本假设75
2.3.5时空关联77
2.3.6从基本假设到洛伦兹变换81
2.3.7闵可夫斯基关联时空M88
2.3.8关联时空动力学理论93
2.3.9关联时空电动力学理论106
2.4爱因斯坦引力理论113
2.4.1广义相对论之基本思想113
2.4.2爱因斯坦初步近似解117
2.4.3施瓦西几何117
2.4.4牛顿引力理论与爱因斯坦引力理论比较119
2.5爱因斯坦自述相对论的发展途径121
第3章离散质能观125
3.1发现原子结构与重组现象125
3.1.1发现分子结构重组现象126
3.1.2发现X射线128
3.1.3发现核辐射132
3.1.4发现电子143
3.1.5发现原子核151
3.1.6发现质子152
3.1.7发现中子156
3.2对热的认识过程159
3.2.1热现象159
3.2.2热与功163
3.2.3热现象与分子动力学165
3.2.4麦克斯韦发现气体分子速率分布律171
3.2.5熵174
3.2.6玻尔兹曼发现内能分布律与玻尔兹曼可置换度177
3.3辐射能之离散性196
3.3.1发现量子196
3.3.2发现光子206
3.3.3关于辐射的组成及其本质之观念的演变过程214
3.3.4发现氢原子核外电子离散能级223
3.3.5爱因斯坦解决普朗克公式的有效性问题230
3.3.6粒子波动说241
第4章量子力学与原子结构理论248
4.1矩阵量子力学248
4.1.1海森伯发现量子力学变量的乘法规则249
4.1.2玻恩和若尔当重述海森伯量子化条件254
4.2量子微分算子理论257
4.3波动量子力学262
4.3.1薛定谔波动方程262
4.3.2波函数264
4.3.3薛定谔波函数观念之由来266
4.3.4矩阵量子力学等价于波动量子力学268
4.4狄拉克相对论电子波动方程269
4.5希尔伯特空间算子理论272
4.5.1包含波函数的希尔伯特空间276
4.5.2波函数的概率内涵277
4.6狄拉克量子动作原理280
4.7海森伯测不准原理283
4.8玻尔解释量子力学291
4.9原子结构理论299
4.9.1基本原子模型299
4.9.2宏观尺度物质结构理论302
4.9.3原子结构复杂性303
4.9.4原子量子数305
4.9.5原子外围电子分布图320
附录：部分相关往事323
A.1部分逻辑学往事323
A.2部分物理学往事328
索引333
后记336