物质论 自然科学的哲学原理PDF电子书下载

绪论 1

第一编 物质论和物质运动论概述——粒子-场的物质本性 7

第一章 人类物质观的发展变化——粒子-场论概述 7

1.1 古代的自然观和物质观 7

1.1.1 古代的自然观和朴素元素论 7

1.1.2 中国古代的元气说 8

1.1.3 中国古代对光源和光的本性的认识 10

1.1.4 古代的宇宙观 11

1.1.5 古代的时空观与运动观 11

1.2 牛顿时代的物质观——实体论和经典原子论，光的微粒说 12

1.3 物质场的发现和粒子-场理论的提出 14

1.3.1 原子和电子的科学发现 14

1.3.2 关于粒子-场论的物理含义 18

1.4 基本粒子和基础粒子的种类及粒子-场的基本组成、基本结构和基本性质 18

1.4.1 粒子-场理论概述 18

1.4.2 基本粒子和基础粒子及它们之间的相互关系 19

1.4.3 从基本粒子到复合粒子 23

第二章 光、电、磁的物质本性及它们之间的内在相关性 25

2.1 光的物质本性及其与光、电、磁的相互关系 25

2.1.1 关于光的本质的探索历程 25

2.1.2 关于光的经典微粒说和经典以太波动论 26

2.1.3 电磁学的发展及电磁以太波动论——电磁感应现象和物质场的发现 34

2.2 狭义相对论 41

2.2.1 相对论先驱者们的思想 41

2.2.2 爱因斯坦狭义相对论的创立 45

2.2.3 对爱因斯坦光速不变假设及对时-空相对性假设的质疑和分析讨论 51

2.3 光速与物体惯性运动速度之间的矢量合成关系 58

2.3.1 光粒子相对于光源的惯性运动速度 59

2.3.2 光速的矢量合成关系及合成光速的公式推导和单程光事件的伽利略变换 61

2.3.3 往返双程惯性光事件的伽利略变换 64

2.3.4 光速及对光速的测量——光速之谜源于光的本性之谜 66

2.3.5 光粒子的质量及其理论推导 70

第二编 用光粒子散射理论来解释普通光的衍射和干涉现象 83

第三章 不透明物体表面层对入射光的小角散射及对其产生机理的微观分析 83

3.1 原子的电子壳层结构——原子实和价电子及其对入射光粒子的散射 83

3.2 与光粒子散射理论相关的基本定律和基本原理 84

3.3 不透明物体对入射光的小角散射及由此形成的光的聚焦明纹 87

3.3.1 小角散射光强的周期间断性——初始衍射现象 87

3.3.2 单缝的双边散射及其小角散射光强度的叠加增强产生的平行散射光和非平行散射光 91

3.3.3 关于杨氏双缝干涉的粒子论物理解释 103

3.4 小圆孔的小角散射——小圆孔边缘对入射光的小角散射及散射光强的分布规律和光强计算 105

3.4.1 小圆孔边缘对入射光的小角散射及对衍射现象的粒子论解释 105

3.4.2 小圆孔边缘对平行入射光的小角散射产生的平行散射光经透镜聚焦后形成的明暗条纹的分布规律 107

3.4.3 小圆孔边缘对非平行入射光的小角散射产生的非平行散射光自然形成的明暗条纹的分布规律 109

3.4.4 小圆孔边缘对非平行入射光的小角散射及由此形成的聚焦明纹的分布规律 113

3.5 圆板边缘的小角散射及对泊松亮斑的粒子论解释 115

3.5.1 不透明圆板对平行入射光的小角散射 116

3.5.2 不透明圆板对非平行入射光的小角散射 117

3.6 不透明单边散射体对称组合及多边小角散射的对称性 119

3.6.1 由对称散射点A和B对称散射所产生的明条纹分布规律 121

3.6.2 双边对称小角散射点散射光强的分布规律 122

3.6.3 多双边对称散射体及其小角散射光强分布的规律性 123

第四章 透明物体对入射光的大角散射和小角散射及其对散射光聚焦明暗条纹产生机理的微观分析 124

4.1 概述 124

4.2 透明物体对入射光的大角散射和小角散射 126

4.2.1 平行平板透明体对入射光的大角散射和小角散射——通过透镜聚焦所形成的聚焦明纹的分布规律 128

4.2.2 劈尖透明体对入射光的大角散射和小角散射——非定域条纹的形成 142

4.3 用粒子散射理论解释光的偏振和双折射现象 182

4.3.1 概述 182

4.3.2 关于晶体的光学各向异性及其对入射光的非轴对称散射 183

4.3.3 反射和折射起偏——布儒斯特定律及其粒子论解释 193

4.3.4 双折射起偏及其粒子论解释 193

第三编 能量子假说的粒子论解释 209

第五章 光辐射能量的量子化及其粒子论解释 209

5.1 光辐射的粒子论解释 209

5.1.1 麦克斯韦分子运动速度和能量的分布规律——麦克斯韦分布律 209

5.1.2 黑体辐射和普朗克的量子理论——对普朗克量子假设的粒子论解释 211

5.2 光电效应及其粒子论解释 217

5.2.1 光电效应 217

5.2.2 爱因斯坦的光量子假说及其粒子论解释 219

5.3 康普顿效应及其粒子论解释——光粒子的非弹性散射 223

5.3.1 康普顿效应及其粒子论解释 223

5.3.2 康普顿效应的粒子论意义及康普顿波长偏移公式的粒子论解释 224

5.4 光的物质性和粒子性——用光粒子的大角散射理论来解释晶体对入射X射线光粒子的布拉格反射 230

5.4.1 综述 230

5.4.2 布拉格反射的粒子论解释——揭示布拉格反射定律的物理意义 231

5.4.3 晶体对入射X射线光粒子的大角散射——布拉格反射公式的推导 233

5.5 晶体对入射电子的大角散射——揭示德布罗意波的物质粒子本性 235

5.5.1 关于德布罗意假设——对物质粒子波动论的质疑和粒子运动论解释 235

5.5.2 关于光粒子物质性的实验证明——戴维孙-革末实验、汤姆逊实验及约恩孙实验 238

5.6 弗兰克-赫兹实验——弹性碰撞和非弹性碰撞及原子内部能量的分立性 245

第六章 用粒子散射理论来解释物质粒子的波动性 248

6.1 牛顿力学定律概述 248

6.2 物质波概念的提出及其主要内容——对物质波的粒子运动论解释 251

6.3 晶体对电子等物质粒子的散射实验——对物质波即粒子波动现象的粒子运动论解释 254

6.4 微观粒子的完全非弹性碰撞 258

6.5 电子光学——波动性统一于物质粒子的间断性 259

6.6 波粒二象性统一于唯物质论之一元论 261

6.7 关于测不准原理的粒子论解释——物质粒子小角散射和大角散射的严格确定性和统计确定性 266

6.7.1 小角散射及对测不准原理的粒子论解释（综述） 266

6.7.2 小角散射粒子聚焦位置的角向分量与其动量的角向分量之间的反比关系及其统计确定性 269

第四编 从原子核到高能粒子——原子核与高能粒子的内在相关性 277

第七章 原子核的壳层结构和全核素周期律 277

7.1 原子核的质量及质量亏损 277

7.1.1 原子核的质量亏损及其与相对论的无关性 277

7.1.2 原子核的质量及质量亏损的计算 280

7.1.3 原子核反应及反应能与质量亏损的关系 284

7.2 原子核的壳层结构及核素周期律 285

7.2.1 α粒子的对称组合及原子核的壳层结构 287

7.3 原子核的壳层结构和全核素周期律 294

7.3.1 原子核的壳层结构及对称闭合满壳层核素的标志性核素 294

7.3.2 关于稳定核素的组成、壳层结构及其变化规律 295

7.3.3 关于全核素周期表及其说明 299

附录1 （表7-5）稳定核素的组成、结构和有关核性能 302

附录2 （表7-6）全核素周期表（全图） 309

第八章 粒子-场论——高能粒子反应 318

8.1 关于微观粒子的定义和分类 318

8.2 关于基础粒子和基本粒子的粒子-场论分析 319

8.2.1 光子和光子核 319

8.2.2 电子和电子核 319

8.2.3 μ子和μ子核 320

8.2.4 π介子和π介子核 321

8.2.5 质子和核子核 321

8.2.6 核子的结构及强核亲和力的来源 322

8.3 关于粒子实和隐形粒子 324

8.4 不稳定基本粒子的衰变道、衰变产物和衰变式 325

8.4.1 μ子的多道衰变和相应的衰变产物 325

8.4.2 π介子的多道衰变和相应的衰变产物 326

8.4.3 关于复合介子的多道衰变和衰变产物 326

8.4.4 粒子分类——轻子、重子和超子 327

8.4.5 重子的多道衰变和相应的衰变产物 329

8.5 基本粒子和基础粒子及其在粒子组合中的地位 332

8.5.1 基本粒子和基础粒子及其相互关系 332

8.5.2 关于基础粒子和基本粒子的几点说明 332

8.5.3 关于粒子内部不同次级粒子运动状态的分析讨论 335

8.6 关于中微子和夸克是否具有客观实在性问题 336

8.6.1 关于是否存在中微子问题的讨论 337

8.6.2 夸克是什么？关于是否存在夸克问题的讨论 338

8.7 同位旋理论和盖尔曼-西岛关系的局限性 343

8.7.1 两套同位旋规则 343

8.7.2 对盖尔曼-西岛关系的改进 343

8.8 全粒子二分量同位旋关系——全粒子盖尔曼-西岛关系 345

8.9 二分量夸克理论及其量子性质和组合方式 347

8.9.1 二分量夸克理论及其粒子论实质 347

8.9.2 二分量夸克的对称性及其在数字坐标系中的位置 351

8.10 数字坐标系 粒子数-量子数一般关系图——关于夸克论题的讨论 353

8.11 粒子分类及其主要性质 355

8.12 粒子分类——轻子和重子的分类 355

第五编 原子的电子壳层结构及元素的化学活性 361

第九章 原子光谱线经验规律的发现到原子量子理论的建立 361

9.1 原子的发现和早期原子物理 361

9.2 原子光谱的实验规律 362

9.2.1 氢原子光谱的规律性——广义巴尔末公式 362

9.2.2 光谱项 并合原则 363

9.3 玻尔的原子理论 364

9.4 单电子原子的玻尔模型及其粒子论解释 367

9.5 角动量的量子化及其产生的根源 370

9.6 索末菲的量子化条件及其椭圆轨道理论 372

9.7 索末菲的椭圆轨道理论及其量子化条件和角量子数 374

9.7.1 索末菲的椭圆轨道理论和量子化条件 374

9.7.2 径向运动的量子化 375

9.7.3 类氢离子的能量 椭圆轨道的形状 376

9.7.4 简并 378

9.8 空间量子化 磁量子数 378

9.9 索末菲的椭圆轨道理论及其历史意义 380

9.10 原子的磁矩 斯特恩-革拉赫实验 382

9.10.1 关于磁矩的宏观理论 382

9.10.2 原子的电子轨道磁矩 383

9.10.3 斯特恩-革拉赫实验 384

9.11 场致相对性效应及角量子数的选择定则 385

9.11.1 电子的轨道 386

9.11.2 量子条件和类氢离子的能级 387

9.11.3 角量子数的选择定则 光谱线的精细结构 388

9.12 多电子原子及原子实和价电子 389

9.12.1 碱金属原子光谱的规律性 389

9.12.2 碱金属原子光谱的精细结构和电子自旋 395

9.13 光谱线的精细结构 396

9.13.1 氢原子或类氢离子光谱线的精细结构 396

9.13.2 He＋谱线λ=4 686A的精细结构 398

9.13.3 碱金属原子及类碱金属离子谱线的精细结构 399

9.13.4 蓝姆移动 401

第十章 原子的电子壳层结构及其内部能量状态的量子化——原子壳层电子运动状态的准周期间断性 402

10.1 原子的组成、结构和能量状态 402

10.1.1 从库仑定律的能量连续性到玻尔的原子能量的量子化 402

10.1.2 电子的组成和结构 光子在电子中的束缚状态及稳定性 404

10.2 单电子原子的形成过程及单电子原子的基态和激发态 405

10.2.1 基态氢原子的形成过程 405

10.2.2 基态原子的激发及退激发过程 406

10.3 单电子原子的巴耳末-里德伯经验公式所表示的光谱线的分布规律的粒子论解释 409

10.3.1 根据广义巴耳末公式推得的氢原子的能量公式 409

10.3.2 根据经典电学理论和广义巴耳末-里德伯经验公式推得的单电子原子的能量公式、轨道半径和轨道速度 410

10.3.3 用粒子-场论解释轨道电子能量和角动量的分立性——不同n值和同一n值能量和角动量的分立性 412

10.3.4 碱金属原子光谱的规律性及其与氢原子光谱线之间的异同 420

10.3.5 多电子原子 原子的矢模型 429

第十一章 原子的电子壳层结构和原子化学活性的来源——元素周期律 435

11.1 元素周期律及原子电子壳层结构的对称性和饱和性 435

11.1.1 元素周期律与原子电子壳层结构的内在相关性 435

11.1.2 原子的标识光谱和伦琴吸收光谱及其与核外电子壳层结构的关系 458

11.2 原子化学活性的来源及化学本质 467

11.2.1 原子化学活性的来源 467

11.2.2 化学键的同源性——离子键和原子键同源于外未满支壳层的不对称性和不饱和性 468

第六编 宇宙论——天体演化史 475

第十二章 天体观测的直观性和局限性——对系统红移和微波背景辐射的物理解释 475

12.1 天体观测的直观性及其向客观真实性的转变 475

12.1.1 直接观测的直观性和主观性——将直观的宇宙转变成客观的宇宙 477

12.1.2 发光天体发射光线的系统红移及其直观性向客观性的转变 478

第十三章 天体系统论 485

13.1 母星系是最高一级天体系统 485

13.1.1 关于宇宙大爆炸和黑洞 485

13.1.2 天体爆发现象的普遍性 485

13.1.3 天体及天体系统旋转运动的普遍性 485

13.1.4 天体结构的系统性——天体和天体系统的多重性结构 486

13.1.5 星系天体系统的主要结构特征——从星系所独有的涡旋状旋臂结构得到的启示 487

13.1.6 母星体是最高一级天体，母星系是最高一级天体系统 488

13.2 母星体的内部结构和组成——高能物质团块的产生、组成、运动和喷发 488

13.3 高能物质流向星系天体的转变 489

13.3.1 高能物质流角动量的来源和旋臂结构的形成 489

13.3.2 恒星的起源和形成过程 491

13.4 高能物质流的原始微观组成及其演变成星系质微观物质的演化历程 492

13.5 人类的家园——太阳系的起源和演化规律 492

第七编 生命的起源和演化规律 497

第十四章 原始生命的发祥地——有机生命的化学基础 497

14.1 历史回顾 497

14.2 原始生命的发祥地——温热湿地 498

14.3 有机大分子是原始生命起源的先导 499

14.3.1 有机大分子生命活性的来源及原始生命有机大分子的形成 499

14.3.2 有机大分子的形成是原始生命起源的先导 503

第十五章 碳水化合物和有机大分子——植物性有机生命的起源 517

15.1 蛋白质——对生命有重要意义的有机大分子 517

15.1.1 链里的氨基酸 519

15.1.2 酶 519

15.1.3 新陈代谢 522

15.1.4 示踪物质 525

15.1.5 光合作用 527

第十六章 细胞——生命的基体单元 531

16.1 染色体 531

16.2 基因 532

16.3 核酸 539

第十七章 生命的起源——从微观上来分析原始生命的产生过程 549

17.1 原始植物性生命体产生过程的三个发展阶段 549

17.2 叶绿素和叶绿体——光合作用的微观机理分析 550

17.3 从植物性原始生命中分化出更高质的生命体——原始动物性生命的诞生 551

第十八章 人类的起源、诞生和成长过程 553

18.1 从森林古猿向人类的转变和进化 554

18.2 原始人类关于火的发现及取火方法和取火工具的发明 555

18.3 原始社会制陶和冶金技术的发明和发展 556

18.4 人类文化的起源——原始人类文化起源于集体劳动和公共社会活动 557

参考文献 558