我于2021年11月5日，在搜狐視頻App張朝陽(yáng)賬號(hào)直播開(kāi)講基礎(chǔ)物理，基本上每周五、周日中午12點(diǎn)開(kāi)始，每次時(shí)長(zhǎng)1.5小時(shí)，目前已經(jīng)講了150余期。每期直播課都在張朝陽(yáng)賬號(hào)下的物理課欄目中有全程回放，并由葛伯宣剪輯成10分鐘左右的短視頻，發(fā)布在搜狐視頻App張朝陽(yáng)的物理課賬號(hào)下。后續(xù)，又由李松、涂凱勛、王朕鐸、陳廣尚等整理成文章，發(fā)布于搜狐新聞App搜狐科技賬號(hào)下。本書(shū)覆蓋了視頻課67～127期的內(nèi)容，是相關(guān)文章的集合。
對(duì)于有物理基礎(chǔ)的同學(xué)，我建議采用研究式學(xué)習(xí)碎片化學(xué)習(xí)的方法。如果把物理學(xué)知識(shí)與技能比作一個(gè)二維平面古城，你當(dāng)初沿著本科、研究生物理的教科書(shū)路徑，按部就班地走過(guò)了這座古城的主要街道；從《張朝陽(yáng)的物理課》開(kāi)始，你將從不同城門(mén)進(jìn)入這座古城，走的是不同的路徑，或者直達(dá)某個(gè)景點(diǎn)游玩，看到的是不同的風(fēng)景，在隨意的走走逛逛中，你將對(duì)這座古城非常熟悉，如同自己的家園。
研究式學(xué)習(xí)，不是被動(dòng)地、單一地按順序接收傳統(tǒng)教科書(shū)中的內(nèi)容，而是在好奇心的驅(qū)使下，想要深入了解某個(gè)問(wèn)題是怎么回事，即自己向自己提出一個(gè)問(wèn)題，大概地翻翻書(shū)，或在互聯(lián)網(wǎng)上搜索一下，粗略地看后，自己拿起筆進(jìn)行推導(dǎo)、計(jì)算。我以這樣的方法進(jìn)行備課、講課，因此本書(shū)中包含了不少傳統(tǒng)教科書(shū)中沒(méi)有的問(wèn)題及對(duì)問(wèn)題的不同處理方法。
例如，在狹義相對(duì)論部分，時(shí)間空間獨(dú)立與無(wú)限速度的等效性問(wèn)題；在天體物理部分，對(duì)拉格朗日L4點(diǎn)的計(jì)算問(wèn)題，以及對(duì)月球退行速率的計(jì)算問(wèn)題；在電動(dòng)力學(xué)部分，對(duì)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷的電磁勢(shì)的計(jì)算問(wèn)題；在流體力學(xué)部分，N-S方程流管速度場(chǎng)分布的含時(shí)解問(wèn)題，等等。
以這樣的方法，本書(shū)的內(nèi)容覆蓋了牛頓力學(xué)、天體物理、電動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)等多個(gè)領(lǐng)域的多個(gè)有趣的問(wèn)題。單從問(wèn)題的標(biāo)題看，本書(shū)貌似一本科普讀物，但因?yàn)閷?duì)每一個(gè)問(wèn)題都進(jìn)行了從基本原理出發(fā)的詳細(xì)計(jì)算、推導(dǎo)，所以實(shí)則這是一本有難度、需要一些數(shù)學(xué)功底的讀物。同樣地，你也可以碎片化地閱讀本書(shū)，挑你感興趣的章節(jié)，拿出筆和紙，邊讀邊推導(dǎo)。
《張朝陽(yáng)的物理課》的直播課及視頻回放，如同思維的宇宙飛船，還在繼續(xù)探索著基礎(chǔ)物理的深空，現(xiàn)已成書(shū)第一卷與第二卷。感謝課上網(wǎng)友的熱情燒腦與迎接挑戰(zhàn)（受虐），這兩本書(shū)可以方便地讓你復(fù)習(xí)前127期課程。第三卷也將在不久的將來(lái)面世，學(xué)習(xí)物理，開(kāi)啟了解天地奧妙的旅程，如旅行者號(hào)（Voyager）一樣繼續(xù)駛向無(wú)盡的遠(yuǎn)方。
張朝陽(yáng)
2023年6月27日
第一部分 牛頓力學(xué)與天體物理
面積分可以轉(zhuǎn)化成體積分？
矢量分析及其在引力場(chǎng)中的應(yīng)用·3
如何求引力場(chǎng)和引力勢(shì)？
高斯定理和泊松方程的應(yīng)用·12
旅行者號(hào)如何擺脫太陽(yáng)的引力束縛？
物體在引力場(chǎng)中的軌道與引力彈弓效應(yīng)·19
韋伯望遠(yuǎn)鏡為什么在那么遠(yuǎn)？
日地系統(tǒng)的拉格朗日點(diǎn)·27
地月公轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致怎樣的慣性勢(shì)？
引力勢(shì)的勒讓德展開(kāi)及平動(dòng)參考系·38
黑洞的意大利面效應(yīng)指的是什么？
詳細(xì)計(jì)算潮汐力導(dǎo)致的海平面高度·46
為什么月球正不斷遠(yuǎn)離我們？
潮汐鎖定效應(yīng)及月球退行速率·58
如果月球離地球很近會(huì)被地球撕碎？
計(jì)算洛希極限·65
地球?yàn)槭裁词莻€(gè)扁球體？
計(jì)算地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的地球變形·72
第二部分 洛倫茲變換
數(shù)學(xué)上怎么表示旋轉(zhuǎn)變換？
轉(zhuǎn)動(dòng)的矩陣表示及度規(guī)的概念·79
狹義相對(duì)論的時(shí)空變換是怎樣的？
閔氏度規(guī)及時(shí)空變換矩陣·87
怎么從時(shí)空變換矩陣得到洛倫茲變換？
洛倫茲變換及四維矢量·95
第三部分 電動(dòng)力學(xué)
電磁學(xué)的公理是什么？
麥克斯韋方程組及其物理意義·106
穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)怎么求？
安培環(huán)路定理和畢奧-薩伐爾定律·114
無(wú)窮大電流板產(chǎn)生的磁場(chǎng)是怎樣的？
繼續(xù)求解電流的磁場(chǎng)·122
電阻的微觀起源是怎樣的？
認(rèn)識(shí)平板電容器和電阻·130
極光為什么會(huì)出現(xiàn)在地球兩極？
洛倫茲力及其應(yīng)用·139
發(fā)電機(jī)的物理原理是什么？
法拉弟電磁感應(yīng)定律與安培-麥克斯韋定律·147
電磁波為什么是橫波？
電磁波動(dòng)方程及其平面波解·155
可以給磁場(chǎng)定義一個(gè)矢量勢(shì)場(chǎng)？
穩(wěn)恒電磁場(chǎng)的標(biāo)量勢(shì)與矢量勢(shì)·162
一般情況下的磁矢勢(shì)是怎樣的？
電磁勢(shì)的推遲勢(shì)解·169勻速運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷的電磁勢(shì)是怎樣的？
直接積分求解電磁勢(shì)·181
洛倫茲力來(lái)源于電場(chǎng)力的洛倫茲變換？
勻速運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷的電磁場(chǎng)及其應(yīng)用·191
振動(dòng)點(diǎn)電荷會(huì)怎樣輻射電磁波？
用遠(yuǎn)場(chǎng)低速近似求振動(dòng)點(diǎn)電荷的電磁勢(shì)·200
瑞利散射功率為什么與頻率的四次方成正比？
電磁場(chǎng)的能流密度與振動(dòng)點(diǎn)電荷的輻射功率·208
為什么電磁勢(shì)構(gòu)成四維矢量？
電磁勢(shì)構(gòu)成四維矢量的一般性證明·214
折射率的微觀起源是怎樣的？
光在介質(zhì)中的速度與光的折射·221
磁荷不存在，那磁矩是什么？
磁矩及其在外磁場(chǎng)中所受的力矩·232
磁場(chǎng)對(duì)磁矩的力矩會(huì)產(chǎn)生什么效應(yīng)？
順磁、抗磁原理及磁矩在磁場(chǎng)中的力與勢(shì)能·239
順磁磁化強(qiáng)度怎么求？
外磁場(chǎng)下的自旋能級(jí)與順磁磁化強(qiáng)度·247
磁場(chǎng)會(huì)對(duì)原子能級(jí)產(chǎn)生怎樣的影響？
半經(jīng)典的抗磁性、鈉雙線(xiàn)結(jié)構(gòu)與正常塞曼效應(yīng)·254
量子力學(xué)中的抗磁性是怎樣的？
帶電粒子在磁場(chǎng)中的哈密頓量·263
第四部分 流體力學(xué)
如何計(jì)算水中物體的浮力？
介紹流體力學(xué)基本概念·273
香蕉球的物理原理是什么？
證明浮力定律與伯努利原理·281
怎么推導(dǎo)納維爾-斯托克斯方程？
黏性與應(yīng)力張量·290
如何推導(dǎo)泊肅葉定律？
求解圓柱管中穩(wěn)恒層流的納維爾-斯托克斯方程·303
三角管中黏性不可壓縮流體的流量與什么有關(guān)？
利用邊界條件猜出納維爾-斯托克斯方程的解·310
橢圓管中黏性不可壓縮流體的流量與什么有關(guān)？
對(duì)比不同截面形狀的管的流量公式·317
黏性流體流速如何隨時(shí)間演化（上）？
求解圓柱管中非穩(wěn)恒納維爾-斯托克斯方程·324
黏性流體流速如何隨時(shí)間演化（下）？
貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)與傅里葉-貝塞爾級(jí)數(shù)·334
第五部分熱傳導(dǎo)
怎么定量分析熱量的傳導(dǎo)？
傅里葉定律和熱傳導(dǎo)方程·345
兩端接觸冰水的細(xì)桿的溫度如何變化？
一維熱傳導(dǎo)方程的求解·353
絕熱細(xì)桿的溫度如何變化？
熵增原理與半無(wú)限長(zhǎng)情況的求解·362
水流中的球體溫度怎么隨時(shí)間演化？
更一般的邊界條件與三維熱傳導(dǎo)方程·370
水流中的柱體溫度怎么隨時(shí)間演化？
柱坐標(biāo)系下的熱傳導(dǎo)方程與傅里葉-貝塞爾級(jí)數(shù)·384
如何定量描述氣體向金屬內(nèi)部的擴(kuò)散？
菲克定律與擴(kuò)散方程·394
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