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宇宙相對論

出版社：重慶出版社出版時間：2021-08-01
開本： 其他 頁數(shù)： 228
本類榜單：科普讀物銷量榜
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宇宙相對論 版權(quán)信息

  • ISBN：9787229158699
  • 條形碼：9787229158699 ; 978-7-229-15869-9
  • 裝幀：70g輕型紙
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

宇宙相對論 本書特色

科學(xué)認(rèn)知相對論 參照系理解宇宙奧義 理解宇宙的基本組成部分如何運(yùn)作，必須理解相對論，一切問題皆由“參照系”決定。事實(shí)上，人們對相對論既熟悉又陌生，從伽利略相對論到愛因斯坦相對論，鮮有人能深度理解。 欲理解電路的工作原理？不妨如物理實(shí)驗(yàn)課那樣，自己動手搭建一個電路，從中理解電壓、電阻、電流之前的關(guān)系。同理，要想真正理解相對論，不妨從相對論描述的宇宙著手，逐步構(gòu)建一個全新的宇宙。 《宇宙相對論》構(gòu)架了這一宇宙模型，從空間、時間、物質(zhì)、運(yùn)動、引力、生命等多維度詮釋相對論與它們的關(guān)系，闡述參照系的選擇對我們理解世界、宇宙、生命具有的重要意義，認(rèn)識宇宙演進(jìn)規(guī)律背后潛藏的根本機(jī)制。 書稿列舉了許多有意思的思想實(shí)驗(yàn)以形象地解釋時間膨脹、質(zhì)量膨脹、尺縮效應(yīng)等奇妙現(xiàn)象，如有名的雷擊列車實(shí)驗(yàn)、車輛碰撞實(shí)驗(yàn)、水桶實(shí)驗(yàn)、光時鐘實(shí)驗(yàn)、鉚釘實(shí)驗(yàn)、時光機(jī)實(shí)驗(yàn)……作者用公式和示意圖演示了實(shí)驗(yàn)中的數(shù)學(xué)計(jì)算與相對論效應(yīng)，科學(xué)地論述了空間與時間、速度與時間的變性關(guān)系。 理解相對論的核心并不困難，重點(diǎn)在參照系選擇，參照系的變化將帶來結(jié)果的變化。理解相對論，在數(shù)學(xué)水平上只需高中文化，但在物理水平上需要你的大膽想象——站在系統(tǒng)之外看系統(tǒng)，站在宇宙之外看宇宙。 作者從相對論的角度解讀質(zhì)能方程、引力方程、場方程組，用閔可夫斯基圖探討空間彎曲，用廣義相對論推導(dǎo)引力波，邏輯清晰、論證明確。作者在附錄中陳列了精彩的“狹義相對論”簡明公式推導(dǎo)，很好適合愛好科學(xué)的讀者閱讀。 Advance Praise for THE REALITY FRAME 《宇宙相對論》一書的發(fā)行評語 《宇宙相對論》記錄了科學(xué)目前的精彩片段，同時陳述了大量的現(xiàn)代物理學(xué)知識。 ——《獨(dú)立報(bào)》（The Independent） 作者將科學(xué)的偉大思想編織起來，帶我們踏上了一段從空白到人類心靈的驚險旅程。 ——《科克斯書評》（Kirkus Reviews）

宇宙相對論 內(nèi)容簡介

理解宇宙的基本組成部分如何運(yùn)作，必須理解相對論，一切問題皆由“參照系”決定。事實(shí)上，人們對相對論既熟悉又陌生，從伽利略相對論到愛因斯坦相對論，鮮有人能深度理解。 欲理解電路的工作原理？不妨如物理實(shí)驗(yàn)課那樣，自己動手搭建一個電路，從中理解電壓、電阻、電流之前的關(guān)系。同理，欲理解相對論，不妨從相對論描述的宇宙著手，逐步構(gòu)建一個全新的模型宇宙，從模型中窺視。 《宇宙相對論》構(gòu)架了這一宇宙模型，從空間、時間、物質(zhì)、運(yùn)動、引力、生命等多維度詮釋相對論與它們的關(guān)系，如何正確理解相對論，認(rèn)識宇宙演進(jìn)規(guī)律背后潛藏的根本機(jī)制。書稿由9章構(gòu)成，章，入門；第2章，虛無；第3章，素材；第4章，時間；第5章，運(yùn)動；第6章，引力；第7章，生命；第8章，創(chuàng)造與革新；第9章，基本關(guān)系。 作者從相對論的角度解讀質(zhì)能方程、引力方程、場方程組，用閔可夫斯基圖探討空間彎曲，用廣義相對論推導(dǎo)引力波，邏輯清晰、論證明確。附錄還陳列了精彩的“狹義相對論”簡明公式推導(dǎo)，很好適合愛好科學(xué)的讀者閱讀。

宇宙相對論 目錄

000 1 入門

000 2 虛無

000 3 素材

000 4 時間

000 5 運(yùn)動

000 6 引力

000 7 生命

000 8 創(chuàng)造與革新

000 9 基本關(guān)系

000 附錄 簡明狹義相對論


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宇宙相對論 節(jié)選

入門 相對論是本書的核心。我們習(xí)慣于認(rèn)為相對論即愛因斯坦（Einstein）在物理學(xué)中提出的那一系列的繁雜內(nèi)容（當(dāng)然，愛因斯坦的成果的確是相對論的組成部分），但相對論還有大量的其他內(nèi)容。 欲從基礎(chǔ)層面體悟相對論，我們需要來一趟時光之旅，回到1624年，去意大利（Italy）中部翁布里亞（Umbria）的皮耶迪盧科湖（Lake Piediluco）見見伽利略（Galileo）。據(jù)說，當(dāng)年，伽利略正和一群朋友遠(yuǎn)足，他們乘坐在一艘由數(shù)人劃動的船上，欣賞著漂亮的湖景。當(dāng)時，他們正以很快的速度在水面上劃行。有傳聞稱，伽利略當(dāng)時問自己的朋友斯泰盧蒂（Stelluti），能否從他那借到一個有份量的物品。斯泰盧蒂勉強(qiáng)地將自己家的鑰匙遞了過去。那是一把400年前的鑰匙，可不是今天我們熟悉的精致小巧的月牙鑰匙，那時的鑰匙多為大大的鐵家伙且極難匹配替換。 讓斯泰盧蒂驚恐的是，伽利略從自己手里拿過鑰匙后用盡全力地扔了出去——他將鑰匙垂直地扔上了天空。你可別忘了，船仍在以不低的速度向前運(yùn)動。故而，斯泰盧蒂已做好了隨時跳進(jìn)湖里的準(zhǔn)備，他擔(dān)心自己的鑰匙掉下來時船已劃走了，這枚珍貴的鑰匙會在船的后方掉入水中。同時，他的朋友們必須得拽住他，避免他在抓鑰匙的過程中完全落水。結(jié)果是，鑰匙掉回了伽利略的腿上。 這個故事的真實(shí)性尚待商榷——許多有關(guān)伽利略的故事都缺少事實(shí)證據(jù)的支持。不過，可以肯定的是，在做某些事情的時候伽利略充滿了自信，他做的這些事在后來被稱為相對論。依照自然假想，斯泰盧蒂認(rèn)為，當(dāng)沉重的金屬鑰匙還處于空中時，快速運(yùn)動的船會從其下方劃走。然而，他并未透徹地理解“運(yùn)動”的真實(shí)含義，伽利略卻有過認(rèn)真思考。 體系之內(nèi) 無論何時，只要某事件涉及到“參照系”（對某事件進(jìn)行觀察時，其所處的特定環(huán)境及狀態(tài)），就涉及了相對論，這恰好是發(fā)生在伽利略的小船上的事件。相對論既是看待事物的方式，也是理解事物如何發(fā)生交互作用的必然要求。在物理學(xué)中，某些客觀事實(shí)一旦被孤立，就失去了意義。對這類現(xiàn)象，我們必須使用相對性去理解。引用相對性，就必須選擇一個參照系，以作為客觀事實(shí)的背景。在相對論中，相對性涵蓋很廣，小至能測量運(yùn)動的全部參數(shù)，大至能探索我們宇宙所處位置的參數(shù)。相對論可以預(yù)測一場車禍會造成多大傷害，也可以預(yù)測時間中的旅行，還可以解釋引力發(fā)揮作用的機(jī)制。感受相對論的作用、理解它為何總是違背我們的直覺，的確有些困難——要對這一理論有堅(jiān)實(shí)的理解，我們必須從頭開始，重新塑造我們的宇宙觀。 重塑宇宙觀顯然是個大型任務(wù)。現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)來講，對于宇宙的復(fù)雜性，我們只能來一次驚鴻之瞥。即便這樣，也足夠我們探索相對論那包羅萬象的本質(zhì)。 在揭示相對論用途的過程中，參照系的概念非常重要。參照系是事件運(yùn)行時的背景，它可以是純粹物理性質(zhì)的體系。對此，我用一句戲劇腳本中經(jīng)常見到的描述舉例，“艾瑪（Emma）從左邊走到了右邊。”如果沒有參照系，我們不可能知道左右，應(yīng)按誰的視角來看待這一行動。顯然，坐在觀眾席往舞臺上看與坐在后臺看向觀眾席，左右不同！沒有清晰的參照系，我們不知道扮演艾瑪?shù)难輪T該往哪個方向行走。因此，戲劇腳本通常會用“舞臺左側(cè)”或“舞臺右側(cè)”作表述，以使背景清晰。 “左”與“右”這樣的術(shù)語本身就是相對的。先有一個參照系存在，這兩個術(shù)語才能真正具有意義。這樣的物理學(xué)系統(tǒng)給我們帶來了相對論的*基本形式；氐劫だ杂魏睦，以湖岸或水作參照時，船在運(yùn)動，這顯然是真實(shí)情況，是不證自明的事實(shí)。但那樣的運(yùn)動不能被認(rèn)作具有絕對性——比如，以船上乘客作為參照系，船仍然在運(yùn)動，乘客將會很快落在船的后方，變成落湯雞。真實(shí)情況是，從乘客的角度看，船并未運(yùn)動，是水和湖岸（事實(shí)上是整個地球）向他們的后方運(yùn)動。 如果乘客中的某個人將自己的手指放入湖中，上述現(xiàn)象會變得明顯——他能在皮膚上感覺到水流正向后方運(yùn)動。發(fā)生于鑰匙上的事件與此相同。在以船為參照系的系統(tǒng)中，鑰匙并未向前或向后運(yùn)動，只是發(fā)生了向上以及向下的運(yùn)動。所以，鑰匙*終無處可逃地掉進(jìn)了伽利略的腿上，并未留在船的后方并沒入湖水。 斯泰盧蒂對鑰匙掉入水中的推理，提供了一個線索，使這一誤解變得沒那么令人難堪——鑰匙離開了船，作用在船和鑰匙上的力不再相同。二者都會受到向下的重力作用，二者都會受到空氣阻力作用使其減速。不過，船還會受到另外兩種力的作用——來自水體的更強(qiáng)大的減速阻力，以及劃槳人使船向前運(yùn)動的力。試想，如果鑰匙在空氣中停留足夠長的時間，且不能受到任何向前的推力，它會在空氣阻力的作用下減速。數(shù)學(xué)上，如果鑰匙在空氣中停留的時間達(dá)到某個值，船終究會越過鑰匙落下的位置。實(shí)際上，案例中的物體太重，空氣阻力的影響幾乎可以忽略，不會出現(xiàn)極端結(jié)果。換個角度，如果伽利略向空中拋起的是一張紙片，結(jié)果或許完全不同。 如果不考慮上述陳述的不同力的情況，以船作參照系，扔鑰匙這一動作實(shí)際上僅使鑰匙發(fā)生了向上及向下的運(yùn)動。在以船為參照系的系統(tǒng)中，是地球、湖水在運(yùn)動。伽利略將這一概念作了外延——假設(shè)船勻速運(yùn)動，且船體完全封閉（沒有窗戶，乘客看不見船外發(fā)生的事；同時，封閉的船還能隔絕乘客對空氣流動的感知），那么，在船體內(nèi)部進(jìn)行的任何物理試驗(yàn)，均無法說明船是否處于運(yùn)動狀態(tài)。 ......

宇宙相對論 作者簡介

布萊恩.克萊格，英國理論物理學(xué)家，量子物理學(xué)家，著名科普作家，英國大眾科學(xué)網(wǎng)站的編輯和英國皇家藝術(shù)學(xué)會會員。曾在牛津大學(xué)研習(xí)物理，一生致力于將宇宙中奇特領(lǐng)域的研究介紹給大眾讀者。著有科普暢銷書《量子糾纏》《量子時代》《十大物理學(xué)家》《宇宙相對論》《科學(xué)大浩劫》等。

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