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宇宙相對論 版權信息
- ISBN：9787229158699
- 條形碼：9787229158699 ; 978-7-229-15869-9
- 裝幀：70g輕型紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
宇宙相對論 本書特色
科學認知相對論 參照系理解宇宙奧義 理解宇宙的基本組成部分如何運作，必須理解相對論，一切問題皆由“參照系”決定。事實上，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？不妨如物理實驗課那樣，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，逐步構建一個全新的宇宙。 《宇宙相對論》構架了這一宇宙模型，從空間、時間、物質、運動、引力、生命等多維度詮釋相對論與它們的關系，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，認識宇宙演進規律背后潛藏的根本機制。 書稿列舉了許多有意思的思想實驗以形象地解釋時間膨脹、質量膨脹、尺縮效應等奇妙現象，如有名的雷擊列車實驗、車輛碰撞實驗、水桶實驗、光時鐘實驗、鉚釘實驗、時光機實驗……作者用公式和示意圖演示了實驗中的數學計算與相對論效應，科學地論述了空間與時間、速度與時間的變性關系。 理解相對論的核心并不困難，重點在參照系選擇，參照系的變化將帶來結果的變化。理解相對論，在數學水平上只需高中文化，但在物理水平上需要你的大膽想象——站在系統之外看系統，站在宇宙之外看宇宙。 作者從相對論的角度解讀質能方程、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，很好適合愛好科學的讀者閱讀。 Advance Praise for THE REALITY FRAME 《宇宙相對論》一書的發行評語 《宇宙相對論》記錄了科學目前的精彩片段，同時陳述了大量的現代物理學知識。 ——《獨立報》（The Independent） 作者將科學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 內容簡介
理解宇宙的基本組成部分如何運作，必須理解相對論，一切問題皆由“參照系”決定。事實上，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？不妨如物理實驗課那樣，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，逐步構建一個全新的模型宇宙，從模型中窺視。 《宇宙相對論》構架了這一宇宙模型，從空間、時間、物質、運動、引力、生命等多維度詮釋相對論與它們的關系，如何正確理解相對論，認識宇宙演進規律背后潛藏的根本機制。書稿由9章構成，章，入門；第2章，虛無；第3章，素材；第4章，時間；第5章，運動；第6章，引力；第7章，生命；第8章，創造與革新；第9章，基本關系。 作者從相對論的角度解讀質能方程、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，很好適合愛好科學的讀者閱讀。
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 運動
000 6 引力
000 7 生命
000 8 創造與革新
000 9 基本關系
000 附錄 簡明狹義相對論
展開全部
宇宙相對論 節選
入門 相對論是本書的核心。我們習慣于認為相對論即愛因斯坦（Einstein）在物理學中提出的那一系列的繁雜內容（當然，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容。 欲從基礎層面體悟相對論，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）。據說，當年，伽利略正和一群朋友遠足，他們乘坐在一艘由數人劃動的船上，欣賞著漂亮的湖景。當時，他們正以很快的速度在水面上劃行。有傳聞稱，伽利略當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動。故而，斯泰盧蒂已做好了隨時跳進湖里的準備，他擔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。結果是，鑰匙掉回了伽利略的腿上。 這個故事的真實性尚待商榷——許多有關伽利略的故事都缺少事實證據的支持。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，斯泰盧蒂認為，當沉重的金屬鑰匙還處于空中時，快速運動的船會從其下方劃走。然而，他并未透徹地理解“運動”的真實含義，伽利略卻有過認真思考。 體系之內 無論何時，只要某事件涉及到“參照系”（對某事件進行觀察時，其所處的特定環境及狀態），就涉及了相對論，這恰好是發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生交互作用的必然要求。在物理學中，某些客觀事實一旦被孤立，就失去了意義。對這類現象，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，以作為客觀事實的背景。在相對論中，相對性涵蓋很廣，小至能測量運動的全部參數，大至能探索我們宇宙所處位置的參數。相對論可以預測一場車禍會造成多大傷害，也可以預測時間中的旅行，還可以解釋引力發揮作用的機制。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——要對這一理論有堅實的理解，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，F實一點來講，對于宇宙的復雜性，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。 在揭示相對論用途的過程中，參照系的概念非常重要。參照系是事件運行時的背景，它可以是純粹物理性質的體系。對此，我用一句戲劇腳本中經常見到的描述舉例，“艾瑪（Emma）從左邊走到了右邊！比绻麤]有參照系，我們不可能知道左右，應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的演員該往哪個方向行走。因此，戲劇腳本通常會用“舞臺左側”或“舞臺右側”作表述，以使背景清晰。 “左”與“右”這樣的術語本身就是相對的。先有一個參照系存在，這兩個術語才能真正具有意義。這樣的物理學系統給我們帶來了相對論的*基本形式；氐劫だ杂魏睦樱院痘蛩鲄⒄諘r，船在運動，這顯然是真實情況，是不證自明的事實。但那樣的運動不能被認作具有絕對性——比如，以船上乘客作為參照系，船仍然在運動，乘客將會很快落在船的后方，變成落湯雞。真實情況是，從乘客的角度看，船并未運動，是水和湖岸（事實上是整個地球）向他們的后方運動。 如果乘客中的某個人將自己的手指放入湖中，上述現象會變得明顯——他能在皮膚上感覺到水流正向后方運動。發生于鑰匙上的事件與此相同。在以船為參照系的系統中，鑰匙并未向前或向后運動，只是發生了向上以及向下的運動。所以，鑰匙*終無處可逃地掉進了伽利略的腿上，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——來自水體的更強大的減速阻力，以及劃槳人使船向前運動的力。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。數學上，如果鑰匙在空氣中停留的時間達到某個值，船終究會越過鑰匙落下的位置。實際上，案例中的物體太重，空氣阻力的影響幾乎可以忽略，不會出現極端結果。換個角度，如果伽利略向空中拋起的是一張紙片，結果或許完全不同。 如果不考慮上述陳述的不同力的情況，以船作參照系，扔鑰匙這一動作實際上僅使鑰匙發生了向上及向下的運動。在以船為參照系的系統中，是地球、湖水在運動。伽利略將這一概念作了外延——假設船勻速運動，且船體完全封閉（沒有窗戶，乘客看不見船外發生的事；同時，封閉的船還能隔絕乘客對空氣流動的感知），那么，在船體內部進行的任何物理試驗，均無法說明船是否處于運動狀態。 ......
宇宙相對論 作者簡介
布萊恩.克萊格，英國理論物理學家，量子物理學家，著名科普作家，英國大眾科學網站的編輯和英國皇家藝術學會會員。曾在牛津大學研習物理，一生致力于將宇宙中奇特領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》《十大物理學家》《宇宙相對論》《科學大浩劫》等。
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