相對論-讓人類重新審視時(shí)間與空間

內(nèi)容概要

　　《相對論》內(nèi)容介紹：愛因斯坦關(guān)于相對論的觀點(diǎn)已經(jīng)過科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證，如：引力紅移實(shí)驗(yàn)、光線的偏折實(shí)驗(yàn)、水星的近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)和雷達(dá)回波的時(shí)間延遲實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了愛因斯坦的觀點(diǎn)，但是隨著研究的深入，關(guān)于相對論的各種爭論還在繼續(xù)，試驗(yàn)也在發(fā)展。

作者簡介

愛因斯坦
20世紀(jì)德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人，偉大的思想家和社會(huì)活動(dòng)家。
愛因斯坦的“相對論”使宇宙學(xué)擺脫了純粹猜想的思辨，進(jìn)入了現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域。他的“狹義相對論”業(yè)已成為解釋越來越多高能物理現(xiàn)象的一種最基本的理論工具，而其“廣義相對論”則成為了許多天文概念的理論基礎(chǔ)。其主要著作還有：
《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》、《關(guān)于輻射的量理論》、《空間、時(shí)間和引力》、《物理學(xué)的哲學(xué)》等。

書籍目錄

編者的話
導(dǎo)讀 撥散物理學(xué)晴空上的烏云
第一部分 狹義相對論
 一幾何命題的物理意義
 二坐標(biāo)系
 三經(jīng)典力學(xué)中的空間和時(shí)間
 四伽利略坐標(biāo)系
 五狹義相對性原理
 六經(jīng)典力學(xué)中所用到的速度相加原理
 七光的傳播定律與相對性原理的表面抵觸
 八物理學(xué)的時(shí)間觀
 九同時(shí)性的相對性
 十距離概念的相對性
 十一洛倫茲變換
 十二量桿和時(shí)鐘在運(yùn)動(dòng)時(shí)的行為
 十三速度相加原理：斐索實(shí)驗(yàn)
 十四相對論的啟發(fā)作用
 十五狹義相對論的普遍性結(jié)果
 十六經(jīng)驗(yàn)和狹義相對論
 十七閔可夫斯基的四維空間
第二部分 廣義相對論
 一狹義和廣義相對性原理
 二引力場
 三引力場的思想試驗(yàn)
 四慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等是廣義相對性公設(shè)的一個(gè)論據(jù)
 五等效原理
 六經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)和狹義相對論的基礎(chǔ)在哪些方面不能令人滿意
 七廣義相對性原理的幾個(gè)推論
 八在轉(zhuǎn)動(dòng)的參照物上的鐘和量桿的行為
 九歐幾里得和非歐幾里得連續(xù)區(qū)域
 十高斯坐標(biāo)
 十一狹義相對論的時(shí)空連續(xù)區(qū)可以當(dāng)作歐幾里得連續(xù)區(qū)
 十二廣義相對論的時(shí)空連續(xù)區(qū)不是歐幾里得連續(xù)區(qū)
 十三廣義相對論原理的嚴(yán)格表述
 十四在廣義相對性原理的基礎(chǔ)上理解引力問題
第三部分 關(guān)于整個(gè)宇宙的一些考慮
 一牛頓理論在宇宙論方面的困難
 二一個(gè)“有限”而又“無限”的宇宙的可能性
 三以廣義相對論為依據(jù)的空間結(jié)構(gòu)
第四部分 相對論的驗(yàn)證
 一以太和邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)
 二狹義相對論的社會(huì)接受過程
 三水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)
 四引力紅移
 五引力場的光線偏轉(zhuǎn)
第五部分 相對論的意義
 一古希臘的科學(xué)
 二近代科學(xué)的起源
 三經(jīng)典物理學(xué)與科學(xué)革命
 四相對論與新科學(xué)革命

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   三 經(jīng)典力學(xué)中的空間和時(shí)間 空間和時(shí)間是事物之間的一種次序?？臻g用以描述物體的位形；時(shí)間用以描述事件之間的先后順序。空間和時(shí)間的物理性質(zhì)主要通過它們與物體運(yùn)動(dòng)的各種聯(lián)系而表現(xiàn)出來。在笛卡兒坐標(biāo)系中，測量兩點(diǎn)之間的距離時(shí)可以看到，空間兩點(diǎn)距離是一個(gè)不變量，與參照系的選擇和觀察者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。這個(gè)結(jié)論用牛頓的話來說就是絕對的真實(shí)的數(shù)學(xué)空間，就其本質(zhì)而言，是永遠(yuǎn)均勻地流逝著，與任何外界事物無關(guān)。絕對空間就其本質(zhì)而言是與任何外界事物無關(guān)的，它從不運(yùn)動(dòng)，并且永遠(yuǎn)不變。另一方面，物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律，卻與采用怎樣的空間和時(shí)間來度量它有著密切的關(guān)系。相對于絕對空間的靜止或運(yùn)動(dòng)，才是絕對的靜止或運(yùn)動(dòng)。只有以絕對空間作為度量運(yùn)動(dòng)的參照系，或者以其他作絕對勻速運(yùn)動(dòng)的物體為參照物，慣性定律才成立。即不受外力作用的物體，或者總保持靜止，或者總保持勻速運(yùn)動(dòng)。這一類特殊的參照系，被稱為慣性參照系。 例如，假設(shè)有一列飛馳的火車，火車以某個(gè)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。人站在火車的窗口處，手中拿著一個(gè)石頭伸出窗外，然后自然松手，使這塊石頭從手中脫落，它落在了路基上。如果不計(jì)空氣的阻力——當(dāng)然，根據(jù)牛頓的理論，空氣的阻力早就應(yīng)該去掉的——那么，我們看到的石頭的位置是什么樣的呢？它走過的軌跡是什么樣的呢？還有所謂在空間中運(yùn)動(dòng)在這里是什么意思呢？根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)系的角度出發(fā)來看，問題可以得到非常清晰的解答：首先，我們避開空間這個(gè)模糊的概念，直接以物理學(xué)和數(shù)學(xué)的角度對它進(jìn)行分析，然后我們可以說，石塊對于與車廂緊密相連的坐標(biāo)系而言走過了一條直線，對于與地面也就是地基緊密相連的坐標(biāo)系而言，石塊走過了一條彎曲的拋物線。從這里我們可以清楚地看到，不會(huì)有獨(dú)立存在的軌跡——也就是路程一曲線，而只有相對于某一個(gè)特定參照系的軌跡。 在經(jīng)典力學(xué)中，時(shí)間和空間是描述世界尺度的兩個(gè)核心變量。時(shí)間是描述事物存在的一種方式，空間也是描述事物存在的一種方式，它們共同組成了事物的尺度。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，事物的存在和時(shí)間、空間是相互獨(dú)立的，沒有任何關(guān)系。而且時(shí)間的測量獨(dú)立于運(yùn)動(dòng)之外，是和運(yùn)動(dòng)無關(guān)的一個(gè)不變量。同時(shí)經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量也是和運(yùn)動(dòng)無關(guān)的常量。所以在經(jīng)典力學(xué)中，長度、時(shí)間及質(zhì)量都和運(yùn)動(dòng)無關(guān)，是一個(gè)不變量。這也就是人們常說的絕對時(shí)空觀。 四 伽利略坐標(biāo)系 意大利科學(xué)家伽利略（1564—1642）是17世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一。他和惠更斯發(fā)現(xiàn)了鐘擺的等時(shí)性原理，并發(fā)明了能測量脈搏速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。他研究天文學(xué)，成為哥白尼學(xué)說的支持者，他制造了望遠(yuǎn)鏡，觀測到木星的4顆衛(wèi)星，證明了地球并不是一切天體運(yùn)動(dòng)環(huán)繞的中心。他還制成了空氣溫度計(jì)，這是世界上最早的溫度計(jì)。而他最大的貢獻(xiàn)卻是在于他的思想試驗(yàn)成為牛頓經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，也為后來的物理學(xué)和數(shù)學(xué)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。通過著名的斜面試驗(yàn)，伽利略順利解決了物體的運(yùn)動(dòng)問題。他發(fā)現(xiàn)，在斜面上下落的物體下落距離和所用的時(shí)間的平方成正比，這就是著名的落體定律，這個(gè)試驗(yàn)也表明落體的下落時(shí)間和質(zhì)量是沒有關(guān)系的。

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