相對(duì)論-讓人類重新審視時(shí)間與空間

內(nèi)容概要

　　《相對(duì)論》內(nèi)容介紹：愛因斯坦關(guān)于相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)性
 十距離概念的相對(duì)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(duì)論的啟發(fā)作用
 十五狹義相對(duì)論的普遍性結(jié)果
 十六經(jīng)驗(yàn)和狹義相對(duì)論
 十七閔可夫斯基的四維空間
第二部分 廣義相對(duì)論
 一狹義和廣義相對(duì)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(duì)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(duì)論的基礎(chǔ)在哪些方面不能令人滿意
 七廣義相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)論原理的嚴(yán)格表述
 十四在廣義相對(duì)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(duì)論為依據(jù)的空間結(jié)構(gòu)
第四部分 相對(duì)論的驗(yàn)證
 一以太和邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)
 二狹義相對(duì)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(duì)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(duì)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?？臻g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(duì)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(duì)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(duì)于絕對(duì)空間的靜止或運(yùn)動(dòng)，才是絕對(duì)的靜止或運(yùn)動(dòng)。只有以絕對(duì)空間作為度量運(yùn)動(dòng)的參照系，或者以其他作絕對(duì)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(duì)它進(jìn)行分析，然后我們可以說，石塊對(duì)于與車廂緊密相連的坐標(biāo)系而言走過了一條直線，對(duì)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(duì)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(duì)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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