相對論時空

內容概要

科學、技術和數(shù)學在我們的日常生活中起著越來越重要的作用。因此，在當代人的教育中，這些內容已經(jīng)成為最重要的部分。對技術和數(shù)學的理解有助于我們更準確地了解科學的證據(jù)以及如何有條理地進行邏輯論證。一個受過科學基本訓練和熏陶的人更容易形成科學的世界觀——外部世界可以通過科學來闡明、用數(shù)學語言精確刻畫，并用技術手段來加以證明。    相對論代表了人類智慧最華美的結晶，也集中反映了當代人的科學精神和追求。作者希望通過本書向讀者介紹一種概括的認知，以便理解愛因斯坦的相對論，特別是愛因斯坦對自然、光的傳播、空間、時間和引力的觀點。作者希望讀者能領略到愛因斯坦相對論的內在美，從而有助于培養(yǎng)正確的創(chuàng)造性科學思維方法。作者認為，教育和科學工作者、社會政策的制定者以及工業(yè)界的管理者都應該了解，在對人進行教育和培養(yǎng)的過程中，與淺薄的科學新聞或死記硬背的數(shù)學公式相比，科學思維的訓練更為重要。    本書討論的許多問題可能會引起許多在科學上四處“覓食”的大學生和高中生的興趣，其他行業(yè)關心科學與技術的人也可能從中得到啟發(fā)，從而更堅定地努力按照科學的方法來考慮和處理各種問題。

作者簡介

　　陳應天，中國科技大學陳應天教授男，1944年10月生，祖籍江蘇揚州，出生在安徽省蚌埠市，教授，原華中工學院（華中科技大學）研究生院副院長。

書籍目錄

前言1.  愛因斯坦以前的物理理論  1.1  作為思想家的愛因斯坦  1.2  牛頓定律  1.3  經(jīng)典理論中的光  1.4  如果上帝曾經(jīng)和我商量過2.  狹義相對論中的空間和時間  2.1  愛因斯坦新的出發(fā)點  2.2  洛倫茲變換  2.3  對同時性概念的修改  2.4  狹義相對論中的空間  2.5  狹義相對論中的時間3.  狹義相對論中的動力學  3.1  關于四維空間的概念  3.2  狹義相對論中的速度  3.3  相對論中的動量  3.4  宇宙中只有點和場可以存在4.  愛因斯坦關于廣義相對論的公設  4.1  下一步是什么？  4.2  廣義相對性原理  4.3  等效原理5.廣義相對論中的空間和時間  5.1  彎曲的空間與時間  5.2  愛因斯坦的引力場方程  5.3  引力場中的空間和時間6.廣義相對論的實驗證據(jù)  6.1  引力的作用力其實很弱  6.2  光線彎曲  6.3  光的紅移  6.4  雷達回聲延遲實驗  6.5  行星軌道近日點的進動  6.6  等待進一步的實驗檢驗  6.7  對非牛頓引力的探尋7.引力波的探測  7.1  什么是引力波  7.2  可能的引力波發(fā)生源  7.3  韋伯棒  7.4  將激光干涉儀用于引力波探測  7.5  引力波的存在是否被證實？  7.6  我們需要一個新的天才8.強引力場  8.1  太陽并不永恒  8.2  黑洞  8.3  黑洞存在的證據(jù)  8.4  關于宇宙的兩類模型  8.5  宇宙膨脹的證據(jù)  8.6  宇宙大爆炸的證據(jù)附錄  引力常數(shù)G的實驗數(shù)據(jù)譯后記

章節(jié)摘錄

　　1.1 作為思想家的愛因斯坦　　在物理學史中，還沒有什么理論像相對論（包括狹義相對論和廣義相對論)一樣。幾乎只和一個人的名字相聯(lián)系。盡管對相對論的建立和發(fā)展作出過貢獻的人有不少，例如洛倫茲、龐加萊、閔可夫斯基、惠勒，以及更　　近一點的如霍金、彭羅斯等，但沒有任何人可以和愛因斯坦的貢獻相比擬?！　『蛣e的理論有所不同.相對論最主要的基點在于它深刻的理論批判和創(chuàng)新。這種創(chuàng)造是緣由對經(jīng)驗的分析和深刻的思考。歷史上，牛頓（Isaac Newton)提出了力學運動三定律，但那主要是依據(jù)實驗的事實和日常觀察的結果。牛頓后來提出的萬有引力定律，更是根據(jù)哥白尼（Coperniells)、開普勒（Kepler)及其他偉大先驅者的許多天文觀測和記錄。與前人不同，愛因斯坦則主要是通過人類鑄造的經(jīng)驗和邏輯思維進行理論研究，在仔細透徹分析了以往的科學思想后，愛因斯坦提出了從形態(tài)到方法論上都是嶄新的理論?！　〔还苁仟M義相對論還是廣義相對論，其嚴格的數(shù)學推導，都是從幾個最基本的公設開始，余下的結論皆由此推導而出。真正的科學研究，不是把問題復雜化，而是把世界化為更為簡單的元素，然后用嚴密的邏輯將這些元素編織起來以組合成五彩的現(xiàn)實?！　姆椒ㄕ撋峡?，由于問題復雜，愛因斯坦在他的理論中運用了幾何學，特別是非歐幾何，這就使得相對論的理論推導中充滿數(shù)學符號，以致一般非專業(yè)讀者較難看懂。歷史上，在相對論剛剛提出時，幾乎沒有哪個國家愿意在有影響的報紙上刊登介紹相對論的通俗文章。盡管如此，在愛因斯坦復雜的公式后面，是深邃的科學和哲學思想以及各種理想實驗。挖掘并解釋愛因斯坦的這些隱藏在理論背后深刻的思想，介紹相對論理論的出發(fā)點和創(chuàng)新點，是本書的目的?！　垡蛩固股?879年3月14日。有趣的是：也許是他與生俱來的不斷思索的習慣使他差不多直到3歲才會說話。他的那種與眾不同和獨來獨往的思索習慣可能在他很小時就顯現(xiàn)出來，以致被看作不安分或者智力上遲鈍，因而和其他的孩子無法交流。也因為這個原因，在他15歲時，被學校開除；但通過自學物理和數(shù)學，兩年后，他考入了瑞士的蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學。　　愛因斯坦16歲時就表現(xiàn)出某些超群的見解。他一直關心的一個問題是：如果人能夠以光速來旅行，那將會怎樣？當時，他是有理由提出這個問題的，因為經(jīng)典力學沒有妨礙任何一個物體以光速來運動。他后來曾經(jīng)回憶自己年輕時想的這個問題：“如果我以光速來跟蹤～束光，那我將看到照這一思路，他最終解決了20世紀初曾經(jīng)困擾了許多偉大物理學家的難題。

編輯推薦

　　《相對論時空》全書共分8個章節(jié)，對愛因斯坦相對論作了介紹，具體內容包括愛因斯坦以前的物理理論、狹義相對論中的動力學、廣義相對論中的空間和時間、廣義相對論的實驗證據(jù)、引力波的探測等。寓希望《相對論時空》能提供在各個專業(yè)學習的學生及在各個領域工作的學者、研究人員、管理人員等一些可思考、可爭異的有趣的問題，起到以上所講“種瓜得豆”的效益。

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