相對論通俗演義

前言

　　張生軒中是北京師范大學(xué)廣義相對論專業(yè)的研究生，從本科到研究生階段，他陸續(xù)學(xué)習(xí)了引力與相對論專業(yè)的基礎(chǔ)課程（包括廣義相對論、整體微分幾何、群論、高等量子力學(xué)、量子場論、量子統(tǒng)計、黑洞物理、宇宙學(xué)、彎曲時空量子場論、量子引力等），并在難度極大的現(xiàn)代微分幾何、高維弓J力和量子引力方向進行了鉆研。同時，對文學(xué)、歷史和科普的愛好驅(qū)使他閱讀了許多科學(xué)史方面的書籍和資料，并在研究生期間進行了科普創(chuàng)作。他的高級科普作品在網(wǎng)上發(fā)表后，受到許多年輕人的喜愛?！　∥译m然對網(wǎng)上文學(xué)的語言不大習(xí)慣，但對他勇于實干、創(chuàng)新的精神，及作品中內(nèi)容的正確與生動深感欽佩?！　∮兄厩嗄甓紤?yīng)該知道，自己的創(chuàng)造旅程應(yīng)該從年輕時開始，千里之行，始于足下，路在哪里，路在腳下?！　v史上杰出的科學(xué)家、工程師、文學(xué)家、藝術(shù)家、政治家大都在20～30歲之問就有所成就，甚至作出偉大貢獻。牛頓和愛因斯坦的重大成就大都產(chǎn)生于20～40歲之間。青年人應(yīng)該注意：奇跡不是老頭子、老太太創(chuàng)造的，而是年輕人創(chuàng)造的。青年時代就應(yīng)該開始自己的創(chuàng)造生涯，最重要的是勇于邁出第一步?！　≤幹袑W(xué)習(xí)和工作的北京師范大學(xué)相對論小組是目前國內(nèi)最強的相對論研究團隊之一。它誕生于改革開放的初期，它的創(chuàng)始人劉遼教授1952年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系，1957年被錯劃為右派。他在平反前的20多年中承受了巨大的政治壓力和精神壓力，正是在這樣的逆境中，他開始了自己的相對論生涯。他的思想在愛因斯坦的彎曲時空中游蕩，那美妙的科學(xué)理論給他壓抑的心靈帶來了少許安慰。

內(nèi)容概要

北京師范大學(xué)的廣義相對論小組是中國最活躍的相對論研究團隊之一。 作者正是在這一學(xué)術(shù)環(huán)境中成長起來的。在本書中用生動的文筆介紹了相對論建立、發(fā)展的歷史及其物理思想，還介紹了現(xiàn)代微分幾何在相對論中的應(yīng)用，以及若干研究前沿。

作者簡介

張軒中，原名張華。2000年畢業(yè)于浙江省紹興市春暉中學(xué)。2007年研究生畢業(yè)于北京師范大學(xué)物理系。從事廣義相對論和量子宇宙學(xué)研究。

書籍目錄

序一（趙崢）序二（劉潤球）全書關(guān)系圖第一章——早期的“英雄時代”第二章——一個美麗的橢圓第三章——等效原理第四章——閔氏時空第五章——經(jīng)典場第六章——狹義相對論第七章——地圖背后的幾何學(xué)的整體觀念第八章——廣義相對論第九章——黎曼益率第十章——宇宙膨脹：宇宙“懷孕”之事實第十一章——最早的光第十二章——黑洞的驚鴻一瞥第十三章——錢德拉塞卡第十四章——中子星的輝芒和插曲：玻恩彩虹般的人生第十五章——史瓦西解第十六章——伯克霍夫定理第十七章——外笛亞解：耀眼的火球第十八章——從可見光到電磁張量第十九章——外爾張量第二十章——克爾解和卡特運動常數(shù)第二十一章——二分量旋量第二十二章——時空為什么是四維的？第二十三章——貝肯斯坦第二十四章——愛因斯坦流形第二十五章——素描：艾虛特卡的量子引力第二十六章——年輕的圈量子宇宙學(xué)第二十七章——四元數(shù)第二十八章——扭量方程第二十九章——返璞歸真：開根號第三十章——宇宙學(xué)常數(shù)：最完美的錯誤第三十一章——霍金輻射附錄：引力簡史參考文獻躊

章節(jié)摘錄

　　第一章　早期的“英雄時代”　　引子：英雄是煉出來的?！　。ㄒ唬　≡趷垡蛩固梗‥instein，1879～1955）大學(xué)畢業(yè)以后的兩年里，他沒有找到一份正經(jīng)的工作，還曾經(jīng)有一段日子依靠做家教來維持生計。1902年2月5日出現(xiàn)在瑞士《伯爾尼都市報》的一則廣告這樣寫道：　　由聯(lián)邦工學(xué)院教師文憑持有者一一阿爾伯特?愛因斯坦為大學(xué)生及中小學(xué)生提供最完善的數(shù)學(xué)和物理私人授課。　　正義街32號，二樓?！　∶赓M試聽。　　歷史是被淹沒在荒煙蔓草間的，當(dāng)后人回頭看歷史的時候，尤其能看到一些神話和英雄史詩，即使模糊不清，它們?nèi)宰屓烁杏X到心潮澎湃，有些往事，已在人們的心靈上被鐫刻為“神跡”?！　V義相對論一直是地球上最美麗的學(xué)問。這一門學(xué)問是愛因斯坦創(chuàng)立的，它研究的是我們的宇宙。因為宇宙只有一個，而我們身處其中，于是，很多人難免擔(dān)心，我們作為宇宙的一部分，能不能認識宇宙。正如通過認識你的一個手掌，我們不知道能不能認識你這個人。這個問題是玄妙的，中國古代的莊子和屈原等人也思考過這樣的問題，他們只有一個很模糊的認識，因為他們沒有具備一些數(shù)學(xué)描述?！　∮钪婧榛暮苄苊睢ｊP(guān)鍵在于如何認識它，歷史上很多人的思想在這里匯集其中，北宋蘇東坡在《題西林壁》的一句詩影響深遠，他說：“不識廬山真面目，只緣身在此山中?！薄　√K東坡是一個大才子，他的這首詩本身是具有哲理性的，當(dāng)我們把它運用到這個宇宙的時候，我們就會反躬自問：是否因為處在宇宙之中，所以我們無法認識宇宙的真面目。這個問題本身沒有唯一的答案，從愛因斯坦的說法上，我們可以看到一個自然科學(xué)家的態(tài)度?！　垡蛩固拐f：“宇宙最不能理解的地方是，它居然是可以理解的?！睈垡蛩固篂槭裁催@樣說？原因是他站在高臺之上，“不畏浮云遮望眼，只緣身在最高層”，他的高臺，當(dāng)然用廣義相對論砌成?！　】芍摵筒豢芍撨@兩種論調(diào)是人類個體不同性情的分水嶺，但這樣分界是不明顯的，很多人從來沒有問過自己，自己到底屬于可知論者還是不可知論者。很多時候，這樣的分類也是缺乏意義的。但一個事實永遠存在，那就是一定有很多人對未知事物充滿好奇之心。

編輯推薦

　　愛因斯坦說：“宇宙最不能理解的地方是，它居然是可以理解的?！薄　≡谙鄬φ摮霈F(xiàn)的道路上，麥克斯韋場方程是一座豐碑。一直到現(xiàn)在，麥克斯韋場方程仍是完美無瑕的，它在廣義相對論中基本不需要修改?！　】傊?，黑洞墑是量子力學(xué)和廣義相對論還沒有結(jié)婚就生產(chǎn)的第一個孩子，物理學(xué)家看到這個孩子非?？蓯邸；琶埩_起量子力學(xué)和廣義相對論的婚事來可是，這一次結(jié)婚有許多千頭萬緒的事情。　　那個時候，愛因斯坦的生活很拮據(jù)，他甚至沒有錢去買草稿紙，一張紙正面寫完了用背面寫，背面寫完了就在紙上放點煙葉做成卷煙。狹義相對論論文的草稿就這樣被他卷成香煙抽掉了?！　≡诖朔此寂ｎD的業(yè)績，牛頓在那個黑暗時代最接近廣義相對論的時候，是提出牛頓水桶的思想實驗?？梢韵嘈牛ｎD水桶無非就是200多年后的愛因斯坦轉(zhuǎn)盤。

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