狭义与广义相对论浅说

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[美] 阿尔伯特·爱因斯坦(Einstein A.) 著,张卜天 译
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出版社: 商务印书馆
ISBN:9787100098533
版次:1
商品编码:11363720
品牌:商务印书馆(The Commercial Press)
包装:平装
开本:32开
出版时间:2013-11-01
用纸:胶版纸
页数:108
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《狭义与广义相对论浅说》旨在让那些从一般科学和哲学的角度对相对论有兴趣而又没有掌握理论物理的数学工具的读者能够尽可能确切地理解相对论。《狭义与广义相对论浅说》假定读者已具备相当于大学入学的知识水平,尽管篇幅不长,读者仍须付出相当大的耐心和毅力。作者阿尔伯特·爱因斯坦力求尽可能简单清晰地介绍相对论的主要思想,并且大体上按照这些思想实际发生的顺序和联系来叙述。

内页插图

目录

第一部分 狭义相对论
1.几何命题的物理意义
2.坐标系
3.经典力学中的空间和时间
4.伽利略坐标系
5.相对性原理(狭义)
6.符合经典力学的速度相加定理
7.光的传播定律与相对性原理表面上不相容
8.物理学中的时间概念
9.同时的相对性
10.距离概念的相对性
11.洛伦兹变换
12.运动中的量杆和钟的行为
13.速度相加定理斐索实验
14.相对论的启发价值
15.狭义相对论的普遍结果
16.狭义相对论与经验
17.闵可夫斯基的四维空间

第二部分 广义相对论
18.狭义与广义相对性原理
19.引力场
20.惯性质量与引力质量相等作为广义相对性公设的一个论据
21.经典力学的基础和狭义相对论的基础在哪些方面不能令人满意?
22.广义相对性原理的几个推论
23.转动的参照物上钟和量杆的行为
24.欧几里得连续区和非欧几里得连续区
25.高斯坐标
26.狭义相对论的空时连续区可以当做欧几里得连续区
27.广义相对论的空时连续区不是欧几里得连续区
28.广义相对性原理的严格表述
29.基于广义相对性原理解决引力问题对整个宇宙的一些思考
30.牛顿理论在宇宙论方面的困难
31.一个有限无界宇宙的可能性
32.以广义相对论为依据的空间结构

附录
1.洛伦兹变换的简单推导
2.闵可夫斯基的四维世界
3.对广义相对论的实验证实
4.与广义相对论相关联的空间结构
5.相对性与空间问题
索引
宇宙的脉动:从牛顿到量子,探索时空与物质的深层构造 导言:经典物理学的辉煌与局限 人类对自然规律的探索从未停歇,牛顿的经典力学构筑了宏伟的机械宇宙观,成功地解释了行星运动、抛体轨迹乃至日常现象。然而,随着实验技术的进步,一系列新的观测现象,如黑体辐射、光电效应以及对迈克尔逊-莫雷实验结果的困惑,逐渐暴露了经典物理学在描述极端条件或高速运动时的不足。这本书将带领读者深入剖析这一历史转折点,考察经典物理学留下的未竟之问,为理解全新的时空观奠定坚实的基础。我们将回顾伽利略变换的局限,探讨以太的幽灵,以及能量量子化的初步迹象,理解为何一场深刻的科学革命已在酝酿之中。 第一部分:光速的恒定与时空的相对性重构 本章将聚焦于狭义相对论产生的思想温床和其核心公设。我们不会直接跳入洛伦兹变换,而是先深入探讨爱因斯坦是如何通过对光速不变原理的坚守,推导出时间膨胀和长度收缩的震撼结论。 1.1 迈向新的基础:对绝对时空的颠覆 我们将详细考察经典物理学中时间与空间的绝对性观念如何被挑战。通过对不同惯性参考系中事件观测的对比分析,我们将展示时间间隔和空间距离如何依赖于观察者的相对运动状态。这一部分将着重于概念的清晰阐述,而非繁复的数学推导,例如,通过“光钟”的思想实验来直观理解时间是如何在高速运动中“变慢”的。 1.2 质能等价的深刻启示 狭义相对论的另一个核心成果是质能等价关系 $E=mc^2$。本章将剖析这一公式的物理意义,它揭示了质量与能量之间可以互相转化的深刻联系。我们将讨论这一关系在核物理学(如核裂变和核聚变的基础)中的初步体现,以及它如何彻底改变了我们对物质与能量本质的理解。质量不再是不可分割的“实体”,而是能量的一种高度集中的表现形式。 1.3 相对论性的动量与能量 在高速运动的极限下,牛顿的动量和能量公式必须被修正。本部分将介绍相对论性的动量和能量表达式,并解释为何经典公式只在低速近似下依然有效。这不仅是数学上的修正,更是对物体运动极限——光速——的物理认知。 第二部分:引力的几何化:重力场的新视野 摆脱了牛顿万有引力定律在瞬间超距作用上的概念难题,广义相对论将引力描述为时空自身的几何属性。本书将力求清晰地描绘这一从“力”到“几何”的范式转变。 2.1 等效原理:从狭义到广义的桥梁 等效原理是连接狭义相对论与广义相对论的基石。我们将深入探讨“引力质量”与“惯性质量”等价的物理含义。通过对加速升降舱内观测的分析,我们将揭示引力场与加速参考系之间的内在联系,从而自然地引出对时空弯曲性的设想。 2.2 时空弯曲:物质告诉时空如何弯曲 广义相对论的核心概念——弯曲时空——将被细致阐述。我们将讨论四维时空的概念,并解释物质和能量如何通过应力-能量张量(虽然本书将避免复杂的张量代数,但会着重于其物理含义)告诉时空如何弯曲。这是一种全新的、动态的宇宙观:引力不再是物体间的相互吸引,而是沿着弯曲时空中的“最短路径”(测地线)的运动。 2.3 广义相对论的经典检验 本书将详细回顾广义相对论首次获得实验证据的关键观测。我们将分析水星近日点的进动问题,牛顿理论无法解释的微小偏差,如何被广义相对论精确预测。更引人注目的是,对爱丁顿在1919年日食期间观测到的星光偏折的分析,它无可辩驳地证实了光线在引力场中会沿着弯曲的时空路径传播。 第三部分:时空几何的极端形态与宇宙学 本章将探讨广义相对论所预言的,那些超越日常经验的极端时空结构,以及它如何为现代宇宙学提供了基础框架。 3.1 黑洞:时空的终极陷阱 我们将探索史瓦西解所描述的球对称、不带电荷的黑洞。重点将放在事件视界的概念上——一个光也无法逃逸的边界。我们将讨论奇点(时空曲率无限大的点)的物理含义,以及黑洞如何作为宇宙中物质最致密的存在形式,影响周围的时空结构。 3.2 宇宙学:膨胀的宇宙 广义相对论方程组的静态解在早期宇宙学中遭遇了困难。我们将讨论弗里德曼方程的引入,以及它如何描述一个动态的、膨胀的宇宙模型。尽管本书不侧重于大爆炸理论的全部细节,但我们将强调广义相对论如何从理论上预示了宇宙的整体演化,而不是一个永恒不变的背景。 3.3 引力波:时空涟漪的侦测 引力波是时空自身的扰动,以光速传播。本书将解释引力波的产生机制——例如双黑洞并合——以及它们对时空结构的影响。我们将讨论对引力波的早期间接证据,并展望对这种“时空涟漪”的直接探测,这标志着人类感官对宇宙的延伸。 结论:相对论时代的遗产与展望 狭义与广义相对论共同重塑了物理学的地基,将牛顿时代的确定性时空观彻底打破,代之以一个动态、相互关联、且速度依赖的宇宙模型。本书将总结这些革命性理论的哲学意义,即观察者的角色在物理描述中的不可或缺性,以及时空作为独立实体转变为由物质和能量决定的动态参与者的过程。最后,我们将简要提及相对论与量子力学之间尚未完全统一的鸿沟,指出现代物理学前沿面临的挑战。通过本书的阅读,读者将获得对现代物理学核心思想的坚实理解,并体会到人类认知边界被拓展的激动人心的历程。

用户评价

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说实话,在拿到这本《狭义与广义相对论浅说》之前,我对相对论的印象仅停留在一些科幻电影里关于时间旅行的模糊概念,以及“E=mc²”这个似乎无所不能的公式。我内心深处渴望能有一本书,能真正地、系统地、却又不像大学教科书那样枯燥乏味地,把我带入这个奇妙的物理学领域。我希望这本书能够提供一些历史的背景,比如爱因斯坦是如何在怎样的时代背景下提出这些革命性理论的,当时的物理学界是如何看待这些颠覆性思想的,以及这些理论在提出后又经历了怎样的发展和验证。 我特别想了解,书中是否会涉及一些经典的实验证据,比如引力红移、光线在引力场中的弯曲等,来证明广义相对论的正确性。这些科学家的智慧结晶,在书中能否以一种清晰易懂的方式呈现,让我体会到科学探索的严谨与精妙。此外,我也好奇书中是否会探讨相对论在现代科技中的应用,例如GPS系统的运作原理,甚至是天体物理学和宇宙学研究中的重要作用。一本优秀的科普读物,不应仅仅停留在理论的介绍,更应展现科学的生命力及其对人类社会的深刻影响。

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我一直觉得,物理学的魅力在于它能够用简洁的语言描述复杂的自然现象,而相对论无疑是其中的佼佼者。拿到《狭义与广义相对论浅说》这本书,我的首要期待就是它能够提供一个清晰的逻辑框架,让我能够循序渐进地理解相对论的精髓。我希望书中不会仅仅罗列公式和定理,而是能通过生动的语言和深入浅出的讲解,引导我一步步构建起对时空本质的全新认知。 我尤其对书中如何解释“时空”这个概念感到好奇。它是如何从牛顿力学中独立的三维空间和一维时间,转变成一个不可分割的四维整体的?狭义相对论中的“惯性系”和“非惯性系”又是如何区分的?而广义相对论中,又如何将引力与时空的几何性质联系起来?我设想书中可能会用一些类比,比如在一个正在被拉伸的橡胶膜上放置重物,来形象地解释时空的弯曲。我希望这本书能够激发我对宇宙运行规律的更深层次的思考,让我明白我们所处的世界,远比我们日常经验所感受到的要更加奇妙和深刻。

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拿到《狭义与广义相对论浅说》这本书,我脑海中浮现出的,是对物理学领域那些令人惊叹的智力成果的向往。我一直认为,理解相对论,就像打开了一扇通往全新宇宙观的大门。我希望这本书能够帮助我跨越那些看似高不可攀的门槛,真正领略到爱因斯坦思想的深邃与精妙。 我期待书中能够深入浅出地剖析狭义相对论中“同时的相对性”以及“光速不变原理”这两个基石。是如何通过这两个看似简单的原理,推导出时间膨胀和长度收缩这些颠覆常识的结论的?我希望作者能够用通俗易懂的语言,甚至结合一些趣味性的思维实验,来消除读者心中的疑虑。 而在广义相对论部分,我尤为好奇书中会如何阐释“等效原理”。它又是如何帮助爱因斯坦从加速度和引力之间建立起联系的?书中是否会描绘出引力如何“塑造”时空,让行星围绕恒星运行,而不是被某种神秘的“力”所牵引?我希望这本书能够让我摆脱对传统牛顿引力的刻板印象,以一种全新的视角去看待宇宙的运行机制,感受到科学的逻辑之美和思想之光。

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从书名《狭义与广义相对论浅说》来看,我就知道这并非是一本让我倍感压力的读物。我期望它能够以一种亲切、温和的方式,引导我这个对物理学有着浓厚兴趣但基础相对薄弱的读者,逐步理解相对论这两个宏大理论。我希望书中能够清晰地梳理出狭义相对论和广义相对论之间的联系与区别,让读者能够明白它们各自解决了哪些问题,又如何层层递进地深化了我们对宇宙的认识。 我尤其想了解,书中将如何阐述狭义相对论中“相对性原理”的内涵,以及它如何推广到惯性参考系之外。而对于广义相对论,我更希望看到它如何从一个更基本的层面,去解释引力的本质。它是否会提及“测地线”的概念,并解释为什么物体会在弯曲的时空中沿着“最短路径”运动?我期待书中能够提供一些图示或模型,来帮助我可视化这些抽象的概念。 总之,我希望这本书能够让我体验到“顿悟”的快感,能够让我不再视相对论为高深莫测的科学禁区,而是将其看作是可以被理解、甚至可以被欣赏的智慧结晶。它应该是一次愉快的知识探索之旅,而非艰涩难懂的学术研讨。

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这本《狭义与广义相对论浅说》的封面设计就足够吸引人,简约而不失深邃,仿佛预示着即将踏上一段穿越时空、探索宇宙奥秘的旅程。我一直对物理学,尤其是相对论,怀揣着一种敬畏又好奇的心情。曾经尝试过阅读一些更为专业的书籍,但往往因为晦涩的公式和过于抽象的概念而望而却步。这次偶然间翻到这本书,便被它“浅说”二字所吸引,心想或许它能以一种更易于理解的方式,将爱因斯坦那些令人神往的理论展现在我面前。 我对书中可能深入探讨的“时间膨胀”和“长度收缩”等狭义相对论的核心概念充满了期待。我特别想知道,作者将如何解释光速不变原理,以及它如何颠覆我们对时间和空间的直观认知。是否会通过一些生动形象的比喻,比如著名的“双生子佯谬”,来帮助读者建立起对相对论效应的具象化理解?同时,我也对广义相对论的部分充满了好奇。书中会如何阐述引力并非一种“力”,而是时空弯曲的表现?行星的运行轨道,甚至黑洞的存在,是否都会在书中得到清晰的解释?我希望这本书能够像一位循循善诱的老师,带领我一点点揭开相对论神秘的面纱,让我感受到科学的魅力,而不是被冰冷的公式所压倒。

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质量不错,值得购买。。。。。

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书很薄,但印刷清晰,挺好的

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孩子要的书质量不错书快

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书的质量还行,先看

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高大上的一本书

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好书,虽然看不懂,但是先买回来慢慢看。

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我们感觉到了

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喜欢……………

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