BF:狭义与广义相对论浅说 (美)爱因斯坦 北京大学出版社 9787301095621

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美爱因斯坦 著
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出版社: 北京大学出版社
ISBN:9787301095621
商品编码:29371865599
包装:精装
出版时间:2015-05-01

具体描述

基本信息

书名:狭义与广义相对论浅说

定价:45.0元

售价:35.1元

作者:(美)爱因斯坦

出版社:北京大学出版社

出版日期:2015-05-01

ISBN:9787301095621

字数:233000

版次:1

装帧:精装

开本:16开

编辑推荐


相对论作为物理学的重要组成部分,是近代物理学的两大支柱这一。它的创立者爱因斯坦是一位享有盛誉的科学家。那么,相对论是一种什么样的理论?爱因基坦又是怎样的人呢?
  本书是爱因斯坦丰富博大的科学成果中一部比较浅显的著述。通过此书,可使读者对相以论有初步的接触,从而打下一定烙印,受到一些启迪。这是一种对神秘宫殿的初步探求,也是一种对制高点的初步领略。相信,走近爱因斯坦,了解相对论,对于知识结构的调整,思维方法的启迪,科学精神的激发,都会大有裨益。
  彩色插图·超值珍藏。
  “你和一个漂亮姑娘在公园长椅上坐一小时,觉得只过了一分钟;你紧挨着一个火炉坐一分钟,却觉得过了一小时。这就是相对论。”
  爱因斯坦常常这样向媒体和公众开玩笑。相对论为什么会受到如此狂热追捧?连爱因斯坦本人也觉得不可思议!
  科学元典是科学史和人类文明史上划时代的丰碑,是人类文化的遗产,是历经时间考验的不朽之作,它们不仅是科学创造的结晶,而且是科学精神、科学思想和科学方法的载体,具有永恒的意义和价值。让我们一起仰望先贤,回眸历史,体悟原汁原味的科学发现。

内容提要


《狭义与广义相对论浅说》是科学素养文库科学元典丛书之一。
  这套丛书中收入的著作,是自文艺复兴时期现代科学诞生以来,经过足够长的历史检验的科学经典。为了区别于时下被广泛使用的“经典”一词,我们称之为“科学元典”。
  我们这里所说的“经典”,不同于歌迷们所说的“经典”,也不同于表演艺术家们朗诵的“科学经典名篇”。受歌迷欢迎的流行歌曲属于“当代经典”,实际上是时尚的东西,其含义与我们所说的代表传统的经典恰恰相反。表演艺术家们朗诵的“科学经典名篇”多是表现科学家们的情感和生活态度的散文,甚至反映科学家生活的话剧台词,它们可能脍炙人口,是否属于人文领域里的经典姑且不论,但基本上没有科学内容。并非科学大师的一切言论或者是广为流传的作品都是科学经典。
  这里所谓的科学元典,是指科学经典中基本、重要的著作,是在人类智识史和人类文明史上划时代的丰碑,是理性精神的载体,具有永恒的价值。

目录


作者介绍


阿尔伯特·爱因斯坦,科学家。
  杨润殷,学者、翻译家,天津师范大学外国语学院教授。
  胡刚复,物理学家、教育家,中国近代物理学奠基人之一。首批庚款留美学生,获哈佛大学博士学位。创建了中国个物理实验室,培养了吴有训、严济慈、赵忠尧等物理学家。历任南京高等师范学校、厦门大学、浙江大学、南开大学等校教授。

文摘


部分狭义相对论
  1几何命题的物理意义
  阅读本书的读者,大多数在做学生的时候就熟悉欧几里得几何学的宏厦。你们或许会以一种敬多于爱的心情记起这座的建筑。在这座建筑的高高的楼梯上,你们曾被认真的教师追迫了不知多少时间。凭着你们过去的经验,谁要是说这门科学中的那怕是冷僻的命题是不真实的,你们都一定会嗤之以鼻。但是,如果有人这样问你们,“你们说这些命题是真实的,你们究竟是如何理解的呢”那么你们这种认为理所当然的骄傲态度或许就会马上消失。让我们来考虑一下这个问题。
  几何学是从某些象“平面”,“点”和“直线”之类的概念出发的,我们可以有大体上是确定的观念和这些要领相联系;同时,几何学还从一些简单的命题(公理)出发,由于这些观念,我们倾向于把这些简单的命题当作“真理”接受下来。然后,根据我们自己感到不得不认为是正当的一种逻辑推理过程,阐明其余的命题是这些公理的推论,也就是说这些命题已得到证明。于是,只要一个命题是以公认的方法从公理中推导出来的,这个命题就是正确的(就是“真实的”)。这样,各个几何命题是否“真实”的问题就归结为公理是否“真实”的问题。可是人们早就知道,上述后一个问题不仅是用几何学的方法无法解答的,而且这个问题本身就是完全没有意义的。我们不能问“过两点只有一直线”是否真实。我们只能说,欧几里得几何学研究的是称之为“直线”的东西,它说明每一直线具有由该直线上的两点来地确定的性质。“真实”这一概念有由该直线上的两点来地确定的性质。“真实”这一概念与纯几何这的论点是不相符的,因为“真实”一词我们在习惯上总是指与一个“实在的”客体相当的意思;然而几何学并不涉及其中所包含的观念与经验客体之间的关系,而只是涉及这些观念本身之间的逻辑联系。
  不难理解,为什么尽管如些我们还是感到不得不将这些几何命题称为“真理”。几何观念大体上对应于自然界中具有正确形状的客体,而这些客体无疑是产生这些观念的渊源。几何学应避免遵循这一途径,以便能够使其结构获得大限度的逻辑一致性。例如,通过位于一个在实践上可视为刚性的物体上的两个有记号的位置来查看“距离”的办法,在我们的思想习惯中是根深蒂固的。如果我们适当地选择我们的观察位置,用一只眼睛观察而能使三个点的视位置相互重合,我们也习惯于认为这三个点位于一条直线上。
  如果,按照我们的思想习惯,我们现在在欧几里得几何学的命题中补充一个这样的命题,即在一个在实践上可视为刚性的物体上的两个点永远对应于同一距离(直线间隔),而与我们可能使该物体的位置发生的任何变化无关,那么,欧几里得几何学的命题就归结为关于各个在实践上可以视为刚性的物体的所有相对位置的命题。作了这样补充的几何学可以看作物理学的一个分支。现在我们就能够合法地提出经过这样解释的几何命题是否“真理”的问题;因为我们有理由问,对于与我们的几何观念相联系的那些实在的东西来说,这些命题是否被满足。用不大的措词来表达,上面这句话可以说成为,我们把此种意义的几何命题的“真实性”理解为这个几何命题对于用圆规和直尺作图的有效性。
  当然,以此种意义断定的几何命题的“真实性”,是仅仅以不大完整的经验为基础的。目下,我们暂先认定几何命题的“真实性”。然后我们在后一阶段(在论述广义相对论时)将会看到,这种“真实性”是有限的,那时我们将讨论这种有限性范围的大小。
  2坐标系
  根据前已说明的对距离的物理解释,我们也能够用量度的方法确立一刚体上两点问的距离。为此目的,我们需要有一直可用来作为量度标准的一个“距离”(杆S)。如果A和B是一刚体上的两点,我们可以按照几何学的规则作一直线连接该两点:然后以上为起点,一次一次地记取距离S,直到到达B点为止。所需记取的次数就是距离AB的数值量度,这是一切长度测量的基础。
  描述一事件发生的地点或一物体在空间中的位置,都是以能够在一刚体(参考物体)上确定该事件或该物体的相重点为根据的,不仅科学描述如此,对于日常生活来说亦如此如果我来分析一下“北京广场”这一位置标记,我就得出下列结果。地球是该位置标记所参照的刚体;“北京广场”是地球上已明确规定的一点,已经给它取上了名称,而所考虑的事件则在空间上与该点是相重合的。
  这种标记位置的原始方法只适用于刚体表面上的位置,而且只有在刚体表面上存在着可以相互区分的各个点的情况下才能够使用这种方法。但是我们可以摆脱这两种限制,而不致改变我们的位置标记的本质。譬如有一块白云飘浮在广场上空,这时我们可以在广场上垂直地竖起一根竿子直抵这块白云,来确定这块白云相对于地球表面的位置,用标准量杆量度这根竿于的长度,结合对这根竿子下端的位置标记,我们就获得了关于这块白云的完整的位置标记。根据这个例子,我们就能够看出位置的概念是如何改进提高的。
  (1)我们设想将确定位置所参照的刚体加以补充,补充后的刚体延伸到我们需要确定其位置的物体。
  (2)在确定物体的位置时,我们使用一个数(在这里是用量杆量出来的竿于长度),而不使用选定的参考点。
  (3)即使未曾把高达云端的竿子竖立起来,我们也可以讲出云的高度,我们从地面上各个地方,用光学的方法对这块云进行观测,井考虑光传播的特性,就能够确定那需要把它升上云端的竿子的长度。
  从以上的论述我们看到,如果在描述位置时我们能够使用数值量度,而不必考虑在刚性参考物体上是否存在着标定的位置(具有名称的),那就会比较方便。在物理测量中应用笛卡儿坐标系达到了这个目的。
  笛卡儿坐标系包含三个相互垂直的平面,这三个平面与一刚体牢固地连接起来。在一个坐标系中,任何事件发生的地点(主要)由从事件发生的地点向该三个平面所作垂线的长度或坐标(x,y,z)来确定,这三条垂线的长度可以按照欧几里得几何学所确立的规则和方法用刚性量杆经过一系列的操作予以确定。
  在实际上,构成坐标系的刚性平面一般来说是用不着的;还有,坐标的大小不是用刚杆结构确定的,而是用间接的方法确定的如果要物理学和天文学所得的结果保持其清楚明确的性质,就必须始终按照上述考虑来寻求位置标示的物理意义。
  由此我们得到如下的结果:事件在空间中的位置的每一种描述都要使用为描述这些事件而必须参照的一个刚体。所得出的关系系以假定欧几里得几何学的定理适用于“距离”为依据;“距离”在物理上一般习惯是以一刚体上的两个标记来表示。
  3经典力学中的空间和时间
  力学的目的在于描述物体在空间中的位置如何随“时间”而改变。如果我未经认真思考,不如详细的解释就来表述上述的力学的目的,我的良心会承担违背力求清楚明确的神圣精神的严重过失。让我们来揭示这些过失。
  这里。“位置”和“空间”应如何理解是不清楚的。设一列火车正在匀速地行驶,我站在车厢窗口松手丢下(不是用力投掷)一块石头到路基上。那么,如果不计空气阻力的影响,我看见石头是沿直线落下的。从人行道上观察这一举动的行人则看到石头是沿抛物线落到地面上的。现在我问,石头所经过的各个“位置”是“的确”在一条直线上,还是在一条抛物线上的呢,还有,所谓“在空间中”的运动在这里是什么意思呢根据前一节的论述,就可以作出十分明白的答案。首先,我们要完全避开“空间”这一模糊的字眼,我们必须老实承认,对于“空间”一同,我们无法构成丝毫概念;因此我们代之以“相对于在实际上可看作刚性的一个参考物体的运动”。关于相对于参考物体(火车车厢或铁路路基)的位置,在前节中已作了详细的规定。如果我们引人“坐标系”这个有利于数学描述的观念来代替“参考物体“,我们就可以说,石块相对于与车厢牢固地连接在一起的坐标系走过了一条直线,但相对于与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系,则石块走过了一条抛物线借助于这一实例可以清楚地知道不会有独立存在的轨线(字面意义是“路程——曲线“);而只有相对于特定的参考物体的轨线。
  为了对运动作完整的描述,我们必须说明物体如何随时间而改变其位置;亦即对于轨线上的每一个点必须说明该物体在什么时刻位于该点上。这些数据必须补充这样一,个关于时间的定义,依靠这个定义,这些时间值可以在本质上看作可观测的量(即测量的结果)。如果我们从经典力学的观点出发,我们就能够举出下述方式的实例来满足这个要求。设想有两个构造完全相同的钟;站在车厢窗口的人拿着其中的一个,在人行道上的人拿着另一个。两个观察者各自按照自己所持时钟的每一声滴咯刻划下的时间来确定石块相对于他自己的参考物体所占据的位置。在这里我们没有计入因光的传播速度的有限性而造成的不准确性。对于这一点以及这里的另一个主要困难,我们将在以后详细讨论。
  4.伽利略坐标系
  如所周知,伽利略-牛顿力学的基本定律(称为惯性定律)可以表述如下:一物体在离其他物足够远时,一直保持静止状态或保持匀速直线运动状态。这个定律不仅谈到了物体的运动,而且指出了不违反力学原理的,可在力学描述中加以应用的参考物体或坐标系。相对于人眼可见的恒星那样的物体,惯性定律无疑是在相当高的近似程度上能够成立的。现在如果我们使用一个与地球牢固地连接在一起的坐标系,那么,相对于这一坐标系,每一颗恒星在一个天文日当中都要描画一个具有莫大的半径的圆,这个结果与惯性定律的陈述是相反的。因此,如果我们要遵循这个定律,我们就只能参照恒星在其中不作圆周运动的坐标系来考察物体的运动。若一坐标系的运动状态使惯性定律对于该坐标系而言是成立的,该坐标系即称为“伽利略坐标系”。伽利略-牛顿力学诸定律只有对于伽利略坐标系来说才能认为是有效的。
  5.相对性原理(狭义)
  为了使我们的论述尽可能地清楚明确,让我们回到设想为匀速行驶中的火车车厢这个实例上来。我们称该车厢的运动为一种匀速平移运动(称为“匀速“是由于速度和方向是恒定的;称为“平移”是由于虽然车厢相对于路基不断改变其位置,但在这样的运动中并无转动)。设想一只大乌鸦在空中飞过,它的运动方式从路基上观察是匀速直线运动。用抽象的方式来表述,我们可以说:若一质量m相对于一坐标系K作匀速直线运动,只要第二个坐标系K相对于K是在作匀速平移运动,则该质量相对于第二个坐标系K亦作匀速直线运动。根据上节的论述可以推出:
  若K为一伽利略坐标系,则其他每一个相对于K作匀速平移运动的坐标系K亦为一伽利略坐标系。相对于K,正如相对于K一样,伽利略-牛顿力学定律也是成立的。
  如果我们把上面的推论作如下的表述,我们在推广方面就前进了一步:K是相对于K作匀速运动而无转动的坐标系,那么,自然现象相对于坐标系K的实际演变将与相对于坐标系K的实际演变一样依据同样的普遍定律。这个陈述称为相对性原理(狭义)。
  只要人们确信一切自然现象都能够借助于经典力学来得到完善的表述,就没有必要怀疑这个相对性原理的正确性。但是由于晚近在电动力学和光学方面的发展,人们越来越清楚地看到,经典力学为一切自然现象的物理描述所提供的基础还是不够充分的。到这个时候,讨论相对性原理的正确性问题的时机就成熟了,而且当时看来对这个问题作否定的签复并不是不可能的。
  然而有两个普遍事实在一开始就给予相对性原理的正确性以很有力的支持。虽然经典力学对于一切物理现象的理论表述没有提供一个足够广阔的基础,但是我们仍然必须承认经典力学在相当大的程度上是“真理”,因为经典力学对天体的实际运动的描述,所达到的度简直是惊人的。因此,在力学的领域中应用相对性原理必然达到很高的准确度。一个具有如此广泛的普遍性的原理,在物理现象的一个领域中的有效性具有这样高的准确度,而在另一个领域中居然会无效,这从先验的观点来看是不大可能的。
  现在我们来讨论第二个论据,这个论据以后还要谈到。如果相对性原理(狭义)不成立,那么,彼此作相对匀速运动的K,K,K“等一系列伽利略坐标系,对于描述自然现象就不是等效的。在这个情况下我们就不得不相信自然界定律能够以一种特别简单的形式来表述,这当然只有在下列条件下才能做到,即我们已经从一切可能有的伽利略坐标系中选定了一个具有特别的运动状态的坐标系(K)作为我们的参考物体。这样我们就会有理由(由于这个坐标系对描述自然现象具有优点)称这个坐标系是“静止的”,而所有其他的伽利略坐标系K都是“运动的”,举例来说,设我们的铁路路基是坐标系K。,那么我们的火车车厢就是坐标系K,相对于坐标系K成立的定律将不如相对于坐标系K。成立的定律那样简单。定律的简单性的此种减退是由于车厢K相对于K。而言是运动的(亦即“真正”是运动的)。在参照K所表述的普遍的自然界定律中,车厢速度的大小和方向必然是起作用的。例如,我们应该预料到,一个风琴的大小和方向必然是起作用的。例如,我们应该预料到,一个风琴管当它的轴与运动的方向平行时所发出的音调将不同于当它的轴与运动的方向垂直时所发出的音调。由于我们的地球是在环绕太阳的轨道上运行,因而我们可以把地球比作以每秒大约30公里的速度行驶的火车车厢。如果相对性原理是不正确3。的,我们就应该预料到,地球在任一时刻的运动方向将会在自然界定律中表现出来,而且物理系统的行为将与其相对于地球的空间取向有关。因为由于在一年中地球公转速度的方向的变化,地球不可能在全年中相对于假设的坐标系K0处于静止状态。但是,仔细的观察也从来没有显示出地球物理空间的这种各向异性(即不同方向的物理不等效性)。这是一个支持相对性原理的十分强有力的论据。
  6经典力学中所用的速度相加定理
  假设我们的旧相识,火车车厢,在铁轨上以恒定速度v行驶;并假设有一个人在车厢里沿着车厢行驶的方向以速度w从车厢一头走到另一头。那么在这个过程中,对于路基而言,这个人向前走得有多快呢换句话说,这个人前进的速度W有多大呢可能的解答似乎可以根据下列考虑而得:如果这个人站住不动一秒钟,在这一秒钟里他就相对于路基前进了一段距离v,在数值上与车厢的速度相等。但是,由于他在车厢中向前走动,在这一秒钟里他相对于车厢向前走了一段距离儿也就是相对于路基又多走了一段距离w,这段距离在数值上等于这个人在车厢里走动的速度。这样,在所考虑的这一秒钟里他总共相对于路基走了距离W=v+w。我们以后将会看到,表述了经典力学的速度相加定理的这一结果,是不能加以支持的;换句话说,我们刚才写下的定律实质上是不成立的。但目前我们暂时假定这个定理是正确的。
  7光的传播定律与相对性原理的表面抵触
  在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了,学校里的每个儿童都知道,或者相信他知道,光在真空中沿直线以速度c=300,000公里/秒传播。无论如何我们非常地知道,这个速度对于所有各色光线都是一样的。用力如果不是这样,则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时,其各色光线的小发射值就下会同时被看到。荷兰天文学家德西特(DeSitter)根据对双星的观察,也以相似的理由指出,光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度。关于光的传播速度与其“在空间中”的方向有关的假定即就其本身而言也是难以成立的。
  总之,我们可以假定关于光(在真空中)的速度c是恒定的这一简单的定律已有充分的理由为学校里的儿童所确信。谁会想到这个简单的定律竞会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大的困难呢让我们来看看这些困难是怎样产生的。
  当然我们必须参照一个刚体(坐标系)来描述光的传播过程(对于所有其他的过程而言确实也都应如此)。我们再次选取我们的路基作为这种参考系。我们设想路基上面的空气已经抽空。如果沿着路基发出一道光线,根据上面的论述我们可以看到,这道光线的前端将相对于路基以速度c传播现在我们假定我们的车厢仍然以速度v在路轨上行驶,其方向与光线的方向同,不过车厢的速度当然要比光的速度小得多。我们来研究一下这光线相对于车厢的传播速度问题。显然我们在这里可以应用前一节的推论,因为光线在这晨就充当了相对于车厢走动的人。人相对于路基的速度W在这晨由光相对于路基的速度代替。W是所求的光相对于车厢的速度。我们得到:
  w=c-v
  于是光线相对于车厢的传播速度就出现了小于的情况。
  但是这个结果是与第5节所阐述的相对性原理相抵触的。因为,根据相对性原理,真空中光的传播定律,就象所有其他普遍的自然界定律一样,不论以车厢作为参考物体还是以路轨作为物体,都必须是一样的。但是,从我们前面的论述看来,这一点似乎是不可能成立的。如果所有的光线相对于路基都以速度c传播,那么由于这个理由似乎光相对于车厢的传播就必然服从另一定律——这是一个与相对性原理相抵触的结果。
  由于这种抵触,除了放弃相对性原理或放弃真空中光的传播的简单定律以外,其他办法似乎是没有的。仔细地阅读了以上论述的读者几乎都相信我们应该保留相对性原理,这是因为相对性原理如此自然而简单,在人们的思想中具有很大的说服力。因而真空中光的传播定律就必须由一个能与相对性原理一致的比较复杂的定律所取代。但是,理论物理学的发展径。具有划时代意义的洛伦兹对于与运动物体相关的电动力学和光学现象的理论研究表明,在这个领域中的经验无可争辩地导致了关于电磁现象的一个理论,而真空中光速恒定定律是这个理论的必然推论。因此,尽管不曾发现与相对性原理相抵触的实验数据,许多的理论物理学家还是比较倾向于舍弃相对性原理。
  相对论就是这个关头产生的。由于分析了时间和空间的物理概念,人们开始清楚地看到,相对性原理和光的传播定律实际上丝毫没有抵触之处,如果系统地贯彻这两个定律,就能够得到一个逻辑严谨的理论。这个理论已称为狭义相对论,以区别于推广了的理论,对于广义理论我们将留待以后再去讨论。下面我们将叙述狭义相对论的基本观念。
  ……

序言


本书的目的,是尽可能使那些从一般科学和哲学的角度对相对论有兴趣而又不熟悉理论物理的数学工具的读者对相对论有一个正确的了解。本书假定读者已具备相当于大学入学考试的知识水平,而且,尽管本书篇幅不长,读者仍须具有相当大的耐心和毅力。作者力求以简单、明了的方式来介绍相对论的主要概念,并大体上按照其实际创生的次序和联系来叙述。为了便于明了起见,我感到不能不经常有所重复,而不去考虑文体的优美与否。我严谨地遵照杰出的理论物理学家玻耳兹曼的格言,即形式是否优美的问题应该留给裁缝和鞋匠去考虑。但是我不敢说这样已可为读者解除相对论中固有的难处。另一方面,我在论述相对论的经验性物理基础时,又有意识地采用了“继母”式的做法,以便不熟悉物理的读者不致感到像一个只见树木不见森林的迷路人。但愿本书能为某些读者招致愉快的思考时间。
  爱因斯坦 1916年12月


《物理学的演进:从牛顿力学到量子宇宙的宏伟画卷》 一、 破晓的光辉:经典物理学的辉煌时代 在人类探索宇宙奥秘的漫长征途中,总有一些思想的火花,如同划破夜空的闪电,照亮了前行的道路。17世纪,艾萨克·牛顿爵士以其划时代的《自然哲学的数学原理》,为我们构建了一个宏伟而精确的力学体系。在这个体系中,物体在惯性定律的支配下以恒定速度运动,除非受到外力的作用;力的作用引起加速度,且力的方向与加速度方向一致;每一个作用都有一个大小相等、方向相反的反作用。这三大运动定律,以及万有引力定律,不仅解释了天上行星的运行轨迹,也描绘了地面上抛体运动的优雅弧线,将宇宙的运转描绘成一台精巧绝伦的机械钟表。 牛顿力学以其简洁的数学形式和惊人的预测能力,征服了人们的心灵。它被视为宇宙运行的终极真理,成为科学研究的典范。基于牛顿力学的框架,热力学、光学、电磁学等诸多物理分支也在此期间取得了蓬勃发展。能量守恒定律揭示了物质与能量之间的深刻联系;詹姆斯·克拉克·麦克斯韦统一了电和磁的现象,预言了电磁波的存在,为后来的无线电通信奠定了理论基础。这些成就共同构成了一个被称为“经典物理学”的辉煌时代,它以一种确定而有序的方式,描绘了我们所生活的物质世界。 然而,在19世纪末,随着实验技术的进步和观测精度的提高,一些难以用经典物理学解释的现象开始浮现。黑体辐射的谱分布,原子光谱的离散性,以及对迈克尔逊-莫雷实验结果的困惑,都像是不和谐的音符,预示着一场深刻的科学革命即将到来。这些“乌云”虽然在当时看来只是细微的裂痕,却预示着经典物理学坚固大厦的根基正在动摇。 二、 革命的曙光:量子理论的诞生与发展 1900年,德国物理学家马克斯·普朗克在研究黑体辐射问题时,大胆地提出了一个颠覆性的假设:能量不是连续地传递,而是以一份份离散的“量子”形式存在。每个量子的能量等于一个常数(普朗克常数)乘以其振动的频率。这一突破性的思想,虽然最初被认为是“权宜之计”,却成为了量子力学诞生的标志。 紧随其后,阿尔伯特·爱因斯坦在1905年,基于普朗克的量子假说,成功地解释了光电效应,他提出光也以一份份的粒子(光子)形式传播,并赋予了这些光子能量。这不仅巩固了普朗克的量子概念,也揭示了光的波粒二象性。随后,尼尔斯·玻尔将量子概念引入原子结构,提出了玻尔原子模型,解释了原子光谱的线状特征。尽管玻尔模型在描述多电子原子时遇到了困难,但它依然是理解原子世界的重要里程碑。 20世纪20年代,量子力学迎来了真正的爆发期。维尔纳·海森堡提出了矩阵力学,埃尔温·薛定谔提出了波动力学,沃尔夫冈·泡利提出了泡利不相容原理,保罗·狄拉克统一了量子力学与狭义相对论,预言了反物质的存在。量子力学以其独特的概率语言和不确定性原理,描绘了一个与宏观世界截然不同的微观景象:粒子不再拥有确定的位置和动量,而是以概率波的形式存在;观测行为本身会影响被观测的系统;粒子的状态并非静止不变,而是随着时间演化。 量子力学的发展,不仅彻底改变了我们对物质本质的理解,也催生了半导体、激光、核能等一系列革命性的技术,深刻地影响了人类社会的方方面面。它让我们认识到,微观世界的奇妙与宏观世界的直观有着天壤之别。 三、 时空的重塑:狭义与广义相对论的革命 在量子理论风起云涌的同时,另一场同样深刻的物理学革命也在悄然酝酿。20世纪初,物理学家们发现,牛顿力学的时空观在某些情况下(尤其是当物体速度接近光速时)会失效。1905年,爱因斯坦提出的狭义相对论,打破了牛顿力学中绝对时间和绝对空间的观念。 狭义相对论建立在两个基本假设之上:第一,物理定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式;第二,光在真空中的速度对所有惯性观测者来说都是恒定的,与光源的速度无关。从这两个看似简单的假设出发,爱因斯坦推导出了令人震惊的结论:时间并非是均匀流逝的,它会随着观测者的运动状态而伸缩,即“时间膨胀”;长度也不是恒定的,它会随着运动方向而收缩,即“长度收缩”。更重要的是,狭义相对论揭示了质量与能量的等价性,著名的方程 E=mc² 便是这一革命性发现的集中体现,它表明质量可以转化为能量,能量也可以转化为质量,为原子能的利用提供了理论基础。 狭义相对论成功地统一了空间和时间,将它们融合成了一个四维的“时空”连续体。然而,狭义相对论只适用于惯性参考系,即没有加速度的参考系。对于包含引力的非惯性参考系,它显得力不从心。为了将引力纳入相对论的框架,爱因斯坦花了十年时间,于1915年提出了广义相对论。 广义相对论的核心思想是:引力并非是一种力,而是由物质和能量引起的时空弯曲的表现。就像一块重物放在一张弹性膜上会使其凹陷一样,有质量的物体也会弯曲其周围的时空。而其他物体在时空中运动时,会沿着弯曲时空的“测地线”运动,这在我们看来就像是被一股引力拉扯。广义相对论精确地描述了行星的轨道,解释了水星近日点的进动,预言了光线在强引力场中的弯曲,以及引力波的存在。1919年,亚瑟·爱丁顿爵士通过观测日全食时星光经过太阳附近时的偏折,证实了广义相对论的预言,爱因斯坦一夜之间成为了世界级的名人。 四、 走向统一:现代物理学的探索前沿 狭义相对论和广义相对论,与量子力学一起,构成了现代物理学的两大支柱。然而,它们在描述宇宙的宏观结构和微观粒子行为时,却各自为政,有时甚至难以调和。将量子力学与广义相对论统一起来,构建一个能够描述宇宙从最微小的粒子到最庞大的星系,从极低速到接近光速,从弱引力到强引力所有现象的“万有理论”,成为了21世纪物理学最宏伟的目标之一。 弦理论、圈量子引力等理论,正是在这一方向上进行的艰苦探索。它们试图找到一种更深层次的描述,将四种基本相互作用(引力、电磁力、强核力、弱核力)统一起来,并解决量子引力的问题。 与此同时,宇宙学研究也取得了令人瞩目的进展。大爆炸理论已经成为描述宇宙起源和演化的主流模型,而暗物质和暗能量的存在,更是为我们揭示了一个充满未知的宇宙。这些新的发现,不断挑战着我们现有的物理学认知,推动着我们向更深层次的真理迈进。 《物理学的演进》,并非仅仅是一部物理学史的简单回顾,它是一次思想的漫游,一次智慧的闪耀。它带领读者穿越时空,感受人类智力在探索宇宙奥秘过程中所经历的挣扎、顿悟与飞跃。从牛顿力学坚实的基石,到量子世界奇妙的概率律,再到爱因斯坦时空弯曲的优雅图景,本书将勾勒出物理学发展脉络的清晰轮廓,展现人类理解自然界过程中所经历的每一次深刻的变革,以及那些永不停歇的探索精神,如何驱动着我们不断逼近宇宙的终极奥秘。它将引导读者认识到,科学的进步,往往源于对既有理论的挑战和对未知世界的无限好奇。

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这本书的名字真是太引人遐想了!“BF”这两个字母,在我的脑海里勾勒出了无数种可能。或许它代表着某种未知的科学领域,又或许是一种深奥哲学的缩写。当看到“狭义与广义相对论浅说”时,我的好奇心更是被点燃了。相对论,这个词本身就带着一种神秘的光环,它颠覆了我们对时间、空间和引力的固有认知,是现代物理学皇冠上的明珠。而“浅说”二字,则给了我巨大的鼓励。我知道相对论的深奥之处,但“浅说”暗示着这本书将以一种易于理解的方式来阐述这些复杂的概念,这对我这样的普通读者来说,简直是福音。我不期望它能让我立刻成为物理学大师,但我真心渴望能窥探到相对论的门径,理解它究竟是如何改变了我们看待宇宙的方式。这本书的作者署名是爱因斯坦,这无疑是最大的惊喜!能读到这位伟大的科学家亲手写下的关于他自己理论的阐述,这种感觉是无与伦比的。即使是“浅说”,也必定蕴含着深刻的洞察和独特的视角。北京大学出版社的名字,也让我对接下来的阅读充满了信心,这是一家享有盛誉的学术出版社,我相信他们对书籍的出版有着严格的要求,这保证了内容的质量和可靠性。9787301095621这个ISBN号码,在我看来,就像是通往知识殿堂的一串密钥,等待着我去解锁。我迫不及待地想翻开这本书,开始这段激动人心的智力旅程,希望能在这其中找到那些关于时空奥秘的线索。

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这本书的标题,就像一扇通往未知宇宙的窗户,它承诺着一场关于我们所处世界最基本法则的探索。当“狭义与广义相对论”映入眼帘,一股由敬畏与好奇交织而成的复杂情感油然而生。这两大理论,足以撼动我们基于日常经验构建起的宇宙图景,将时间、空间、质量与能量融为一体,揭示出宇宙运行的深层机制。而“浅说”这个词,则像是为这深奥的知识投下了一束温暖的光,它暗示着作者,那位名字如雷贯耳的爱因斯坦,将以一种更贴近凡人理解力的方式,引导我们穿越这些复杂的概念。我想象着,这本书或许会用生动的类比,巧妙的比喻,将那些抽象的数学公式和物理概念,转化为我们可以触摸、可以感知的图景。能够直接阅读爱因斯坦本人的“浅说”,这本身就是一种莫大的荣幸。我期待着,在其中体会他独特的思维方式,感受他如何用简洁的语言触及宇宙的本质。北京大学出版社的信誉,如同一个可靠的向导,确保了我所阅读的内容是经过精心打磨、严谨考究的。9787301095621这个国际标准书号,标记着这本书的独特性,也预示着它将带给我独一无二的阅读体验。我希望通过这本书,能够对相对论有一个初步但深刻的认识,不再仅仅将其视为一个遥不可及的科学概念,而是能将其中的智慧融入到我对世界的理解中。

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这本书的标题,初看之下,仿佛蕴含着某种只有极少数人才能理解的密码。“BF”这两个字母,像是一个未解之谜,勾起了我无限的想象。它们或许是某个宇宙常数的代号,或许是某种未知能量的标识,又或者仅仅是一个巧妙的引子。紧随其后的“狭义与广义相对论浅说”,则将我的好奇心引向了物理学的核心领域。相对论,一个曾让无数人着迷又困惑的理论,它颠覆了牛顿力学建立起来的经典时空观,将我们带入一个全新的宇宙维度。而“浅说”二字,则是我最看重的部分。它意味着,这本书并非艰深晦涩的学术专著,而是旨在以一种易于理解的方式,向普通读者介绍相对论的精髓。能够由爱因斯坦本人亲自“浅说”他的理论,这本身就是一种无与伦比的体验。我设想,在书页翻动之间,那位伟大的科学家将用他睿智的语言,穿透抽象的数学公式,为我描绘出时空弯曲的奇妙景象,解释引力如何成为宇宙的织布机。北京大学出版社的出品,更是为这本书的内容和质量提供了坚实的保障,这让我对即将到来的阅读充满了期待。9787301095621这个独一无二的ISBN,就是我通往爱因斯坦思想世界的门票,我迫不及待地想要持有它,并开启这场奇妙的探索之旅。

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“BF:狭义与广义相对论浅说”——这个书名,如同一颗投向平静湖面的石子,激起了我内心的层层涟漪。我反复琢磨“BF”这两个字母,它们在我脑海中勾勒出各种可能性:是某种神秘的物理现象的缩写?是某位未知的辅助作者的署名?抑或是对某种抽象概念的象征?不论如何,它们都为这本书蒙上了一层引人入胜的神秘色彩。而“狭义与广义相对论浅说”则直接点燃了我对宇宙奥秘的渴望。相对论,这个词语本身就带着一种颠覆性的力量,它挑战着我们最基本的时间和空间观念。我常常觉得,理解相对论是理解现代宇宙学的第一步,但它的复杂性又常常让人望而却步。“浅说”二字,像是一道光,照亮了我前行的道路,它承诺着一种更加平易近人的解读方式,让我不必畏惧高深的数学公式,也能一窥相对论的堂奥。作者署名爱因斯坦,这简直是锦上添花!能够直接阅读这位物理学巨擘对自身革命性理论的入门级阐释,这种机会是何其珍贵。北京大学出版社的发行,也让我对接下来的内容品质和严谨性充满信心。9787301095621这个ISBN号,就像是一把钥匙,等待我去开启这本充满智慧的宝藏。我期待着,在这本书中,找到理解宇宙的全新视角,感受科学的魅力。

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“BF:狭义与广义相对论浅说”——这个书名,像一串神秘的符咒,在我心中激起了层层涟漪。首先,“BF”这两个字母,让我想到了许多科幻电影中的缩写,它们总是代表着某种颠覆性的科技或深奥的宇宙理论。“狭义与广义相对论”更是将我的思绪直接拉到了物理学的圣殿,那里是爱因斯坦构建的奇妙世界,关于光速不变、时空弯曲的革命性思想。我一直对相对论充满了好奇,但苦于其抽象性和数学的门槛,常常望而却步。所以,“浅说”二字,对我来说,简直是天赐的礼物,它承诺了一场不会让我迷失在专业术语海洋里的学习之旅。我希望这本书能像一位耐心而智慧的导师,用通俗易懂的语言,为我剥开相对论的层层外衣,让我能够理解其核心思想,感受它如何重塑了我们对宇宙的认知。作者是爱因斯坦,这无疑是最大的亮点。能够阅读这位伟大的思想家本人对自身理论的阐释,本身就是一次精神上的洗礼。北京大学出版社的名字,象征着这本书的学术严谨性和高品质,让我对其内容的可靠性充满信心。ISBN号9787301095621,就像一本证书,证明了这本书的真实存在和其承载的知识价值。我期待着,通过这本书,能够真正走进相对论的世界,体验一次思维的飞跃。

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