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出版者:广西师范大学出版社

作者:张轩中

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2008-6

价格:29.80元

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isbn号码:9787563375448

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《时空织锦：从伽利略到爱因斯坦的宇宙图景》 序言 仰望星空，自古以来，人类便对宇宙的运行规律充满了好奇与敬畏。从古代哲人对天体运动的朴素观察，到哥白尼革命的惊天动地，再到牛顿力学体系的宏伟构建，我们对宇宙的理解不断深化，视野不断拓展。然而，当我们试图触及宇宙的本质，理解光速的极限，以及时空本身的奥秘时，一个更加深邃、更加颠覆的理论——相对论，便如同黎明时分划破夜空的曙光，以其优雅而深刻的洞见，重塑了我们对现实的认知。 本书《时空织锦：从伽利略到爱因斯坦的宇宙图景》并非一部直接阐释相对论的科普读物，而是将读者带入一个更广阔的历史长河，追溯孕育相对论思想的土壤，描绘那些伟大的思想家们如何一步步揭开宇宙神秘面纱的壮丽画卷。我们将从近代科学的奠基者伽利略开始，一同探索他如何质疑亚里士多德的权威，如何确立了惯性运动的概念，如何用实验和数学语言描述落体运动，从而为我们理解“相对”的概念埋下了第一颗种子。 第一章：伽利略的视角：运动的相对性与抛体之谜 在人类长久的历史中，我们对运动的理解曾长期停滞不前。亚里士多德认为，物体之所以运动，是因为有“推动力”在作用。一旦推动力消失，物体便会停止。这种直观的解释，似乎与我们的日常经验相符。然而，伽利略，这位伟大的意大利科学家，却以其敏锐的观察力和严谨的实验精神，打破了这一陈规。 想象一下，你身处一艘平稳航行的船上，船舱内一切如常，你抛起一个球，它会垂直落下，回到你的手中。但如果船突然加速或减速，你抛出的球还会垂直落下吗？伽利略通过一系列思想实验和实际观察，指出，在匀速直线运动的船上，无论船速如何，球的下落轨迹与静止在岸边的人观察到的轨迹并无二致。这揭示了一个深刻的道理：运动是相对的。没有绝对的静止，只有相对于某个参照系的运动。 伽利略对惯性运动的认识，是现代物理学的基石之一。他提出，如果一个物体不受外力作用，它将保持其静止状态或匀速直线运动状态。这与亚里士多德“运动需要持续的力”的观点截然不同。这一概念的提出，为后来的牛顿运动定律奠定了基础，也让我们开始思考，究竟什么是“绝对”的运动，什么又是“相对”的运动。 同时，伽利略也深入研究了抛体运动。他发现，水平方向的运动和竖直方向的运动是可以独立分析的。抛出的物体，在水平方向上会保持匀速直线运动（忽略空气阻力），而在竖直方向上则受到重力的作用，做匀加速直线运动。将这两种运动叠加，便得到了一个抛物线轨迹。这种分解和叠加的思维方式，不仅解释了弹道、水流等现象，更重要的是，它展示了一种强大的分析工具，即如何将复杂的运动分解为简单的部分来理解。 伽利略的工作，虽然尚未触及光速和时空的本质，但他所提出的“运动的相对性”以及对惯性运动的深刻洞察，无疑是开启相对论大门的钥匙。他让我们认识到，当我们描述一个物体的运动时，必须明确它的参照系。而这，正是相对论的核心思想之一。 第二章：牛顿的宇宙：绝对时空与万有引力 在伽利略的思想火花之后，艾萨克·牛顿这位集大成者，以其无与伦比的天赋，将人类对宇宙的理解推向了一个新的高度。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，构建了一个宏伟的物理学体系，其中包含三大运动定律和万有引力定律。 牛顿的物理学，为我们描绘了一个清晰、有序的宇宙图景。他假设存在一个“绝对的”、“均匀地流逝的”时间，以及一个“绝对的”、“不可移动的空间”。时间和空间，如同一个巨大的舞台，宇宙中的一切事件都在其中上演，而舞台本身不受任何事物的影响，是独立于物质世界的。这就是所谓的“绝对时空观”。 在这种绝对时空中，牛顿提出了万有引力定律。他解释了为什么月亮绕着地球转，为什么地球绕着太阳转，为什么苹果会从树上掉下来——这一切，都是由一种普遍存在的、相互吸引的力——引力所驱动。引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。 牛顿力学体系的成功是毋庸置疑的。它能够精确地描述行星的轨道，预测天体的运行，并在工业革命中发挥了巨大作用。然而，在这个看似完美无缺的体系中，隐藏着一些尚未被完全理解的细微之处。例如，当物体的速度接近光速时，牛顿力学的预测便开始出现偏差；另外，牛顿的引力理论也未能解释引力是如何瞬间传递的。 牛顿的绝对时空观，虽然为理解宏观世界的运动提供了坚实的基础，但它也预设了一种“绝对”的参照系，一种宇宙的中心。而对“绝对”的质疑，正是开启相对论的关键一步。牛顿的理论，为我们建造了一个坚固的宇宙城堡，但城堡的某些基石，却开始在新的科学探索中摇摇欲坠。 第三章：电磁学的风暴：光速之谜与以太的追寻 进入19世纪，随着电学和磁学研究的深入，物理学界迎来了一场新的革命。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，这位苏格兰物理学家，通过一系列精妙的数学方程，将电场和磁场统一起来，预言了电磁波的存在，并发现这种电磁波的传播速度，恰好等于当时已知的测量到的光速。 麦克斯韦方程组的诞生，标志着人类对光的认识进入了一个全新的阶段。光不再仅仅是一种神秘的现象，而是电磁波的一种形式。然而，一个棘手的问题随之而来：波需要在介质中传播，就像声波需要在空气中传播一样。那么，光波又在何种介质中传播呢？物理学家们普遍认为，存在一种看不见、摸不着的“以太”，它充满了整个宇宙，是光波传播的媒介。 为了探测以太的存在，科学家们进行了大量的实验。其中最著名的莫过于迈克尔逊-莫雷实验。这个实验旨在测量地球在以太中的运动速度，从而推算出以太的性质。然而，令人困惑的是，实验结果始终显示，无论地球如何运动，光速都是恒定不变的。无论你是在顺着地球运动的方向测量光速，还是在逆着地球运动的方向测量光速，亦或是垂直于运动方向测量，得到的结果总是相同的。 这一实验结果，如同一颗重磅炸弹，彻底颠覆了物理学界的传统观念。如果光速是恒定的，不受观察者运动状态的影响，那么，基于绝对时空观的牛顿力学，便无法解释这一现象。这仿佛是在问：如果你站在岸边看一条船，它以每小时20公里的速度前进；而如果你坐在另一条船上，以每小时10公里的速度迎面驶来，那么你看到的“那条船”的速度，应该是一个叠加后的数值。但如果“光”就像你看到的“那条船”，无论你如何运动，你测量到的它都以同样的速度跑来，这该如何解释？ 迈克尔逊-莫雷实验的结果，以及麦克斯韦方程组预言的光速不变性，如同两股强大的暗流，预示着一场关于时空本质的深刻变革即将到来。它们挑战了我们最基本的物理直觉，也为一位年轻的物理学家——阿尔伯特·爱因斯坦，提供了广阔的舞台。 第四章：爱因斯坦的飞跃：狭义相对论的光辉 在20世纪初，物理学界正面临着前所未有的困境。牛顿力学的宏伟体系，在微观世界和高速运动领域显得力不从心。而迈克尔逊-莫雷实验的“光速不变”现象，更是让当时的物理学家们捉襟见肘。正是在这样的背景下，一位名叫阿尔伯特·爱因斯坦的年轻专利局职员，在1905年发表了划时代的论文——《论运动物体的电动力学》，提出了狭义相对论。 狭义相对论的核心，建立在两个基本假设之上： 1. 相对性原理： 物理学定律在所有惯性参照系中都具有相同的形式。这意味着，无论你是在静止的火车上，还是在匀速直线运动的火车上，基本的物理定律（如牛顿定律、电磁学定律）都应该保持一致。没有一个特殊的、绝对的“静止”参照系。 2. 光速不变原理： 在所有惯性参照系中，真空中的光速c都是恒定的，与光源的运动状态以及观察者的运动状态无关。 这两个看似简单甚至有些违背直觉的假设，却带来了极其深远的推论。 首先，时间不再是绝对的。 如果光速恒定，那么当观察者以不同速度运动时，他们对同一事件所测量的时间间隔必然不同。这就是著名的“时间膨胀”效应。运动的钟表比静止的钟表走得慢。一个以接近光速飞行的宇航员，在他返回地球时，会比留在地球上的同龄人年轻。 其次，长度也变得相对。 运动物体在运动方向上的长度，会比其静止时的长度收缩。这就是“长度收缩”效应。物体运动得越快，其在运动方向上的长度就越短。 更令人震惊的是，爱因斯坦得出了质能方程 E=mc²。这个方程表明，质量和能量是同一事物的不同表现形式。微小的质量可以转化为巨大的能量（正如核武器和核能发电所展示的），反之亦然。这彻底颠覆了我们对物质和能量的传统认知，将质量和能量紧密地联系在一起。 狭义相对论，以其革命性的观点，重新定义了时空的概念。它告诉我们，时间和空间不再是独立的、绝对的舞台，而是相互联系、相互依存的，构成了一个统一的“时空”整体。物体的运动状态会影响其所经历的时间和空间。 然而，狭义相对论仅适用于惯性参照系，即没有加速度的参照系。对于包含引力的运动，狭义相对论便无能为力。为了解决这个问题，爱因斯坦又投入了十年的艰苦探索。 第五章：引力的新解释：广义相对论的宇宙织锦 在狭义相对论取得巨大成功后，爱因斯坦并没有止步。他深知，牛顿的引力理论虽然精确，但其“超距作用”（引力如何瞬间传递）的解释仍然是一个谜。此外，狭义相对论仅仅适用于匀速直线运动的惯性参照系，而现实世界中的物体，常常处于加速运动状态，并且受到引力的影响。如何将引力纳入相对论的框架，成为了爱因斯坦下一个巨大的挑战。 经过多年的思考和探索，爱因斯坦在1915年提出了广义相对论。广义相对论的核心思想，是对引力进行了全新的、革命性的解释。它不再将引力视为一种力的作用，而是将其描述为时空的弯曲。 想象一个被拉紧的橡皮膜，如果你在上面放一个保龄球，橡皮膜就会向下凹陷。此时，如果你在橡皮膜上滚动一个小弹珠，它不会沿着直线运动，而是会沿着凹陷的曲线滚向保龄球。广义相对论认为，质量和能量就像那个保龄球，它们会“压迫”时空，使其发生弯曲。而物体（如行星）的运动，并不是受到一种“引力”的拉扯，而是沿着弯曲时空中“最直的路径”——测地线——运动。 这一观点，彻底颠覆了牛顿的绝对时空观。时空不再是僵死的背景，而是具有动态性质的“织锦”，它能够响应物质和能量的存在，并且影响物质和能量的运动。 广义相对论的出现，不仅解释了牛顿力学所无法解释的现象（如水星近日点的进动），还预言了一些全新的、令人惊叹的现象： 光线的弯曲： 由于引力导致时空弯曲，光线在经过大质量物体（如太阳）附近时，其路径会发生弯曲。这一预言在1919年的一次日食观测中得到了证实，使得爱因斯坦一夜成名。 引力红移： 光从强引力场向外传播时，其频率会降低，波长会变长（即发生红移）。 引力波： 大质量物体在加速运动时，会产生时空的涟漪，即引力波。引力波的探测，是近年来物理学领域的一大突破。 广义相对论为我们描绘了一个更加生动、更加动态的宇宙图景。它不仅仅是一个引力理论，更是理解黑洞、中子星、宇宙膨胀等宇宙学现象的基石。它揭示了宇宙最深层的结构和规律，将时空、物质、能量以及引力统一在一个优雅的理论框架之下。 结语 从伽利略对运动相对性的洞察，到牛顿力学体系的宏伟构建，再到电磁学的统一与光速之谜的出现，最终到爱因斯坦狭义与广义相对论的横空出世，人类对宇宙的理解，经历了一次又一次的飞跃。 《时空织锦：从伽利略到爱因斯坦的宇宙图景》所呈现的，正是这一伟大的思想探索之旅。它并非直接教授读者相对论的数学公式，而是带领读者一同去感受，那些伟大的头脑是如何一步步挑战权威、打破常规、进行大胆的猜想和严谨的验证。我们会看到，科学的进步，并非一蹴而就，而是一个充满曲折、质疑与创新的过程。 理解相对论，不仅仅是掌握一套物理理论，更是拓展我们的思维边界，重新审视我们对现实世界的认知。它告诉我们，我们所感知的“现实”，也许只是我们所处参照系下的一个“切片”。它挑战了我们对时间、空间、物质、能量的直观理解，引导我们进入一个更加广阔、更加奇妙的宇宙图景。 本书希望能够激发读者对科学探索的兴趣，感受人类智慧的伟大力量，并以一种更开放、更包容的心态去理解这个我们赖以生存却又充满奥秘的宇宙。而爱因斯坦的相对论，便是我们理解这个宇宙最深刻、最令人着迷的篇章之一。

评分☆☆☆☆☆

虽然木有看懂，还是一字不拉滴看过一遍，在地铁里捧着这么一本书很装逼的好么。。 看得出来，作者还是很希望我们能够看懂滴，但是作者在书里也隐隐约约的说啦，木有数学系学士学位的基础，理解还是很吃力滴。这让我心安了不少。。。 看过有一段时间了，只记得很少，好吧，我是...  

评分☆☆☆☆☆

欧洲忙着宣布发现上帝粒子时，正好读完《相对论通俗演义》，虽说是通俗，我必须承认完全看不懂。虽说完全看不懂，但受益无穷，很有启发。今天才理解为什么数学是一切之本，科学之上的科学，有理！佛家的色即是空与相对论到是神似，区别在于释伽牟尼不懂数学。 初中物理应该从...

评分☆☆☆☆☆

欧洲忙着宣布发现上帝粒子时，正好读完《相对论通俗演义》，虽说是通俗，我必须承认完全看不懂。虽说完全看不懂，但受益无穷，很有启发。今天才理解为什么数学是一切之本，科学之上的科学，有理！佛家的色即是空与相对论到是神似，区别在于释伽牟尼不懂数学。 初中物理应该从...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

我得承认，我对科普读物一直持有一种挑剔的态度，很多所谓的“通俗读物”最终都沦为了“注水文学”，把简单的东西复杂化，或者把复杂的理论一笔带过，根本无法真正建立起体系。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它在追求易读性的同时，丝毫没有牺牲内容的准确性和深度。作者显然对这门学科有着极其深厚的造诣，他深知哪些地方是“可以简化”的，哪些是“绝对不能含糊”的。他构建的知识体系非常扎实，前后的逻辑联系紧密得像一个精密的瑞士钟表。读完一个章节，你会发现自己对下一个章节的内容已经有了一个初步的预期和框架，这使得学习过程非常流畅，知识的积累是一个不断叠加和强化的过程。它不是在教你“知道什么”，而是在教你“如何思考”相对论背后的逻辑链条。

评分☆☆☆☆☆

这套书实在让人耳目一新，作者的文笔简直是教科书级别的生动。我以前对这个领域的理解基本停留在“爱因斯坦、E=mc²”的层面，感觉那是只有天才才能触及的深奥领域。但读完这套书，我发现那些原本像迷雾一样的概念，竟然变得如此清晰易懂。他不是那种干巴巴地罗列公式和定律，而是用极其巧妙的比喻和生活化的例子，把抽象的时空弯曲、光速不变这些“高冷”的理论，描绘得像一幅幅流动的画面。尤其是他讲述光速极限的时候，那种娓娓道来的叙事节奏，让人完全沉浸其中，仿佛真的跟随着光线一起在宇宙中穿梭。阅读过程中，我时不时会停下来，回味一下刚才读到的那个绝妙的比喻，然后恍然大悟，那种知识被点亮的感觉，真是太棒了。这本书的叙事结构也处理得非常得当，不会让人感到疲惫，每一次深入到一个新的概念时，作者都会适当地穿插一些历史背景或者科学家的轶事，让整个阅读体验充满了趣味性和人情味，而不是冰冷的科学报告。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事视角非常独特，它不像教科书那样居高临下，反而像是一位经验丰富的老者，坐在壁炉边，耐心地向你讲述他毕生的心得体会。那种亲切感和信赖感是很多硬核科普作品所欠缺的。我尤其欣赏作者在论述过程中所展现出的那种人文关怀。他不仅仅是在讨论物理定律，更是在探讨人类认知世界的边界和局限性。每当他解释一个颠覆常识的结论时，总会先描绘出当时人们的思维困境，让读者真切地感受到科学革命的艰难与伟大。这种叙事方式极大地激发了我的好奇心，让我开始思考，如果我生活在那个年代，我会如何看待这一切的变革。它让我感受到了科学探索的激情和人类精神的伟大，而不仅仅是理解一个理论公式。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书的价值也远超我的预期。我原以为看完后，知识曲线会像一个陡峭的阶梯，很快就达到一个平台期，难以再进一步。但事实是，这本书为我后续阅读更专业的物理学著作打下了极其坚实的基础。它教会了我如何去“解构”一个复杂的物理模型，如何区分经验观察和理论推导。很多我之前在其他地方看到的晦涩难懂的术语，在这本书里都被赋予了清晰的物理意义。特别是它对于不同参考系下观测者感受的描述，简直是神来之笔，帮助我彻底摆脱了牛顿力学的直觉束缚。我感觉自己像是获得了一个新的“心智工具箱”，不仅能更好地理解这个世界，甚至在处理日常生活中遇到的逻辑问题时，那种条分缕析的思维模式也得到了潜移默化的训练。这真是一笔非常值得的投资。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这本书的装帧设计和排版我就非常喜欢。封面设计大气而不失精致，内页的字体选择和行距都考虑得非常周到，长时间阅读也不会感到眼睛酸涩。细节决定成败，这本书显然在制作上是下足了功夫的。我注意到书中的插图部分，那些示意图的绘制水平极高，它们不是那种粗糙的草图，而是兼具科学严谨性和艺术美感的作品。很多时候，文字描述已经到位了，但配上那张恰到好处的图示，原本需要反复阅读好几遍才能消化的概念，一下子就“定格”在了脑海里。这套书的装订也很有质感，拿在手里沉甸甸的，感觉就像捧着一个知识的宝藏。这让我觉得，即便是作为礼物送给朋友，也会显得非常体面和有品位。现在的出版物中，能兼顾内容深度和实体美感的作品越来越少，这套书绝对是其中的佼佼者。

评分☆☆☆☆☆

花了两个月读完，日积跬步的感觉。虽说2006年霍金访华，作者张轩中代表中国学生出席，但他对于霍金的评价实在有所保留——真汉子，就是勇于得了好处不卖乖（绝非贬义）。从物理学角度来说，相对论太高深，无论作者如何通俗，对黎曼几何只听过名字的我依旧无法深刻理解。但必须要说的是，最近丢弃了文艺女青年的清新路数，正视了自己是一介工科小生的事实后，看世界的角度确实多元了许多。推荐高中念过理科，或者大学修过理工科的朋友们都尝试接触一下此类读物，比专业书有趣，比小说散文客观入理。

评分☆☆☆☆☆

嗯，看完了，完全没看懂，只记得里面有一句话可以用来跟女孩纸瞎掰，貌似是，我爱你到类光无限远，是不是很有诗情画意的赶脚？

评分☆☆☆☆☆

讲相对论的时候来大段大段的现代诗真是令人崩溃的事情~

评分☆☆☆☆☆

嗯，看完了，完全没看懂，只记得里面有一句话可以用来跟女孩纸瞎掰，貌似是，我爱你到类光无限远，是不是很有诗情画意的赶脚？

评分☆☆☆☆☆

书名虽叫通俗演义但数学部分绝对不通俗。作者对Penrose极为推崇，就冲书中大量Pen神的内容我也要多打一颗星。