相对论浅析

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出版者:东华大学出版社 作者:朱纪东 出品人: 页数:246 译者: 出版时间:2016-1-1 价格:28.00元 装帧: isbn号码:9787566909664 丛书系列:
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具体描述

《相对论浅析》简要介绍了量子论和相对论的冲突、分歧,对相对论时空观提出了质疑,在此基础上提出了一个新的时空观——局部时空绝对论。借助于局部时空绝对论,作者全面梳理了一些经典的实验,解释了相对论无法解释的一些实验现象,尤其是对大家都十分感兴趣的美国空军的原子钟环球飞行实验,作了独到的分析。《相对论浅析》资料翔实、内容丰富,许多观点都具有创新性,能帮助读者更好地了解相对论。

《相对论浅析》图书简介 引言:宇宙的深层奥秘与人类认知的边界 自古以来,人类对宇宙的探索从未停止。从仰望星空,到勾勒行星轨迹,我们不断挑战着认知的极限。然而,当我们深入探究宇宙的运行法则,特别是涉及到光速、时间、空间以及引力这些最基本而又最为深刻的范畴时,一个颠覆性的理论应运而生——相对论。爱因斯坦的相对论,如同一道划破黑暗的闪电,不仅重塑了我们对物理世界的理解,更深刻地影响了我们看待宇宙的视角。 《相对论浅析》并非一本晦涩难懂的学术专著,而是旨在以一种清晰、深入且引人入胜的方式,带领读者一同踏上这场探索宇宙奥秘的奇妙旅程。本书不是对相对论公式的堆砌,也不是对数学推导的罗列,而是着力于展现相对论的核心思想、其产生的历史背景、所解决的经典物理学难题,以及它对现代科学和我们日常生活产生的深远影响。我们将一同拨开迷雾,领略那超越直觉的宏伟图景。 第一部分:经典物理学的辉煌与困境——狭义相对论的诞生 在相对论出现之前,牛顿力学构筑了一个稳定而有序的经典物理学世界。在这个世界里,时间和空间是绝对的、独立的,无论观察者如何运动,时间的流逝和空间的尺度都是恒定不变的。然而,随着科学技术的进步,特别是对电磁学深入研究的出现,一系列实验现象开始挑战牛顿力学的根基。 麦克斯韦方程组的出现,统一了电和磁的现象,并预言了光速的恒定。这与经典力学中速度叠加的直觉相悖,引起了物理学界的极大困惑。迈克尔逊-莫雷实验的“零结果”,更是让科学家们陷入了前所未有的理论危机:光速是否真的不依赖于光源的运动,也不依赖于观察者的运动? 《相对论浅析》将首先回顾这一段波澜壮阔的历史。我们将一同走进那个充满思想碰撞的时代,了解科学家们如何试图调和这些矛盾,又是如何在一个又一个的实验和理论困境中寻求突破。我们将深入浅出地解析“以太”假说的兴衰,以及爱因斯坦是如何在众多观点中,以其非凡的洞察力,提出了两个革命性的基本假设: 光速不变原理: 在所有惯性参照系中,光在真空中的速度恒定,与光源和观察者的运动状态无关。 相对性原理: 物理定律在所有惯性参照系中都具有相同的形式。 本书将详细阐述这两个假设如何导出了狭义相对论的一系列惊人结论。我们将探讨: 时间的相对性: “时间膨胀”效应,即运动的钟表比静止的钟表走得慢。这不是科幻小说中的情节,而是经过严格实验验证的物理事实。我们将通过生动的例子,解释为何高速运动会扭曲时间的流逝,以及这在粒子物理和全球定位系统(GPS)等领域中的实际应用。 空间的相对性: “长度收缩”效应,即在运动方向上,物体会比静止时更短。我们会解释为何这种空间尺度的变化也是高速运动的必然结果。 质能等价: 狭义相对论最著名的结论之一,即著名的质能方程 $E=mc^2$。我们将深入剖析这个方程的含义,理解质量和能量是如何相互转化的,并揭示它在核能、天体物理等领域的巨大影响。本书将着重解释,质量并非一个永恒不变的属性,而是能量的一种表现形式。 速度的叠加: 经典力学中的速度叠加法则在相对论中被修正,以保证光速不变原理得到遵循。我们将介绍相对论的速度叠加公式,并说明它如何保持了宇宙中速度的上限。 《相对论浅析》将通过图文并茂的方式,运用形象的比喻和简洁的语言,将这些抽象的概念变得易于理解。我们不会沉溺于复杂的数学推导,而是力求让读者体会到相对论思想的精妙与力量。 第二部分:引力的新视野——广义相对论的宏大图景 狭义相对论虽然颠覆了经典的时空观,但它仅适用于惯性参照系,且未能解释引力现象。牛顿的万有引力定律虽然取得了巨大的成功,但它并未能解释引力的本质,以及引力是如何传递的。爱因斯坦并未止步于此,他花了十年时间,将相对性原理推广到非惯性参照系,最终在1915年提出了广义相对论。 广义相对论是人类对引力认识的又一次飞跃。它不再将引力视为一种“力”,而是将其描述为由物质和能量引起的时空弯曲。这是一种全新的、更为深刻的理解。 本书将带领读者进入广义相对论的宏大图景,我们将重点解读: 等效原理: 爱因斯坦的“最美妙的设想”。本书将详细阐述等效原理,即引力效应和加速度效应是不可区分的。我们将通过生动的实验设想,例如“升降机实验”,来揭示这个原理的深刻含义,它为理解引力与时空弯曲的联系奠定了基础。 时空弯曲: 广义相对论的核心思想。我们将解释,有质量和能量的物体会使得其周围的时空发生弯曲,而物体在时空中运动时,实际上是沿着弯曲时空的“测地线”运动。我们将运用类比(例如,将一张床单绷紧,在上面放一个保龄球,保龄球会使床单凹陷,小弹珠滚过时会沿着凹陷的路径运动),来形象地展示时空弯曲的概念。 引力红移: 光在引力场中传播时,频率会发生变化。我们将解释,引力场会导致时间的流逝变慢,从而使光波的频率降低,表现为红移。这一现象已通过实验得到了证实。 引力透镜效应: 大质量天体(如星系、黑洞)会弯曲其周围的时空,使得经过的光线发生偏折,如同一个巨大的透镜。本书将介绍引力透镜现象,以及它如何帮助天文学家观测到遥远的宇宙,甚至推测暗物质的分布。 水星近日点进动: 牛顿引力理论无法完全解释水星近日点的异常进动。广义相对论则精确地预测了这一现象,成为支持广义相对论的重要证据之一。 引力波: 广义相对论预言,当大质量天体发生剧烈运动时,会产生时空的涟漪,即引力波。我们将介绍引力波的性质,以及2015年LIGO首次直接探测到引力波的重大意义,它开启了引力波天文学的新时代,为我们打开了观测宇宙的全新窗口。 黑洞: 广义相对论预言了黑洞的存在,这些天体拥有极强的引力,连光也无法逃脱。我们将探讨黑洞的形成、性质以及其在宇宙中的重要作用。 《相对论浅析》将通过丰富的实例和通俗的解释,让读者理解广义相对论如何统一了物质、能量、时空和引力,为我们描绘了一幅更加完整和深刻的宇宙图景。 第三部分:相对论的影响与未来展望 相对论的影响早已超越了理论物理学的范畴,渗透到我们生活的方方面面。本书的最后一部分将聚焦于相对论的广泛应用和深远意义: 科技应用: 从全球定位系统(GPS)的精确导航,到核能的开发利用,再到粒子加速器的设计,相对论都扮演着不可或缺的角色。我们将详细阐述这些应用背后的相对论原理。 宇宙学: 相对论是现代宇宙学的基础。它帮助我们理解宇宙的膨胀、演化以及大尺度结构的形成。我们将简要介绍宇宙学模型,并说明相对论在此中的关键作用。 哲学思考: 相对论对我们的世界观产生了深刻影响,它挑战了我们对绝对时间、绝对空间的直觉认知,促使我们重新思考因果关系、观察者与被观察者之间的关系,以及人类在宇宙中的位置。 《相对论浅析》的写作宗旨是激发读者对宇宙奥秘的兴趣,培养科学的思维方式。我们相信,通过对相对论的深入浅析,读者将能够更深刻地理解我们所处的宇宙,并对科学探索的价值有更深的认识。这本书是献给所有对宇宙充满好奇,渴望了解事物本质的读者的。它将引领你走向一个更加宏伟、更加奇妙的科学世界。

作者简介

朱纪东,上海人,上海电力学院副教授。从1979年起,开始了对相对论的研究。前后在各类期刊杂志、研讨相对论的国际会议上,发表了十几篇相关的论文。

目录信息

第一章近代物理学的两大支柱
1.1迈克尔孙—莫雷实验
1.1.1伽利略变换
1.1.2迈克尔孙—莫雷实验简介
1.2对迈克尔孙—莫雷实验的两种不同解释
1.2.1洛仑兹对迈克尔孙—莫雷实验的解释
1.2.2相对论的诞生
1.3黑体辐射实验与量子论的诞生
1.3.1黑体辐射带来的问题
1.3.2量子论的创建
1.3.3量子论和相对论这两大理论并不相容
第二章相对论时空观的问题和错误
2.1狭义相对论的两个基本假设的问题和错误
2.1.1对狭义相对论的第一条假设的简析
2.1.2对狭义相对论的第二条假设的简析
2.2对同时相对性的一些讨论
2.2.1同时性问题
2.2.2爱因斯坦对同时相对性的论证
2.2.3爱因斯坦对同时相对性的论证不能成立
2.3狭义相对论中的动尺收缩和动尺延伸
2.3.1空间收缩效应的相对性
2.3.2相对论中匪夷所思的动尺延伸效应
2.4狭义相对论中的时间膨胀和时间压缩
2.4.1爱因斯坦对时间膨胀相对性所做的直观解释
2.4.2用洛伦兹变换解释时间膨胀的相对性
2.4.3相对论中匪夷所思的时间压缩效应
2.5相对论时空观并无任何实验基础
2.5.1对时间膨胀两种不同的解释
2.5.2对时间膨胀验证实验的一些分析
2.5.3相对论时空观无任何实验基础
2.6相对论时空观在理论上没有自洽性
2.6.1问题的由来
2.6.2加速越多时间膨胀越多是无稽之谈
2.6.3相对论时空观是一件皇帝的新衣
2.7探索新以太
第三章新以太的创建和它的意义
3.1创建新以太
3.1.1新以太就是引力势场
3.1.2对引力势和引力场关系的分析
3.1.3新以太的重要作用
3.2新以太如何实施宇宙全局对局部的作用
3.2.1对地球公转运动的一些分析
3.2.2局部系统如何接受来自宇宙全局的影响
3.3在局部系统里如何建立优越的坐标系
3.3.1局部系统的两种不同的类型
3.3.2内向型局部系统内如何建立优越坐标系
3.3.3外向型局部系统内如何建立优越坐标系
3.3.4在局部系统内各类坐标系并不平权
第四章特殊动系光速不变原理的创建及应用
4.1绝对静系光速不变原理的创建及意义
4.1.1历史的回顾
44.1.2绝对静系光速不变原理的创建
4.2特殊动系内时空效应的绝对性
4.2.1运动坐标系内时间膨胀的绝对性
4.2.2运动坐标系内长度收缩的绝对性
4.3特殊动系光速不变原理的创建
4.3.1如何把动系数据转换成静系数据
4.3.2特殊动系光速不变原理的创建
4.3.3使用特殊动系光速不变原理要注意的问题
4.3.4对特殊动系里单向光速的分析
4.4特殊动系光速不变原理的实际应用
4.4.1对迈克尔孙实验的重新分析
4.4.2对肯尼迪一桑代克实验的分析
4.4.3探测以太风的新的实验方法
第五章特殊动系静止化法则的建立
5.1特殊动系静止化法则的建立
5.1.1狭义相对论难以解释的一个实验
5.1.2绝对静系和特殊动系等效性判别法则
5.1.3如何在特殊动系内正确测量时间膨胀
5.1.4特殊动系静止化法则的建立
5.2对Hafele实验的重新分析
5.2.1为什么不能用地面坐标系分析Hafele实验
5.2.2对Hafele实验的修改
第六章局部时空绝对论的创建及考量
6.1局部时空绝对论的创建
6.1.1一些和内向型局部系统的有关的概念
6.1.2一些和外向型局部系统的有关的概念
6.1.3局部时空绝对论的创建
6.2局部时空绝对论所预言的三种实验结果
6.2.1局部时空绝对论预言了哪三种实验结果
6.2.2对三种类型实验的特点分析
6.3局部时空绝对论对经典时空实验的梳理
6.3.1对时间膨胀型实验的分析
6.3.2对时间压缩型实验的分析
6.3.3对时间相等型实验的分析
第七章广义相对论两条基本原理的问题和错误
7.1从狭义相对论到广义相对论
7.1.1狭义相对论与万有引力不相容
7.1.2如何消除相对论和万有引力的不相容
7.1.3狭义相对论与库伦力也不相容
7.1.4广义相对论简介
7.2广义相对性原理要解决的严重困难并不存在
7.2.1广义相对性原理所要解决的一个严重困难
7.2.2判别惯性系、非惯性系的新方法
7.2.3为什么不能用加速度来判断惯性系
7.3爱因斯坦对等效原理的论证
7.3.1爱因斯坦电梯实验简介
7.3.2在匀速转动的圆盘上时间是弯曲的
7.4爱因斯坦对强等效原理的论证是错误的
7.4.1对爱因斯坦电梯时空特性的考量
7.4.2对爱因斯坦圆盘的全面考量
7.4.3爱因斯坦电梯和爱因斯坦圆盘并不等效
7.4.4对加速系和引力场等价性的全面考量
第八章新等效原理的创建和考量
8.1新等效原理的创建
8.1.1惯性力和引力的等效性
8.1.2惯性力势和引力势的等效性
8.1.3新等效原理的表述
8.2对新等效原理的考量
8.2.1对引力、引力势关系的一些分析
8.2.2对广义相对论三大验证实验的分析
8.2.3对惯性力、惯性力势关系的一些分析
8.2.4用新等效原理分析一些实验现象
第九章相对论时空观的错误及修正
9.1相对论一些主要错误的归纳
9.1.1原始版相对论的问题和错误
9.1.2强等效原理、几何版相对论的问题和错误
9.1.3作者对相对论时空观的最终评价
9.2对相对论错误的修正
9.2.1对原始版相对论错误的修正
9.2.2对强等效原理、几何版相对论错误的修正
9.2.3局部时空绝对论对时间膨胀的直观解释
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

☆☆☆☆☆

阅读过程中,我注意到作者在叙事节奏的把控上展现了高超的技巧。全书的结构安排得极为紧凑,逻辑链条清晰得如同精心编织的挂毯,每一章节的过渡都自然而流畅,几乎没有生硬的跳跃感。作者似乎深谙读者的注意力曲线,总能在读者感到思维疲惫的关键时刻,引入一个富有启发性的历史轶事,或是提出一个发人深省的问题,从而重新点燃求知欲。这种时而舒缓、时而激昂的叙事节奏,使得原本可能枯燥的理论推导过程,变成了一场引人入胜的智力探险,让人不忍释卷,渴望知道下一步的发现将指向何方。

☆☆☆☆☆

从整体阅读体验来看,这本书在学术深度与大众可读性之间搭建了一座坚实的桥梁,但这种“浅析”绝非肤浅的概述。它在保证基础理解的同时,也为有志于深入研究的读者留下了足够的思考空间和进一步探索的线索。书中引用的参考资料和推荐阅读清单也非常详尽且有针对性,显示出作者扎实的学术功底和对读者后续学习负责的态度。读完合上书本,我感觉自己的世界观似乎被微妙地拓宽了,许多过去认为是绝对不变的常识,现在都染上了一层相对性的色彩。这是一次令人精神振奋的智力洗礼。

☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常引人注目,厚实的封皮传递出一种沉稳而深邃的气息,仿佛预示着即将踏入一个充满未知与挑战的知识领域。我尤其欣赏封面采用的深蓝色调,与书名“相对论浅析”所暗示的宇宙奥秘形成了完美的视觉呼应。内页的纸张质感也相当出色,触感温润,油墨清晰,即便是长时间阅读也不会让人感到眼睛疲劳。装帧上的用心,无疑提升了阅读的整体体验,让人在尚未打开书页之前,就已经对内容的深度和严肃性有了一个初步的、正面的预期。这不仅仅是一本书,更像是一件值得收藏的工艺品,体现了出版方对知识载体本身的尊重。

☆☆☆☆☆

这本书最让我称赞的一点,在于它对“思想实验”的精彩运用。理论物理的魅力往往体现在那些超越日常经验的思维构建中,而本书恰好捕捉到了这一精髓。作者没有满足于仅仅描述爱因斯坦的结论,而是将我们带回到了那些关键的“思想实验”现场,让我们亲身参与到构建相对论框架的过程中去。无论是站在高速飞驰的火车上观察光线的行为,还是想象引力场中的时空扭曲,那些文字描绘出的画面感极其强烈,仿佛我不再是一个被动的接受者,而是一个与伟大的物理学家们并肩思考的同行者。这种沉浸式的学习体验,远比单纯记忆公式要深刻得多。

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翻开书本,首先映入眼帘的是作者对专业术语处理的谨慎态度,这让我感到非常欣慰。很多科普读物为了追求通俗易懂,往往会牺牲掉概念的严谨性,但这本书显然在这方面找到了一个绝佳的平衡点。它并没有直接将复杂的数学公式硬塞给读者,而是通过一系列精心设计的类比和图示,逐步引导读者去理解那些抽象的物理图像。比如,在阐述光速不变原理时,作者构建了一个生活化的场景,使得“同时性”的相对性不再是一个悬浮在空中的概念,而是与观察者的运动状态紧密相关。这种潜移默化的教学方式,极大地降低了初学者的心理门槛,让复杂的理论变得触手可及,而非高不可攀。

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一本反相对论的民科书籍。“相对论比经典物理学后退了一大步”

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