Space and Time in Special Relativity

Space and Time in Special Relativity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Waveland Pr Inc
作者:N. David Mermin
出品人:
页数:240
译者:
出版时间:1989-1
价格:USD 34.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780881334203
丛书系列:
图书标签:
  • 狭义相对论的时空
  • 狭义相对论
  • 时间
  • 空间
  • 物理学
  • 相对论
  • 闵可夫斯基空间
  • 时空
  • 科学
  • 理论物理
  • 现代物理学
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具体描述

宇宙之舞:现代物理学中的时空结构 一本探索我们所处宇宙基本框架的深度导读 本书并非一本教科书,而是一次深邃的思维漫步,带领读者穿越现代物理学的核心领域,去重新审视和理解我们习以为常的“空间”与“时间”的本质。我们将聚焦于那些定义了我们对宇宙宏大结构理解的革命性理论,探究它们如何重塑了我们对实在(Reality)的认知,并展望未来物理学可能抵达的前沿疆域。 第一部分:牛顿世界的崩塌与新视角的诞生 在深入探讨20世纪的突破之前,我们必须理解其前的基石——艾萨克·牛顿爵士所构建的、坚固而直观的宇宙图景。 第一章:绝对时空的遗产 本章回顾了经典力学中对时间和空间的直观理解:时间如同一条均匀流淌的河流,独立于观察者和事件;空间则是一个静止、无限的容器,所有的运动都在其中发生。我们将详细分析笛卡尔坐标系在宏观尺度上的巨大成功,以及它如何为数世纪的科学探索提供了坚实的基础。然而,我们也必须审视其内在的局限性,特别是当涉及到光的行为时,这种“绝对性”开始显现出裂痕。 第二章:电磁学的挑战 麦克斯韦方程组的出现是物理学史上一个里程碑式的事件。本章深入探讨这些方程如何统一了电与磁的现象,并预言了光速的恒定性。这种恒定性——光速不变原理——直接与牛顿的绝对时空观产生了不可调和的矛盾。我们将剖析“以太”假说的兴衰,解释为什么经典物理学的框架无法容纳电磁现象的内在一致性,从而为一场物理学的革命埋下伏笔。 第二部分:结构重塑——时空的几何化 本部分是本书的核心,我们将系统地阐述如何通过革命性的理论框架,将空间与时间编织成一个不可分割的整体,并揭示引力如何成为时空本身的属性。 第三章:狭义相对性的革命性洞察 本章将详细剖析狭义相对论(Special Relativity)如何通过两个基本假设——相对性原理和光速不变原理——彻底重构了我们的时空观。我们将深入分析时间膨胀(Time Dilation)和长度收缩(Length Contraction)这些反直觉的效应,并非作为奇特的现象,而是作为逻辑必然的结果。读者将理解洛伦兹变换如何取代了伽利略变换,成为描述高速运动下时空坐标转换的正确工具。我们还将探讨质能等效性(E=mc²)的深远意义,它不仅仅是一个公式,更是物质与能量之间深刻同一性的哲学宣言。 第四章:闵可夫斯基的四维世界 为了更好地理解狭义相对论的几何本质,本章将聚焦于赫尔曼·闵可夫斯基的贡献。我们将探讨四维时空(Minkowski Spacetime)的概念,如何将时间维度纳入三维空间结构中,创造出一个统一的几何实体。本章将详细解释世界线、类光锥(Light Cones)的概念,以及它们如何决定了事件之间的因果关系——哪些事件可以影响哪些事件,以及信息的传播极限。读者将掌握理解所有相对论性现象的几何语言。 第五章:引力的几何化——广义相对论的宏伟蓝图 广义相对论(General Relativity)是爱因斯坦的又一次飞跃,它将引力从一种“力”提升为时空自身的弯曲。本章将从等效原理出发,解释为什么加速运动与引力场是无法区分的。我们将详细解读爱因斯坦场方程(Einstein Field Equations)的结构,阐明物质和能量如何“告诉”时空如何弯曲,而时空又如何“告诉”物质如何运动。 第六章:时空弯曲的宇宙学后果 本章将带领读者从理论走向观测,探讨广义相对论在宇宙学尺度上的应用和验证。我们将讨论水星轨道的近日点进动、引力红移以及光线在强引力场中的偏折,这些都是证明时空弯曲的经典实验证据。更进一步,我们将探讨黑洞(Black Holes)的奇点结构、事件视界(Event Horizon)的形成,以及它们作为时空极端扭曲的自然实验室的意义。 第三部分:前沿探索与未解之谜 在确立了相对论的坚实基础后,本书的最后部分将目光投向现代物理学试图调和相对论与量子力学,以期建立一个更完整理论的努力。 第七章:时空与量子世界的碰撞 量子力学描述了微观世界的概率性与不确定性,而广义相对论描述了宏观世界的确定性时空几何。本章将探讨这两个理论框架在极端条件下(如黑洞内部或宇宙大爆炸的最初瞬间)的冲突。我们将审视“量子引力”的必要性,并讨论诸如霍金辐射等现象如何暗示着时空结构在普朗克尺度下可能具有离散或泡沫状的特性。 第八章:时空拓扑与多重宇宙的猜想 本章将探讨时空更深层次的拓扑性质。我们将讨论虫洞(Wormholes)的理论可能性——作为连接时空不同区域的捷径——以及它们对时间旅行的潜在(尽管可能是病态的)影响。此外,我们将简要介绍基于弦理论或其他高维理论的猜想,探讨时空维度是否可以超越我们感知的四维,以及这如何影响我们对宇宙基本定律的理解。 结语:未完成的旅程 本书最终的结论是,我们对时空本质的理解仍处于进行时。每一次理论的突破都伴随着对直觉的挑战,每一次成功的观测都为更深层次的奥秘拉开了序幕。从伽利略的绝对空间到爱因斯坦的动态时空,我们对实在的描绘不断演进,宇宙的宏伟与精妙远超我们最初的想象。本书旨在激发读者对这个持续演变的物理学疆域保持永恒的好奇心与探索精神。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的标题《Space and Time in Special Relativity》一下子就抓住了我的眼球,让我对探索这个深刻而迷人的主题充满了期待。作为一名对物理学,尤其是相对论充满好奇心的普通读者,我一直觉得这个领域既令人着迷,又时常让人望而却步。然而,当我翻开这本书,便被它循序渐进的叙述方式深深吸引。作者并没有一开始就抛出艰深晦涩的数学公式,而是从一些直观的例子和思想实验入手,比如著名的“尺缩效应”和“时间膨胀”,用非常生动形象的比喻来解释这些反直观的现象。我特别喜欢作者在讲解“同时的相对性”时,运用了火车上的乘客和站台上观察者的不同视角,这种叙事方式让原本抽象的概念变得触手可及。他不仅解释了为什么两个在同一地点发生的事件,对于相对运动的观察者来说可能不再是同时的,更重要的是,他深入探讨了这一概念对我们理解宇宙观产生的颠覆性影响。这本书让我意识到,我们日常生活中习以为常的时空观念,在高速运动的参照系下竟然会发生如此巨大的变化。作者的语言清晰流畅,逻辑严谨,即使是第一次接触相对论的读者,也能在其中找到学习的乐趣和动力。他并没有回避必要的数学工具,但会将数学推导置于概念理解之后,并且对每一步的意义都做了详尽的解释,这对于我这样非专业背景的读者来说至关重要。总而言之,这本书是一次令人心旷神怡的智力旅程,它不仅满足了我对相对论的好奇,更激发了我对科学探索更深层次的思考。

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《Space and Time in Special Relativity》这本书无疑是一次关于时空本质的深刻剖析,它以一种前所未有的方式,让我重新审视了我们对宇宙最基本构成单位的理解。作者并没有将重点放在复杂的数学推导上,而是巧妙地将物理学中的核心概念融入到一系列引人入胜的思想实验和历史背景之中。我尤其欣赏作者在回顾洛伦兹和爱因斯坦的革命性工作时,所展现出的历史深度和人物的智慧。通过对迈克尔逊-莫雷实验的详细解读,以及爱因斯坦如何从其否定以太存在的结论中,提炼出光速不变原理,这一过程被描绘得惊心动魄,仿佛亲历了科学思想的诞生。书中关于“四维时空”的阐述,更是让我受益匪浅。它不仅仅是一个抽象的数学模型,更是作者用来解释相对论效应的强大工具。通过将时间和空间统一在一个连续的流形中,很多原本难以理解的现象,比如“双生子佯谬”,都变得更加清晰明了。作者在处理这些经典悖论时,展现出了极大的耐心和清晰的思路,他一步一步地引导读者,如何运用相对论的原理来解决这些看似矛盾的问题。这本书的独特之处在于,它不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的启迪。它鼓励读者质疑直觉,拥抱逻辑,并从中体会到科学的严谨与美妙。每一次阅读,我都会有新的感悟,它让我对“客观真实”有了更深刻的理解,认识到观察者的位置和运动状态对我们感知世界有着至关重要的影响。

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《Space and Time in Special Relativity》是一次令人耳目一新的物理学探索之旅,它以一种非常独特且引人入胜的方式,揭示了狭义相对论中关于时空的本质。作者避免了枯燥的技术性阐述,而是将复杂的理论置于生动的历史语境和引人入胜的思想实验之中。我特别喜欢作者在讲解“洛伦兹变换”时所采用的策略。他并没有直接抛出复杂的数学公式,而是先从“光锥”和“时空图”这些几何化的概念入手,帮助读者建立对相对论时空结构的直观认识。通过绘制时空图,我们可以清晰地看到,不同惯性参照系下的观察者是如何看待时间和空间的。作者还深入探讨了“因果律”在狭义相对论中的地位。他解释了为什么超光速的通讯和旅行在狭义相对论的框架下是不可能的,因为这会破坏因果律,导致“先有鸡还是先有蛋”的悖论。这种对理论内在逻辑的深入剖析,让我对狭义相对论的严谨性和普适性有了更深刻的理解。本书的语言风格也非常个人化,读起来就像一位经验丰富的导游,循循善诱地带领我们穿越迷人的科学世界。作者在字里行间流露出的对科学的热情,也深深地感染了我,让我对物理学这一领域产生了更浓厚的兴趣。总的来说,这是一本能够点燃任何读者好奇心的书,它将科学的深邃与艺术的美妙完美地结合在了一起。

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《Space and Time in Special Relativity》这本书给我的感觉,与其说是一本物理学教材,不如说是一次深入的哲学思辨之旅。作者以其卓越的洞察力,将物理学的抽象概念与对现实世界的深刻理解融为一体。我一直对“时空”这个词汇感到既熟悉又陌生,总觉得它蕴含着超越我们日常经验的奥秘。这本书成功地揭开了这层神秘的面纱。作者在阐述“惯性参照系”的概念时,非常细致地分析了牛顿力学和狭义相对论在描述运动时的区别。他强调了在所有惯性参照系中,物理定律的形式是相同的,这一“相对性原理”是爱因斯坦理论的基石。我特别赞赏作者对“时间膨胀”现象的解释,他并没有仅仅给出公式,而是通过一系列生动的比喻,比如想象一束光在运动的钟表内部反射,来展示为什么运动的钟表会比静止的钟表走得慢。这种教学方式,让我能够真正理解“时间”本身也可能受到运动状态的影响,这彻底颠覆了我之前对时间是绝对的、普遍流逝的观念。书中关于“质能等价”的探讨,更是让我惊叹于宇宙的内在统一性。作者将这一革命性的发现,置于更广阔的物理学发展史中进行解读,让我看到了科学进步是如何一步步突破旧有框架,最终抵达新的认知高度的。这本书让我对“相对”与“绝对”有了全新的理解,也让我对人类认识世界的能力充满了敬畏。

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在我翻阅《Space and Time in Special Relativity》这本书的过程中,我深刻地体会到了作者在解释狭义相对论核心概念时所展现出的高超技巧。他并没有将这本书写成一本冷冰冰的教科书,而是以一种充满智慧和人文关怀的方式,引导读者去理解时空关系的本质。我特别欣赏作者对“同时的相对性”这一概念的细致阐述。他巧妙地运用了“同一事件”和“不同观察者”的视角,来展示为什么两个在同一地点发生但不同时刻的事件,对于相对运动的观察者来说,其发生顺序可能会发生改变。这种对“绝对同时”的挑战,让我对我们习以为常的时间观念产生了根本性的动摇。书中关于“相对论性多普勒效应”的讨论,也让我大开眼界。作者将光波在相对运动中的频率变化,与我们日常生活中听到的救护车警报声的变化进行类比,使得这一抽象的概念变得易于理解。他详细解释了速度如何影响观察者测量到的光的频率,以及这一效应在天文学和物理学中的重要应用。这本书不仅仅是知识的灌输,更是一种思维的启迪。它鼓励读者去质疑那些根深蒂固的直觉,去拥抱那些看似违反常理但却被严谨逻辑所支撑的科学发现。每一次阅读,我都会有新的感悟,它让我更加敬畏宇宙的复杂与精妙。

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这是一本真正能够点燃读者好奇心的书。《Space and Time in Special Relativity》以其独特的叙事风格和深入浅出的讲解,让我仿佛置身于物理学思想的洪流之中,跟随伟大的思想家们一同探索时空的奥秘。作者在开篇就为我们勾勒出了一个“直观”与“真实”之间存在的鸿沟。他引用了伽利略的相对性原理,并将其自然地过渡到爱因斯坦的狭义相对论。我尤其欣赏作者在解释“光速不变”这个看似简单却极其重要的原理时,所花费的笔墨。他深入分析了这一原理如何挑战了传统的绝对时空观,以及它如何成为构建整个狭义相对论大厦的基石。书中关于“时间膨胀”和“尺缩效应”的详细讨论,让我对运动如何改变我们的时空感知有了切实的体会。作者并没有简单地罗列公式,而是通过精心设计的思想实验,比如“雷声效应”和“跑得比光还快”的比喻,来帮助读者建立对这些效应的直观理解。他解释了为什么对于一个高速运动的观察者来说,时间会变慢,长度会缩短。这本书的价值在于,它不仅仅传授知识,更重要的是培养一种科学的思维方式。它鼓励读者质疑一切,从最基本的假设开始,一步一步地推导出合理的结论。我发现自己阅读这本书时,会不断地思考,不断地将书中的概念与我所认识的世界进行对照,这种主动学习的过程让我收获颇丰。

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在《Space and Time in Special Relativity》这本书的字里行间,我感受到了一种对物理学真理的执着追求。作者以其卓越的洞察力和清晰的语言,将狭义相对论这一看似晦涩的主题,以一种引人入胜的方式展现出来。他并没有将重点放在“颠覆”牛顿物理学上,而是强调狭义相对论是对牛顿物理学在高速运动条件下的一个更精确的推广。我特别欣赏作者在讲解“光锥”概念时所使用的类比。他将光锥比作一个人在时空中可能到达的“未来”和可能来自的“过去”的边界,这样生动的描绘,让我对因果关系和信息传播的速度限制有了更直观的理解。书中关于“质能方程 E=mc²”的深度剖析,更是让我惊叹于宇宙的简洁与深邃。作者不仅解释了质量和能量之间的等价关系,更探讨了这一发现如何从根本上改变了我们对物质世界的认知,并对核能等领域的科学发展产生了深远影响。这本书的价值在于,它不仅仅传授了狭义相对论的核心知识,更重要的是,它激发了读者对物理学更深层次的思考。它鼓励我们质疑那些看似理所当然的观念,并从中体会到科学的严谨、逻辑与美妙。每一次阅读,我都会发现新的启示,它让我对我们所处的宇宙有了更深刻的敬畏之情。

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坦白说,在拿起《Space and Time in Special Relativity》之前,我对狭义相对论的印象仅限于科幻电影里那些模糊的“时间旅行”和“超光速”的概念。这本书彻底改变了我的看法。作者以一种非常人性化的方式,将这个看似高深的物理学分支,以一种引人入胜的方式展现在我面前。他并没有回避狭义相对论的核心——光速不变原理,并且用多种角度来阐释这个原理的深远意义。我特别喜欢作者在讲解“动量和能量的相对论性”时,所使用的类比。他将质量和能量的关系,以及动量在高速运动下的变化,描述得如同日常生活中的物理现象一般,让人容易理解。例如,他将一个物体加速到接近光速的过程,比作一个物体在消耗能量的同时,其“惯性”也随之增加,直到最终无法再加速。这种接地气的解释,让我这个非物理专业的人也能够体会到质能方程 E=mc² 背后的力量。书中对“洛伦兹变换”的介绍,虽然包含数学公式,但作者始终强调这些公式的物理意义,以及它们如何成功地统一了时间和空间的测量。他并没有简单地给出公式,而是解释了这些公式是如何从基本原理推导出来的,以及它们在实际计算中扮演的角色。这本书也让我明白了,狭义相对论并非是对牛顿力学的全盘否定,而是在高速运动的条件下,对牛顿力学的一种更普遍、更精确的推广。阅读这本书,就像在进行一次心灵的洗礼,它拓宽了我的视野,让我开始以一种全新的视角来审视我们所处的宇宙。

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《Space and Time in Special Relativity》这本书,以一种令人耳目一新的方式,向我揭示了狭义相对论中关于时空本质的深刻洞见。作者并没有像许多教科书那样,一上来就用复杂的数学公式吓倒读者,而是以一种更具人文关怀的方式,将抽象的概念融入到引人入胜的叙述之中。我特别赞赏作者在阐述“光速不变原理”时所采取的策略。他深入分析了这一原理如何挑战了传统的绝对时空观,以及它如何成为构建整个狭义相对论大厦的基石。作者并没有止步于简单的陈述,而是通过一系列精心设计的思想实验,比如“激光笔的反射”和“运动中的时钟”,来帮助读者理解时间膨胀和尺缩效应的真实含义。他解释了为什么对于一个高速运动的观察者来说,时间会变慢,长度会缩短,并且强调了这些效应在日常生活中虽然微乎其微,但在高速运动的粒子物理学和天体物理学中却至关重要。这本书的独特之处在于,它不仅仅是知识的传递,更是一种思维的启迪。它鼓励读者质疑直觉,拥抱逻辑,并从中体会到科学的严谨与美妙。每一次阅读,我都会有新的感悟,它让我对“现实”有了更深刻的理解,认识到观察者的位置和运动状态对我们感知世界有着至关重要的影响。

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《Space and Time in Special Relativity》这本书对我来说,是一次真正意义上的思想解放。作者以一种前所未有的清晰度和深度,揭示了狭义相对论中关于时空相互作用的微妙之处。他并没有回避数学的严谨性,但始终将数学工具置于对概念的深刻理解之后。我特别喜欢作者在解释“洛伦兹收缩”时所使用的图像化描述。他将一个高速运动的物体,比作一个在时间和空间中被“压扁”的形状,这样生动的比喻,让我在脑海中能够清晰地勾勒出物体长度缩短的景象。作者还深入探讨了“相对论性质量”这一概念,并解释了为什么物体的质量会随着速度的增加而增加。他将这一现象与将物体加速到光速所需要的能量成指数级增长联系起来,从而说明了光速是无法超越的绝对极限。这本书的独特之处在于,它不仅仅在传授狭义相对论的知识,更是在培养读者一种“相对论性思维”。它鼓励我们认识到,我们对世界的感知,很大程度上取决于我们自身的运动状态和观察角度。作者在书中多次强调,狭义相对论并非是对我们日常经验的否定,而是对其进行了一种更普遍、更精确的描述。阅读这本书,我感觉自己仿佛在进行一场智慧的探险,每一次翻页都充满了新的发现和惊喜。

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