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主编推荐语

一本讲述相对论发展历程的科普读物。

内容简介

本书以爱因斯坦建立狭义和广义相对论的思想历程为主线,以物理学家们对时空和宇宙的探索为主线,循序渐进地介绍了相对论的产生、发展、验证与应用,介绍了各种神奇的相对论效应和宇宙学奇观,深入剖析了时空的本性,厘清了一些容易产生误解问题,另外还简单介绍了统一场论。

作为一本科普读物,《时空密码》涵盖了光速本质、尺缩钟慢、质能等价、闵氏四维时空、时空旋转、时空图、光锥、引力场、时空度规、时空弯曲、引力透镜、引力波、时间箭头、时空量子化、多维时空等相对论中引人入胜的大部分内容,也涵盖了宇宙的基本图景、宇宙的过去未来、暗能量、黑洞、白洞、虫洞、时空旅行等相关的宇宙学方面的内容,还涉及了原子弹、氢弹、卫星导航、相对论效应的视觉图像模拟等相关技术,同时还把历史趣事穿插其中,以使读者在轻松的气氛中完成对奇妙的相对论世界的探索。

目录

  • 版权信息
  • 内容简介
  • 自序
  • 第一部分 狭义相对论
  • 1 时间与空间 最熟悉的陌生人
  • 1.1 什么是时间?
  • 1.2 钟表的计时原理
  • 1.3 时间的本质
  • 1.4 什么是空间?
  • 1.5 时空本性
  • 2 牛顿时空观 固定舞台上的世界
  • 2.1 牛顿与苹果那些事儿
  • 2.2 牛顿与微积分那些事儿
  • 2.3 牛顿的绝对时空观
  • 3 以太危机与光速之谜
  • 3.1 光与以太
  • 3.2 寻找以太行动
  • 3.3 迈克尔逊—莫雷实验:最成功的失败
  • 3.4 洛伦兹的离奇假说:长度收缩
  • 3.5 发射假说:光速受光源影响吗?
  • 4 经典时空变换
  • 4.1 运动的相对性与惯性系
  • 4.2 伽利略相对性原理
  • 4.3 伽利略时空变换
  • 5 狭义相对论的建立
  • 5.1 巨变的前夜
  • 5.2 一篇划时代的论文
  • 5.3 相对性原理和光速不变原理
  • 5.4 洛伦兹变换
  • 5.5 狭义相对论的发展
  • 附录 一块石头的成长史
  • 6 震惊世界的E=mc2
  • 6.1 光速极限
  • 6.2 时间能否倒流?
  • 6.3 三大守恒定律的秘密
  • 6.4 质能等价:E=mc2
  • 6.5 光速的本质
  • 6.6 核时代的开启
  • 6.7 核裂变与原子弹
  • 6.8 核聚变与氢弹
  • 7 牛顿时空观的颠覆
  • 7.1 同时性的相对性
  • 7.2 时间延缓效应
  • 7.3 时间延缓的实验验证
  • 7.4 双生子佯谬解析
  • 7.5 运动双方都认为对方钟慢了吗?
  • 7.6 长度收缩及其视觉图像
  • 7.7 运动双方都认为对方尺缩了吗?
  • 7.8 空间收缩与时间旅行
  • 8 四维时空奇景
  • 8.1 欧氏几何简史
  • 8.2 四维欧氏空间
  • 8.3 广义的勾股定理
  • 8.4 坐标系旋转:以不变应万变
  • 8.5 时空本性:四维时空
  • 8.6 尺缩钟慢与四维时空投影
  • 8.7 四维时空的绝对性
  • 8.8 闵可夫斯基时空
  • 8.9 时空图与世界线
  • 8.10 时空图解析双生子佯谬
  • 8.11 光锥:光锥之内即命运
  • 第二部分 广义相对论
  • 9 广义相对论的建立
  • 9.1 爱因斯坦的困惑
  • 9.2 广义相对论的构想
  • 9.3 回顾:万有引力定律的发现
  • 9.4 引力场:质量也能产生场
  • 9.5 马赫原理对爱因斯坦的启发
  • 9.6 两种质量的神秘联系
  • 9.7 等效原理
  • 9.8 从物理到几何
  • 附录 走向巅峰的坎坷之路
  • 10 引力场与时空弯曲
  • 10.1 光线受引力作用吗?
  • 10.2 引力场中的时间延缓与空间弯曲
  • 10.3 弯曲空间的几何
  • 10.4 空间内部看空间:内蕴几何学
  • 10.5 时空密码:四维时空度规
  • 10.6 解锁时空密码的钥匙:引力场方程
  • 10.7 物体在弯曲时空中的运动
  • 10.8 坚硬的时空
  • 11 广义相对论的实验验证
  • 11.1 三大验证之一:光线弯曲
  • 11.2 三大验证之二:水星近日点进动
  • 11.3 三大验证之三:引力红移
  • 11.4 雷达回波延迟
  • 11.5 引力时间延缓的应用:GPS时间校正
  • 11.6 宇宙之戒:爱因斯坦环
  • 11.7 时空的颤抖:引力波
  • 12 爱因斯坦的宇宙
  • 12.1 爱因斯坦的大胆假设:有限无界的宇宙
  • 12.2 爱因斯坦的大胆假设:宇宙学常数
  • 12.3 爱因斯坦的“最大错误”
  • 12.4 膨胀宇宙模型
  • 12.5 宇宙是如何膨胀的?
  • 12.6 宇宙大爆炸
  • 12.7 宇宙学常数与暗能量之谜
  • 12.8 宇宙的未来
  • 13 超时空之旅
  • 13.1 史瓦西黑洞的发现
  • 13.2 进入黑洞内部
  • 13.3 观测黑洞
  • 13.4 黑洞不黑
  • 13.5 黑洞、白洞与虫洞
  • 13.6 克尔黑洞与虫洞
  • 13.7 可穿越的虫洞
  • 14 时间之箭
  • 14.1 有关时间箭头的讨论
  • 14.2 三种时间箭头
  • 14.3 关于时间旅行的讨论
  • 14.4 微观尺度的时间逆流
  • 第三部分 统一场论
  • 15 时空与万物至理
  • 15.1 卡鲁扎的五维时空
  • 15.2 爱因斯坦梦碎统一场
  • 15.3 统一场论路在何方?
  • 15.4 圈量子引力与量子化时空
  • 15.5 超弦理论和M理论
  • 参考文献
  • 后记
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评分及书评

5.0
3个评分
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    5.0

    一本极好的科普读物。相对论和量子力学是改变我们世界观的科学理论,了解一些有助于更好地认识世界。

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      给这本书评了
      5.0
      非常好的入门读物!比一般科普书多了一些公式和图解

      非常好的入门读物!比一般科普书多了一些公式和图解,这正是本书的优点。

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      出版方

      清华大学出版社

      清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。