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主编推荐语

中学生易懂的相对论介绍,涵盖狭义和广义相对论知识。

内容简介

本书用生动而浅显的语言对狭义相对论和广义相对论进行了介绍。本书虽然叙述语言尽量简单,但对于狭义相对论中的洛伦兹变换、尺缩效应、同时相对性、钟慢效应、速度合成公式、动能定理、爱因斯坦质能方程等内容都进行了系统的介绍。对于深奥的广义相对论知识,如等效原理、引力时间膨胀、径向引力尺缩以及时空弯曲等,本书也给出了较为易懂的讲解。

在对相对论的介绍中,本书还穿插了大量非常有趣味的天文学知识,比如前灯效应、光行差、爱因斯坦行星、脉冲星、引力透镜、爱因斯坦环等,帮助读者增长知识的同时,对于启发读者兴趣也很有帮助。

本书在附录里还集中放置了关于相对论的一些初等数学推导,以帮助有兴趣的读者更深入地了解相对论在数学上的优美。

目录

  • 版权信息
  • 序言1
  • 序言2
  • 序言3
  • 前言
  • 第一章 子非鱼思想
  • 第二章 相对性原理
  • §2-1 惯性参考系
  • §2-2 伽利略相对性原理
  • §2-3 狭义相对性原理
  • 第三章 绝对时空观
  • §3-1 牛顿对绝对时空观的表述
  • §3-2 伽利略变换
  • 3-2-1 伽利略变换体现的时空特性
  • 3-2-2 速度相加公式
  • 3-2-3 伽利略变换符合力学相对性原理
  • 第四章 光速不变原理
  • §4-1 光速的测量
  • 4-1-1 伽利略测光速
  • 4-1-2 罗默木卫食法
  • 4-1-3 布拉得雷光行差法
  • 4-1-4 斐索旋转齿轮法
  • 4-1-5 电磁学方法
  • §4-2 光的本性
  • §4-3 光速与光源的运动无关
  • §4-4 光速与观察者的运动无关
  • 第五章 相对时空观
  • §5-1 绝对时空观的困境
  • §5-2 时间相对性
  • 5-2-1 时间的度量
  • 5-2-2 时钟的同步
  • 5-2-3 事件的同时性
  • 5-2-4 同时的相对性
  • §5-3 空间相对性
  • 第六章 狭义相对论
  • §6-1 背景假设
  • §6-2 洛伦兹变换
  • §6-3 尺缩效应
  • §6-4 同时的相对性
  • §6-5 钟慢效应
  • §6-6 相对论速度合成
  • §6-7 前灯效应与光行差
  • §6-8 相对论多普勒效应
  • §6-9 双生子佯谬
  • §6-10 隧道佯谬
  • §6-11 车库佯谬
  • §6-12 爱因斯坦行星
  • 第七章 超光速存在吗?
  • §7-1 光斑和影子的移动
  • §7-2 第三观察者
  • §7-3 超光速旋转
  • §7-4 回光效应
  • §7-5 横向视超光速与类星体视超光速喷流
  • §7-6 视向超光速星系
  • §7-7 刚体振动
  • §7-8 相速度与群速度超光速
  • §7-9 切伦科夫效应
  • §7-10 超新星SN1987A
  • §7-11 其他超光速实验
  • 第八章 相对论动力学
  • §8-1 牛顿力学与狭义相对论的冲突
  • §8-2 考夫曼实验
  • §8-3 贝托齐实验
  • §8-4 质心运动守恒
  • §8-5 运动物体的质量
  • §8-6 相对论动量
  • §8-7 相对论动能与质能方程
  • §8-8 相对论能量-动量关系
  • 8-8-1 光子的质量与动量
  • 8-8-2 光压及应用
  • 第九章 广义相对论
  • §9-1 惯性质量与引力质量
  • §9-2 厄缶实验
  • §9-3 等效原理与爱因斯坦电梯
  • §9-4 等效原理的空间验证
  • §9-5 广义相对性原理
  • §9-6 引力场方程
  • §9-7 光线弯曲
  • §9-8 引力红移与引力时间膨胀
  • §9-9 时空弯曲与引力几何化
  • §9-10 雷达回波延迟
  • §9-11 引力透镜
  • §9-12 黑洞
  • §9-13 虫洞
  • §9-14 水星近日点进动
  • §9-15 引力波
  • 9-15-1 引力波的理论发现
  • 9-15-2 脉冲双星的间接证据
  • 9-15-3 引力波探测项目及最新进展
  • §9-16 文学影视作品中的相对论效应
  • 9-16-1 穿越可以实现吗?
  • 9-16-2《星际穿越》中的相对论
  • 附录 关于相对论的一些数学推导
  • 1 惯性系之间的变换是一次变换
  • 2 洛伦兹变换的初等推导
  • 3 惯性系变换只有伽利略变换和洛伦兹变换两种
  • 4 相对论动能公式的初等推导
  • 5 从开普勒三定律到万有引力定律
  • 5-1 从开普勒运动定律到万有引力定律
  • 5-2 从万有引力定律到行星轨道方程
  • 6 从等效原理到时空弯曲
  • 7 太阳边缘的星光偏折角计算
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评分及书评

评分不足
1个评分
  • 用户头像
    给这本书评了
    3.0
    虽然还是不全懂,但确实看的很爽

    《时空之姿》这一书名匠心独具,摒弃了传统科普书中常见的 “图解”“入门” 等标签,代之以富于诗意的隐喻。它将相对论转化为时空本身的舞蹈,以意象化的表达拉近与年轻读者的距离。作者陈海涛深知要吸引中学生,就需先激发其好奇心,而非急于呈现结论。全书结构呈现渐进式的智慧。它不从 “光速不变” 这类原理直接切入,而是由日常经验出发:为何我们感受不到地球运动?GPS 导航为何需要相对论修正?这些接地气的问题如同一把钥匙,悄然开启理解之门。作者有意避开高等数学,借助思想实验与几何直观来阐释 —— 例如 “光钟实验”,通过简洁的图示与类比,让时间膨胀效应变得清晰可触。更难得的是,作者并未将相对论描绘为爱因斯坦一人的独角戏,而是还原理论的历史背景:洛伦兹变换的雏形、迈克尔逊 - 莫雷实验的困惑、庞加莱的未竟之业。这样的历史叙事不仅增添了人文厚度,也传递出科学发展的真实样貌 —— 伟大突破往往建立于前人的积累。年轻读者从中看到的并非天才的灵光乍现,而是一场科学共同体持续探索的接力。在语言风格上,本书在准确与亲切之间取得了良好平衡。例如解释 “时空弯曲” 时,以 “保龄球压在弹性床单上” 作比,将抽象概念迅速具象化。然而形象化并未滑向过度简化,每一比喻之后皆附严谨说明,明确其适用边界。这种诚实的表述既保护了科学的完整性,也培养了读者正确的科学观。作为面向青少年的科普作品,本书特别注重理论与现代生活的联结。从粒子加速器到宇宙学,从引力波探测到星际旅行,相对论不再是百年之前的陈旧理论,而是持续推动当代科技的前沿知识。这样的当代视角,让坐在教室中的少年意识到,课本中的公式正驱动着这个世界最前沿的探索。

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    出版方

    北京大学出版社

    北京大学出版社是在1979年,经国家出版事业管理局同意,教育部批准成立的,恢复了北京大学出版社建制。北京大学出版社依靠北大雄厚的教学、科研力量,同时积极争取国内外专家学者的合作支持,出版了大量高水平、高质量、适应多层次需要的优秀高等教育教材。 北大出版社注意对教材进行全面追踪,捕捉信息,及时修订,以跟上各学科的最新发展,反映该学科研究的最新成果,保持北大版教材的领先地位。