汪洁 《时间的形状:相对论史话》

刚开始看到书名的时候,就觉得这应该是一本极其晦涩难懂的科学类书籍,和初高中的物理课本一样虐我千百遍,我怎么还会再看这类书。但网上的好评让人有想读的冲动,于是耐着性子看完了。

看完这本书后,对物理发展史算了有了入门级的了解。虽然自己已经学了十几年物理,但对于其中的发展历程算是无知。主要是枯燥冗长的公式都已经虐人千遍,谁还有心思去了解这些和考试成绩没有太多关系的这段历史呢。

然而作为一个已经在地球上生活了几十年的人,还是需要一点科普么知识的。幸好作者没有像现在讲台上的老师一样,给定理公式然后教你解题方法。他站在了和我们一样的高度来写此书,物理让人头大,想大家都爱看就得说大家都明白的大白话,还要通俗易懂的例子,并且还得照顾读者看不懂时沮丧生气的心情,这些他都做到了。

这本书首先用几个我们在脑子里根深蒂固的观念切入,不破不立,立即对于我们头脑中固有的错误观念加以否定,然后以轻松平常的语言给我们娓娓道来。从伽利略到牛顿再到爱因斯坦一个个大咖登场,把相对论的发展史串起来,形成一个连贯的有机整体。

如果你认为自己也学过一些物理知识的话,这本书很适合你去读。当然更适合正在教授物理学的老师们去读,可以把这些不为人知的故事讲出来,课堂气氛肯定会活跃起来,学生们的积极性也会提高。


以下是笔记内容:

 关于相对论的谣言粉碎机  

  一、某些伪哲学家最喜欢说的一句话就是:“伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘:‘世间万物都是相对的,没有什么是绝对的。’”

 二、有很多人认为相对论是用来造原子弹的理论,爱因斯坦正是现在人类面临的核危机的罪魁祸首。日本大地震导致的福岛核电站的泄漏又一次带来了很多这样的谣言,例如“要不是爱因斯坦,要不是相对论,何至于此”。

四个概念

波普尔的证伪说——科学与伪科学的量

科学理论之所以能称之为科学,首先它要能做出一些预言,而这些预言恰恰是要能够被“证伪”的,也就是说这个科学理论做出的预言是有可能被实验所推翻的。只有满足了“预言”和“证伪”这两个条件,我们才能冠以科学之名。反过来说,如果你提出的一个理论并且做出的预言是永远不可能被实验推翻的,那么这个就可以称之为伪科学了。

 奥卡姆剃刀原理——科学需要什么样的假设。

 奥卡姆剃刀原理首先说的是这样一个道理,如果你发现了一个很奇怪的现象,要对它进行解释而不得不做很多各种各样的假设,可能不同的解释需要不同的假设,但是记住,根据奥卡姆剃刀原理,那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。

思维实验——在大脑中运行的实验。

佯谬——乍一看肯定是不对的,但没想到确是真的。


伽利略的贡献:

相对性原理
惯性定律
伽利略变换式
自由落体定律

牛顿

著作《自然哲学的数学原理》

绝对时空观:水桶实验

光速的测量:

伽利略

罗默

天文学家阵营:光行差

物理学家阵营:菲索(旋转齿轮法)

麦克斯韦论电和磁预言了电磁波的存在

赫兹

以太存在的证明:迈克尔逊莫雷实验 结局:失败

爱因斯坦 狭义相对论

两个原理:

一、在任何惯性系中,所有物理规律保持不变。    

二、对于任何参考系来说,在真空中的光的传播速度都是一个常数C。

梦:环球快车谋杀案

时间膨胀:光子钟   相对论因子

洛伦兹变换 没有放弃以太

空间收缩

同时的相对性

新的速度合成公式

质速关系式

光速极限

EPR实验

狭义相对论 :时间 空间 运动

四个疯狂的问题


广义相对论:

生死重量

等效原理

引力

时空弯曲

引力的实质:空间的弯曲

水星轨道之谜

星光实验

爱丁顿 时空弯曲

黑洞原理

虫洞原理

宇宙大爆炸

有限无界

时空中的运动

这个宇宙中任何物体的运动速度都是光速C

四维时空

科幻作品中时空那点事主要讲的是时间旅行、星际殖民和星际贸易

闵可夫斯基四维时空坐标的要点是:

1. 有的坐标轴互相垂直。

2.坐标轴单位统一。

3.表示时间维度的轴只能朝一个方向运动。

世界线

 宇宙中的任何事件都只能影响它的将来光锥内的物体,凡是在事件的将来光锥外的物体不会受该事件的任何影响。

爱因斯坦对这个宇宙的认识有一个中心两个基本点。    

第一,爱因斯坦认为这个宇宙是“定域”的,这个概念我们在本章前面刚刚讲到过,也就是说一个事件的将来光锥决定了这个事件对时空的影响范围,而它的过去光锥决定了怎样的时空范围可以影响到这个事件本身,过去光锥和将来光锥都是有大小和形状的,也就是说这个宇宙是一个定域的宇宙,任何事件之间都不可能超越这个范围而产生相互影响;    

第二,爱因斯坦认为这个宇宙是客观存在 的,宇宙万物的运动规律独立于观察者而存在,不论是否有人的存在,皓月星辰、茫茫星海,它们的运动是一个客观存在。不管是在人类诞生之前,还是人类灭亡之后,宇宙仍然是在按照它自身的发展规律一丝不苟地演化,用宇宙自己的话说就是“我膨胀也好收缩也好,与人类何干。”   

围绕着这两个基本点,爱因斯坦还有一个中心思想,那就是“因果律”,宇宙万物有果必有因,有因必有果,宇宙从大爆炸开始的那天起,就在朝着确定无疑的方向演化,不管我们知道也好不知道也好,宇宙的未来早就已经是一本写好的剧本,宇宙必然会按照剧本的要求丝毫不错地演化下去。  

杨式双缝干涉实验
玻尔不确定原理
贝尔不等式
定域和客观实在
万物理论:

‘橡皮筋圈’,就像吉他弦一样在空间中振动着,构成这些橡皮筋的材料不是别的,也正是空间本身,一段弯曲的六维空间,到头来什么也没有,只有一段弯曲的六维空间蜷缩在你无法想象的小的三维空间中,构成一个橡皮筋圈,以不同的频率振动着。

超弦理论:

在超弦的世界中,一个个振动着的橡皮筋圈就是构成物质的最小单位,不同的振动频率构成了不同的基本粒子,不同的基本粒子组合又构成了质子、中子和电子,质子和中子组合在一起构成了原子核,原子核和电子一起构成了原子,原子构成分子,分子构成材料,材料构成了世间万物,包括你和我。

宇宙中的四种力

万有引力

电磁力

弱核力

强核力

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