爱因斯坦的宇宙：想跟光赛跑、从椅子摔落……世纪天才这样想出相对论及量子力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 爱因斯坦
• 相对论
• 量子力学
• 物理学
• 科学普及
• 天才
• 宇宙
• 科学史
• 传记
• 科普读物

　　当代大师加来道雄回溯物理学黄金年代，
　　细数爱因斯坦的研究、奇闻轶事和二十一世纪影响力

　　假使回到过去，来到爱因斯坦提出狭义相对论之前，我们会很惊讶地发现，当时人们认为物理学走到了尽头，无需再投入研究。岂知委身于专利局的小职员爱因斯坦，对牛顿的力学定律和马克士威的电磁理论两相矛盾的状况产生兴趣，遂提出统合物理和数学的理论，就此开启光速、量子论与相对论的新时代！

　　在《爱因斯坦的宇宙》这本书中，物理学家加来道雄以简单扼要又不失趣味的方式，描绘爱因斯坦一生事蹟、物理学界之争和历史局势的交互影响。爱因斯坦的存在惹得纳粹不快、他所到之处民众热烈崇拜却无从理解其学说、他抛出的问题引发学界跟进研究和争论，开启一个又一个的未知领域，进而启发后世无数诺贝尔科学家研究重力波、黑洞、凝聚态、场论、弦论等新物理学门。

　　身为超弦论奠基者，加来道雄坦承他的成就受到爱因斯坦影响甚深。他认为世人误解爱因斯坦的灵感来源，他从物理学者的角度，指出相对论起源于两幅非常简单的画面：与光线赛跑、想像自己从椅子上摔倒，这些图像中的物理现象最后发展成为相对论，以及着名的E= mc2（2要平方）方程式，解开了宇宙运行的祕密，更一举改变过去对时空和重力的理解。

名人推荐

　　江瑛贵／清华大学天文研究所教授‧李景辉／中央研究院天文暨天文物理研究所副所长‧黄崇源／国立中央大学天文研究所所长‧陈文屏／中央大学天文研究所讲座教授‧温文钰／中原大学物理系暨研究所教授‧廖文德／中央大学物理学系助理教授____________________联合推荐

　　本书生动地描述爱因斯坦如何将脑中简单的图象，转化成物理观念，进而发展出重要的物理定律。也让我们体认到，每个人若能坚持自我，不断努力，都有机会将自己的想法，付诸行动，完成梦想！──江瑛贵／清华大学天文研究所教授

　　在作着笔下跟着科学巨人的简单图象追寻宇宙真理，有一种豁然开朗的兴奋。──李景辉／中央研究院天文暨天文物理研究所副所长

　　一位说故事的高手，娓娓道出活绷学者心中的物理世界，加上本身是专家的译者，这本书注定精彩，我看了几页就被深深吸引！──陈文屏／中央大学天文研究所讲座教授

　　爱因斯坦的图像思考是如何冲击我们对宇宙的理解？作者专业又生动的剖析，兆林兄流畅的译笔，这本书绝对精采。──温文钰／中原大学物理系暨研究所教授

　　这本小书在几场令人昏昏欲睡的演讲中解救了我。看雄才大略的爱因斯坦如何跟把妹功力一流的薛丁格哥俩好，数度为了量子力学跟辩论高手波耳过招。看爱因斯坦的物理思想如何深谋远虑地超越时代，让今日许多一流物理学家因为证实了爱因斯坦的理论而获诺贝尔奖。这本小书不只揭露爱因斯坦绝伦的思路更让我们看看他充满人味的小日子。这些事不能只有物理学家知道！──廖文德／中央大学物理学系助理教授
 

《星辰的低语：探索宇宙深处的秘密》 浩瀚无垠的宇宙，自古以来便以其无尽的奥秘和壮丽的景象吸引着人类的目光。从仰望夜空的那一刻起，我们就从未停止过对“我们从何而来，将往何处去”的追问。本书旨在带领读者进行一场穿越时空、深入物质最本源的探索之旅，揭示那些隐藏在星系、黑洞、暗物质和宇宙起源背后的深刻物理学原理和哲学思考。 本书将从现代天文学的宏大视角出发，首先描绘我们所处的宇宙图景：从最近的行星邻居，到遥远的星系团，再到宇宙网的宏伟结构。我们将深入解析那些塑造了我们所见一切的物理法则。 第一部分：时空的织锦与引力的谜团 我们将重访宇宙结构形成的关键阶段。从大爆炸的余晖——宇宙微波背景辐射（CMB）的细微波动中，我们如何解读宇宙的“婴儿照片”，推断出其年龄、曲率和物质-能量密度？我们会详细探讨标准宇宙学模型（Lambda-CDM模型）的基石，并分析模型面对的挑战，例如哈勃常数的张力问题。 随后，我们将进入引力作用的极端领域。黑洞，这些时空中的“无底洞”，是广义相对论的终极预言。我们将探究事件视界、奇点内部的物理状态，以及近年来引力波天文学的突破如何为我们提供了探测这些宇宙巨兽碰撞的全新窗口。引力波的信号如何编码了中子星合并、黑洞并合的动态过程？我们如何利用这些“时空涟漪”来检验爱因斯坦理论在强引力场下的有效性？ 第二部分：看不见的骨架——暗物质与暗能量 现代天文学最大的困境在于，我们所能观测到的普通物质（恒星、气体、尘埃）仅占宇宙总质能的不到5%。占据约27%的暗物质和约68%的暗能量，如同宇宙的隐形骨架和加速器，主导着宇宙的演化。 本书将详细梳理寻找暗物质的努力。从早期的旋转曲线观测，到目前正在进行的直接探测实验（如深地实验室中对弱相互作用重粒子WIMPs的捕捉），以及间接探测和对新粒子（如轴子）的搜寻。我们不仅讨论候选粒子，更会审视替代引力的理论，例如修正牛顿动力学（MOND），它们试图在不引入新物质的情况下解释星系尺度的异常引力效应。 同时，暗能量——那个赋予宇宙加速膨胀的神秘斥力——将是重头戏。我们将剖析超新星观测如何揭示了加速膨胀的真相，并深入探讨“宇宙学常数”的本质。这引出了物理学中最令人困惑的问题之一：真空能的理论值与观测值之间巨大的差异，这不仅是物理学上的难题，更是深刻的哲学难题。 第三部分：微观世界的量子革命与信息悖论 视角将从宏观的星系转向微观的粒子层面。量子力学，这个描述原子和亚原子粒子行为的理论，其奇异性远超日常直觉。我们将清晰阐述量子叠加态、不确定性原理和波函数坍缩的物理含义。 更进一步，我们将探讨量子场论（QFT）的框架，这是将狭义相对论与量子力学相结合的尝试。粒子物理学的标准模型——描述了基本粒子及其相互作用的框架——将被详尽介绍。夸克、轻子、规范玻色子（如光子、W和Z玻色子）如何构成我们世界的基本积木？ 在粒子物理学的边缘，本书将聚焦于那些挑战我们理解极限的前沿课题。量子引力——将广义相对论与量子力学统一的理论——的探索将是核心。弦理论、圈量子引力等主流尝试，它们试图解决奇点问题并描述普朗克尺度下的时空结构，将被客观地呈现。 此外，我们还将深入探讨黑洞信息悖论。当物质落入黑洞后，其携带的量子信息是否真的永远丢失了？霍金辐射的发现如何引入了热力学与量子力学的冲突？对该悖论的各种现代解决方案，如火墙（Firewall）假说、互补原理等，将提供一个关于信息、时空与引力相互作用的深度思考。 第四部分：宇宙的未来与人类的定位 在对宇宙历史和基本规律进行梳理后，本书将展望未来。宇宙的命运——是“大冻结”（Heat Death）、“大撕裂”（Big Rip），还是“大反弹”（Big Crunch）——完全取决于暗能量的性质。我们将分析当前观测数据对这些未来情景的倾向性判断。 最后，本书将回归到人类在宇宙中的位置。从系外行星的发现，到寻找地外生命的努力（SETI），我们将探讨生命在宇宙中出现的概率及其可能的形式。这不仅是天体生物学的课题，也是哲学上关于“我们是否孤独”的永恒追问。 通过严谨的科学阐述和富有想象力的叙事，《星辰的低语》旨在揭示，物理学不仅仅是方程和实验，它更是一部关于人类认知极限的史诗，一部关于我们如何试图理解这个由引力、时空、粒子和光所编织的宏伟现实的史诗。它邀请每一位读者，放下日常琐事，再次以孩童般的好奇心，凝视那片深邃的星空，倾听宇宙对我们的低语。

作者简介

加来道雄Michio Kaku

　　日裔美籍科学家，现为纽约市立大学理论物理学教授，也是国际公认的理论物理学权威。哈佛大学毕业，加州大学柏克莱分校物理博士，是建立「超弦理论」的科学家之一。他写了几本颇受欢迎的物理教科书，成为许多一流实验室的指定读物。过去十年来，他在纽约市电台主持一个现场call in、全美播放，相当受听众欢迎的科普教育节目。

　　他从小喜欢阅读科幻小说，由于当时小说充斥着交待不清的物理情节，促使他长大后立志从事理论物理研究。着作包括《穿梭超时空》（商周）、《平行宇宙》（暖暖书屋），以及近年来的《2100科技大未来》、《2050科幻大成真》等，新书The Future of Humanity中文版将于2018年底问世。目前加来道雄和家人定居纽约。

译者简介

郭兆林

　　台湾大学物理系、物理研究所毕业，美国加州大学柏克莱分校天文物理学博士，现任加州理工学院物理系暨喷射推进实验室博士后研究员。最新译作包括《相对论的意义》、《比光速还快》、《如何建造时光机：一场科学家共事的爱与憎，一个渐成气候的疯狂点子》等。
 

序
致谢

第一篇 第一张图象：与光束赛跑
第一章 爱因斯坦之前的物理学
第二章　年少时期
第三章　狭义相对论与「奇蹟之年」

第二篇　第二张图象：弯曲的时空
第四章　广义相对论与「我生命中最快乐的想法」
第五章　新哥白尼
第六章　大霹雳与黑洞

第三篇　未完成之图象：统一场论
第七章　统一与量子挑战
第八章　战争、和平与E=mc2
第九章  爱因斯坦的预言遗产
 

天才。脱线教授。相对论之父。乱发飞天、不穿袜子、衣着松垮、爱叼烟斗、对周遭世界浑然不觉……，艾伯特‧爱因斯坦神话般的形象深植人心。传记作家布莱恩（Denis Brian）写道：「这位天王偶像的名气和猫王及玛丽莲梦露一样响亮，不论是在明信片、杂志封面、T恤及大型海报上，处处可见他凝思注视。比佛利山还有经纪人专门兜售其肖象拍摄电视广告，他肯定会恨这类事情的。」

爱因斯坦是有史以来最伟大的科学家之一，这位科学巨人的贡献与牛顿并驾齐驱。《时代杂志》推选他为「世纪人物」自是众望所归，许多历史学家更推崇他是千年来最具影响力的一百位人物之一。

爱因斯坦享有崇高的历史地位，如今更有几点理由值得重新评价他一生的贡献。首先，爱因斯坦的理论深远奥妙，多年前的预测至今仍常成为斗大的新闻标题，因此对这些理论探本溯源相当重要。如今最新一代的仪器（卫星、雷射、超级电脑、奈米科技、重力波探测器等）可以探索宇宙更深处以及原子更底层，这些仪器在一九二○年代完全无从想像。爱因斯坦当年的预测，如今接连帮助科学家抱回诺贝尔奖；即使是爱因斯坦漫不经心之作，也经常为科学界开拓新视野。例如，一九九三年诺贝尔奖便归于两位分析双中子星运动、间接证实重力波存在的物理学家，而爱因斯坦早在一九一六年便预测了重力波的存在。另外，二○○一年的诺贝尔奖由三名物理学家共享荣耀，他们证实「玻色-爱因斯坦凝聚效应」（Bose-Einstein condensates），爱因斯坦在一九二四年即预测，某些物质接近绝对零度时会到达这种新状态。

还有一些预测如今也获得验证。像黑洞原本被视为爱因斯坦理论的怪预测，现在哈伯太空望远镜及非常大阵列电波望远镜已经指认出黑洞了。至于爱因斯坦环与爱因斯坦镜不仅已获得证实，同时也是天文学家用来测量外太空不可见物体的关键工具。

纵使是爱因斯坦的「错误」，也被认为对于人类的宇宙知识具有深远贡献。二○○一年科学家发现有力的证据指出，曾经被视为是爱因斯坦最大错误的「宇宙学常数」，其实占了宇宙总能量的最大比例，并且将决定宇宙的最终命运。随着越来越多证据证实其预测，实验界确实有股「复兴」爱因斯坦遗产的味道。

评分☆☆☆☆☆

《爱因斯坦的宇宙》这本书，着实让我领略到了“大智慧”的另一番模样。我一直以为，像爱因斯坦这样的伟大科学家，他们的思维方式应该是那种严谨、一丝不苟，甚至有些刻板的。然而，这本书却将他描绘成一个充满童真、热爱幻想，甚至有些“不羁”的形象。他会幻想自己跟着光一起赛跑，这种看似孩子气的想法，竟然是他突破性思维的起点，这一点真的太令人着迷了。我之前对相对论和量子力学的印象，就是那些晦涩难懂的公式和概念，常常让我望而却步。但是，这本书用非常生动、形象的比喻，将这些抽象的理论，转化成了我能够理解的故事。比如，作者会从爱因斯坦的个人经历入手，比如他童年时期的好奇心，他在学术上的“叛逆”，甚至是他在生活中的一些小癖好，都巧妙地串联起了他科学思想的形成过程。我仿佛看到，一个年轻的爱因斯坦，是如何在一个不被理解的环境中，坚持自己的想法，又是如何在一次次的思考和尝试中，最终构建出影响世界的理论体系。这本书的独特之处在于，它没有将爱因斯坦塑造成一个高高在上的偶像，而是让我看到了他作为一个凡人，是如何通过非凡的想象力和不懈的探索，最终改变了我们对宇宙的认知。它让我意识到，科学的进步，并非总是循规蹈矩，有时恰恰需要打破常规，敢于质疑。

评分☆☆☆☆☆

读完《爱因斯坦的宇宙》，我最深的感受是，这本书彻底打破了我对科学史人物的刻板印象。我之前读过一些关于爱因斯坦的书，但总觉得那些文字像是隔了一层纱，无法真正触碰到他的内心世界。而这本《爱因斯坦的宇宙》就像一把钥匙，轻轻一拨，就打开了我通往他思想深处的大门。作者的叙述方式非常独特，他没有直接罗列爱因斯坦的成就，而是将他的生活细节，那些看似微不足道的片段，巧妙地编织进对科学理论的解读中。比如，他如何从日常生活中观察到的现象，比如火车上的乘客和月台上的观察者之间的相对运动，甚至是某些生活中的小插曲，都能激发他关于时间和空间的深刻思考。书中关于他“从椅子上摔落”的描写，更是让我惊叹不已。我一直以为物理学理论都是在实验室里，用复杂的仪器精密测量的结果，但爱因斯坦的很多想法，竟然源自于他身体的直接感受，这种“身临其境”的思考方式，让我觉得非常接地气，也更能引起共鸣。我开始理解，科学并非总是发生在象牙塔里，它根植于我们对世界的日常观察和体验，而爱因斯坦正是将这份观察和体验，提升到了一个全新的哲学和数学层面。这本书让我对“思考”本身有了更深的敬畏，原来那些看似漫不经心的“想入非非”，才是真正推动人类认知边界的关键。

评分☆☆☆☆☆

看完《爱因斯坦的宇宙》，我感觉自己仿佛经历了一场奇妙的思想旅行。我一直对科学巨匠的内心世界充满好奇，但很多时候，关于他们的传记都倾向于学术成就的罗列，而忽略了他们思想的萌芽和演变过程。这本书却给了我一个全新的视角。作者以一种极其细腻和富有感染力的方式，描绘了爱因斯坦如何从一个充满好奇心的孩子，一步步成长为一位改变世界的物理学家。书中那些关于他“想跟光赛跑”的奇思妙想，以及“从椅子上摔落”所获得的灵感，让我觉得科学的诞生，原来是如此充满趣味性和偶然性。我不再觉得理论是凭空而来的，而是深深植根于他对世界的观察和对未知的探索。作者的叙述非常流畅，他将爱因斯坦的生活点滴与复杂的科学理论巧妙地融合在一起，让我能够轻松地跟随爱因斯坦的思维轨迹，去理解相对论和量子力学是如何一步步形成的。我甚至能够感受到，爱因斯坦在思考过程中的那种兴奋、挣扎和最终的顿悟。这本书让我深刻体会到，伟大的科学成就，并非只来自于冰冷的逻辑推演，更离不开丰富的想象力、不懈的追问精神，以及对世界的好奇心。它让我重新审视了“天才”的定义，原来他们也是有血有肉、充满普通人情感和思维的个体，只是他们更敢于将想象力付诸实践。

评分☆☆☆☆☆

《爱因斯坦的宇宙》这本书，让我对“思想的火花”有了全新的认识。我一直认为，像爱因斯坦这样的物理学大师，他们的思维应该是那种一步步严谨推导、逻辑缜密的过程。然而，这本书却展现了爱因斯坦思维的另一面——那些充满想象力、甚至带点“任性”的奇思妙想。他“想跟光赛跑”的童年幻想，以及“从椅子上摔落”的瞬间顿悟，这些看似与科学无关的场景，竟然是他构建出相对论和量子力学的重要驱动力。这让我感到非常惊喜，原来伟大的科学理论，也可能源自于如此“不着边际”的想象。作者的叙述方式非常引人入胜，他并没有直接灌输晦涩的科学概念，而是通过爱因斯坦的个人经历、生活趣事，以及他对世界的好奇心，将复杂的理论变得生动有趣。我仿佛看到，一个年轻的爱因斯坦，是如何在一个充满质疑的环境中，坚持自己的思考，又是如何在一次次的“白日梦”和“灵光一闪”中，逐渐走向科学的巅峰。这本书的魅力在于，它让我们看到了科学探索的另一条路径：那就是不受束缚的想象力，以及敢于质疑和挑战传统的力量。它让我明白，天才并非遥不可及，他们也拥有和我们一样的童真和好奇，只是他们更懂得如何将这份宝贵的天赋，转化为改变世界的洞见。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字虽然叫《爱因斯坦的宇宙》，但读完之后，我才发现它远不止于此。它像一个引人入胜的故事，将一个我们耳熟能详的科学巨匠，从一个遥不可及的符号，还原成了一个有血有肉、充满好奇心和奇思妙想的“普通人”。我一直以为爱因斯坦是那种只存在于教科书里的、自带光环的圣人，但这本书让我看到了他那些充满童趣的“白日梦”——那些关于跟着光赛跑的幻想，以及从椅子上摔下来的灵光乍现。这些看似“不着边际”的想象，竟然是他构建出影响深远的相对论和量子力学的基石，这实在太颠覆我的认知了！我常常觉得科学是一门枯燥且高深的学科，需要极高的智商和专业知识才能理解。然而，作者用一种非常平易近人的方式，将那些复杂的理论概念，通过爱因斯坦的生活经历、个人趣事，甚至是他的各种“不正常”思维方式，一点点剥茧抽丝地呈现在我面前。我不再是被动地接受知识，而是仿佛跟着爱因斯坦一起，在想象的世界里遨游，感受他思维的火花是如何碰撞，最终照亮整个科学史的。这本书的魅力在于，它让我们看到了科学的诞生过程，并非冰冷的研究数据和公式，而是充满着人类最本真的好奇、对未知的探索欲望，以及突破常规的勇气。它让我对“天才”有了全新的理解，原来他们也不是凭空而来的神明，而是我们一样，只是更勇敢地去追逐那些“奇思妙想”。