為什麼E=mc2？看懂質能互換與相對論的第一本書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Brian Cox, Jeff Forshaw

圖書標籤:

• 物理學
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◎看懂質能互換的第一本書

我們可能都曾看過這個公式：
 
E=mc^2
 
一九○五年，愛因斯坦發錶瞭相對論，寫下瞭這個公式，揭示瞭時間與空間的相對概念、質量與能量互換的可能性，也為後來核能的發展奠下瞭重要的基石。然而，到瞭現在，還是很少人能夠深入探討這個公式的本質，並用讓人容易理解的方式解說。
 
本書作者考剋斯是歐洲核子研究組織（CERN）希格斯粒子研究團隊的成員，也是英國超人氣科普節目主持人。曾經是搖滾樂隊鍵盤手的他人稱「物理界的搖滾巨星」。這次他與尖端天文物理學傢福肖挑戰用輕鬆、幽默的筆調與淺顯易懂的比喻，解釋光速的極限與相對論。更重要的是，正麵迎擊愛因斯坦的著名公式——E=mc^2，一步一步揭開這個公式背後的真正意義。

浩瀚宇宙的宏偉敘事：探索時間、空間與物質的終極奧秘 本書旨在帶領讀者深入探索物理學最引人入勝的領域——那些構成我們宇宙基本圖景的深刻概念。這不是一本關於愛因斯坦狹義相對論特定公式（如 $E=mc^2$）的解讀手冊，而是一次廣闊無垠的哲學與科學之旅，聚焦於人類認知邊界的拓展、物理定律的優雅統一，以及我們如何通過數學語言描繪這個瞬息萬變的世界。 我們將首先迴顧經典物理學的輝煌成就及其局限性。牛頓的萬有引力定律和運動定律如何成功地描述瞭宏觀世界的日常現象，從行星的軌道到拋齣的石塊，一切似乎都井然有序。然而，隨著實驗的深入，尤其是在光速接近的領域以及微小粒子的世界中，牛頓的框架開始顯露齣裂痕。光速的恒定性，這個看似簡單的觀察，卻成為瞭推翻數百年基石的強大武器。 我們將花費大量篇幅探討場論的興起與發展。電磁場，這一無形卻強大的實體，如何被麥剋斯韋統一起來，描繪齣光即是電磁波的驚人統一。理解場如何傳遞能量、動量，以及它如何與物質相互作用，是現代物理學的核心。我們將探討這些場如何在時空中傳播、扭麯，並最終塑造我們所感知的現實。 隨後，我們將轉嚮量子力學的革命。這是一個徹底顛覆瞭我們日常直覺的領域。我們將探討普朗剋對能量量子化的初步設想，以及光電效應如何證實瞭光的粒子性（光子）。波粒二象性——物質既是粒子又是波的悖論——如何被引入，以及薛定諤方程如何描述瞭概率性的波函數，而非確定的軌跡。我們將細緻剖析“觀測者問題”，探討測量行為如何似乎“迫使”係統從疊加態坍縮為一個確定的狀態，以及這種內在的不確定性對實在本質意味著什麼。理解不確定性原理，並非是說我們測量技術不夠精湛，而是宇宙在基本層麵上固有的屬性。 本書的重點之一是時空的幾何化。我們將探討物理學傢如何將引力從一種“力”的概念，轉變為時空結構本身的彎麯。黎曼幾何的精妙之處在於，它提供瞭一種描述彎麯錶麵的數學工具，而廣義相對論則將這種工具應用於四維時空。質量和能量告訴時空如何彎麯，而彎麯的時空則告訴物質如何運動。我們將深入研究這一深刻的相互依賴性，以及它如何解釋水星軌道的微小異常，如何預言黑洞的存在——那些連光都無法逃脫的時空陷阱。 我們還將審視宇宙學的宏大圖景。從大爆炸的證據——宇宙微波背景輻射（CMB）的發現，到哈勃對星係退行的觀測，物理學如何共同構建瞭我們宇宙的起源、演化和最終命運的敘事。我們不會過多糾纏於特定的爆炸性公式，而是側重於描述這些觀測數據背後所蘊含的物理意義：宇宙的膨脹是時空本身的膨脹，而非物體在固定空間中的運動。 此外，本書將探討標準模型的構建，這是描述除引力外所有基本粒子及其相互作用的框架。從誇剋和輕子的發現，到傳遞力的玻色子（如光子、膠子、W和Z玻色子），再到賦予其他粒子質量的希格斯機製，我們將描繪齣物質世界的微觀工廠的運作方式。理解這些基本力的運作機製，是理解物質穩定性的關鍵。 在哲學層麵，本書將引導讀者反思科學方法論的本質。物理學是如何通過假設、預測和實驗驗證來逐步逼近真理的？科學理論的“可證僞性”意味著什麼？我們如何區分一個優美的數學描述和一個真實的物理描述？我們將探討“對稱性”在物理定律中的核心地位，因為對稱性常常是發現新定律或新粒子的關鍵綫索。 最後，本書將展望未來物理學的挑戰：量子引力的睏境、暗物質和暗能量的謎團——這些占據瞭宇宙絕大部分能量密度的“不可見”成分，以及我們是否能找到一個統一的理論來調和量子力學與廣義相對論之間的深刻不兼容性。 本書旨在培養讀者對物理世界結構性的理解和欣賞能力，著重於概念的清晰闡述、邏輯的嚴密推理以及跨學科聯係的建立，讓讀者在不被特定計算束縛的情況下，領略現代物理學最為激動人心的探索成果。這是一次關於我們身處何處、我們如何走到今天的深刻反思。

作者簡介

考剋斯Brian Cox
曾獲大英帝國官佐勛章（OBE）、英國皇傢學會會員（FRS），目前為曼徹斯特大學粒子物理學教授與皇傢學會科學傳播教授（Public Engagement in Science）。考剋斯在BBC製播許多廣受好評的電視記錄片，包括近期的〈我們的宇宙〉（Human Universe）和〈大自然的力量〉（Forces of Nature）。

相關著作:《完全宇宙指南：物理大師帶你在傢丈量地球、探索宇宙（78張全彩大圖詳解天文理論）》《為什麼E=mc2？探索時空、質量之源與希格斯粒子》

福肖Jeff Forshaw
英國曼徹斯特大學的粒子物理學教授，曾於1999年獲頒英國物理學會的馬剋士威奬章（Institute of Physics Maxwell Medal），錶彰他在理論物理領域的傑齣貢獻。而科普推廣方麵也得到Kelvin Prize的肯定，他並擔任BBC諸多科學節目的顧問。

相關著作:《完全宇宙指南：物理大師帶你在傢丈量地球、探索宇宙（78張全彩大圖詳解天文理論）》《為什麼E=mc2？探索時空、質量之源與希格斯粒子》

譯者簡介

李琪
留學新加坡，在英語環境的多元文化社會中學習工作近十年，對英語國傢的科學、人文、生活有廣泛的瞭解，畢業後曾在國外語言學校任職，迴國後進入大型培訓機構，關注數理化科目的英文教學。

第一章　時間和空間
　　什麼是時間？什麼是空間？考剋斯和福肖在這章裏重新檢視瞭這兩個重要而基礎的概念。
 
第二章　光的速度
　　光速是如何測量的？光速還有什麼重要的意義嗎？
 
第三章　狹義相對論
　　跟著愛因斯坦發現狹義相對論——隻需要畫畫圖錶。
 
第四章　時空
　　時間＋空間＝？
 
第五章　為什麼E=mc2？
　　進入重頭好戲——推導愛因斯坦的公式。
 
第六章　為什麼原子、捕鼠夾和星星的能量都值得我們關注？
　　所以，E什麼時候等於mc2？
 
第七章　質量之源
　　既然質量可以産生能量，那麼質量是哪裏來的？
 
第八章　彎麯的時空
　　時間和空間都是相對的，那麼他們會彎麯嗎？

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我最近淘到瞭一本讓我眼睛一亮的書，叫做《為什麼E=mc²？看懂質能互換與相對論的第一本書》。一直以來，E=mc² 這個公式在我心中就如同一個高懸的明鏡，映照著宇宙的奧秘，但鏡子裏的景象總是模糊不清，讓我不得其解。市麵上充斥著各種關於愛因斯坦的著作，但要麼是過於學術化，讓人望而生畏；要麼就是過於簡化，缺乏深入的洞察力。我一直在尋找一本能夠真正地帶我走進質能互換和相對論核心的書，一本能夠用清晰的語言和有邏輯的闡述，將這些看似深奧的概念變得觸手可及。這本書的書名直接拋齣瞭“為什麼”的核心問題，並且定位為“第一本書”，這讓我看到瞭希望，仿佛它是一本為我量身打造的入門指南。我期待它能用一種不枯燥、不賣弄的方式，一步步地引導我去理解物質和能量之間的轉換關係，以及這種關係如何深刻地影響著我們對時空以及整個宇宙的認識。我希望這本書能讓我不再隻是簡單地記住這個公式，而是能夠真正地理解它背後的深刻含義，並且能夠用一種更廣闊的視角去觀察和理解我們生活的世界。

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我最近被一本名為《為什麼E=mc²？看懂質能互換與相對論的第一本書》的書給深深吸引瞭。一直以來，E=mc² 這個公式在我腦海裏就像一個閃耀的符號，代錶著某種至高無上的物理真理，但我對於它背後到底蘊含瞭什麼，以及為什麼物質和能量可以相互轉換，卻是一知半解。市麵上的科普讀物很多，但很多要麼是泛泛而談，要麼就是技術性太強，對我這個非專業人士來說，就像是看天書。這本書的書名非常直接，直接拋齣瞭“為什麼”這個問題，並且定位是“第一本書”，這讓我覺得它很有可能就是我一直在尋找的那本能夠真正幫助我理解質能互換和相對論入門的書。我非常期待這本書能夠用一種循序漸進、深入淺齣的方式，把我從一個完全不懂的門外漢，帶入到能夠理解這個顛覆性理論的核心。我希望它不僅能解釋清楚E=mc²這個公式的含義，更能讓我明白它與我們日常觀察到的世界之間存在的聯係，比如它在核能、粒子物理等領域的應用。我想要的那種感覺，不是被動地接受信息，而是能夠主動地去思考，去理解，去感受科學的魅力。

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作為一名對科學充滿好奇但又缺乏專業背景的普通讀者，我一直對愛因斯坦的相對論，特彆是那個神奇的E=mc²公式感到既敬畏又睏惑。它聽起來像是科幻小說裏的橋段，但卻實實在在地影響著現代物理學，甚至是我們對核能的理解。我曾經嘗試過閱讀一些介紹相對論的書籍，但往往因為裏麵充斥著大量復雜的數學推導和抽象的概念而望而卻步，感覺自己就像個站在高樓前仰望的渺小螞蟻，永遠也無法觸及它的頂端。這本書的書名《為什麼E=mc²？看懂質能互換與相對論的第一本書》恰恰擊中瞭我的痛點。它直接點齣瞭核心問題，並承諾“第一本書”的定位，這意味著它將以一種更易於理解的方式來講解，而非直接跳入高深的理論。我非常期待它能夠用生動形象的比喻、貼近生活的例子，或者清晰的邏輯鏈條，來解釋質能互換的本質，以及它在狹義相對論中的地位。我希望這本書能夠讓我不再覺得相對論是遙不可及的象牙塔，而是能夠真正感受到它對我們理解宇宙的深刻意義。我希望它能點燃我對科學的激情，讓我不再滿足於僅僅知道“是什麼”，而是能夠理解“為什麼”。

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我最近發現瞭一本引起我極大興趣的書，書名是《為什麼E=mc²？看懂質能互換與相對論的第一本書》。說實話，E=mc² 這個公式對我來說，就像一個宇宙的燈塔，光芒四射，卻又帶著一絲神秘的距離感。我知道它代錶著物質和能量的某種深刻聯係，但具體是如何實現的，又或者說，為什麼會有這樣的聯係，我一直沒有找到一個令自己滿意的解釋。很多時候，我閱讀關於相對論的書籍，都會在某個時刻被大量復雜的數學公式所阻擋，感覺自己無法真正抓住核心的精髓。這本書的書名裏“看懂”和“第一本書”這兩個詞，給瞭我極大的信心，讓我覺得它可能是一把鑰匙，能夠打開我通往質能互換和相對論世界的大門。我渴望這本書能夠用一種通俗易懂、卻又不失嚴謹的方式，為我揭示E=mc²這個公式背後的邏輯和原理。我希望它能讓我明白，這個公式不僅僅是一個抽象的概念，而是能夠與我們所處的現實世界産生深刻的聯係，甚至能夠改變我們對宇宙本質的認知。我期待著，在閱讀完這本書後，我能夠真正地“看懂”它，而不是僅僅停留在錶麵。

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這本書的書名瞬間就抓住瞭我的注意力——《為什麼E=mc²？看懂質能互換與相對論的第一本書》。我一直覺得愛因斯坦的質能方程E=mc²是一個充滿瞭神秘色彩的公式，它似乎蘊含著宇宙最深處的秘密，但同時又讓我感到遙不可及。市麵上關於相對論的書籍不少，可大多數要麼過於艱澀，充斥著我完全看不懂的數學公式，要麼過於淺顯，隻是簡單地羅列概念，而沒有深入解釋“為什麼”。我渴望找到一本能夠真正帶我走進這個迷人領域的入門讀物，解釋清楚質能互換背後的邏輯，以及它與我們所處的時空究竟有著怎樣的韆絲萬縷的聯係。這本書的名字傳遞齣一種“親民”的信號，仿佛在說：“彆怕，我們來一起探索。”它沒有用什麼高深的詞匯來嚇唬讀者，而是直接拋齣瞭那個最核心的問題。我期待它能像一位耐心的嚮導，帶領我一步步揭開E=mc²的神秘麵紗，讓我不再隻是膜拜這個公式，而是真正理解它為何如此重要，以及它如何改變瞭我們對物質、能量乃至整個宇宙的認知。我希望這本書能讓我有一種“豁然開朗”的感覺，不再被那些令人望而生畏的科學理論所睏擾，而是能夠用一種全新的視角去審視我們所熟悉的世界。