相對論:從13歲開始學相對論  少年伽利略11

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日本Newton Press
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具体描述

《星際效應》電影中消失的23年去哪了?
雙生子悖論中的弟弟,為什麼會比哥哥還要老?
 
  ★日本牛頓獨家授權,2021年全新系列!
  ★彩色印刷,圖解豐富,只有80頁,內容輕量化,價格門檻低。
  ★內容只談重點,方便讀者快速掌握,為國中的自然科學習打下札實的基礎。
 
  大家都聽過相對論,但不一定知道相對論在講什麼。愛因斯坦提出相對論,顛覆了世人對時間、空間的概念。時間的速度為什麼會不一樣?重力又會對時間空間帶來什麼影響?
 
  本書透過清楚的圖解,讓國高中生也可以掌握到相對論的基本概念,13歲就可以開始熟悉相對論的思維方式,開拓學習物理的視野! 
 
系列特色
 
  1. 日本牛頓出版社獨家授權。
  2. 釐清脈絡,建立學習觀念。
  3. 一書一主題,範圍明確,知識更有系統,學習也更有效率。
《宇宙的奇妙旅程:从星辰到微观世界的探索》 本书带领读者踏上一场横跨宇宙尺度和物质深层的知识探索之旅。我们不从高深的理论公式入手,而是从我们日常生活中最直观的现象——天空中闪烁的星光、物体坠落的规律——开始,逐步揭开隐藏在自然界背后的基本法则。 第一部分:我们身处的宇宙 这一部分聚焦于我们所处的宏大空间。我们将从肉眼可见的星空谈起,回顾人类历史上对宇宙的认知演变。从古代文明对日月星辰的观测与记录,到望远镜发明后,人类视野的极大拓展。我们会详细介绍太阳系的构造,从最靠近太阳的水星到遥远的冥王星(以及其他矮行星),探究每颗行星独特的环境、大气层和地质活动。 随后,我们将目光投向更远的深空。了解恒星的生命周期,它们如何诞生于星云之中,经历主序星阶段,最终演化成白矮星、中子星,乃至我们耳熟能详的黑洞。行星的形成、星系的结构(如银河系)以及星系团和超星系团的排列方式,都将被清晰地描绘出来。我们还将探讨宇宙学中最令人着迷的问题:宇宙的起源——大爆炸理论的证据是什么?宇宙的未来又将走向何方?本部分将大量运用生动的比喻和历史故事,让这些宏大的概念变得触手可及。 第二部分:物质的构成与相互作用 当我们把视野从浩瀚的星空收回到我们身边的物体时,会发现即便是最坚硬的石头,也是由微小、永不停歇的粒子构成的。本部分将深入探讨物质的微观世界。 我们将从亚里士多德的“四元素说”讲起,追踪到道尔顿的原子理论,直到现代化学和物理学的基石——元素周期表的建立。读者将学习到原子的基本结构:原子核与围绕它运动的电子。但原子并非不可分割的终点。我们将介绍原子核的构成,质子与中子的世界,以及构成它们的基本单元——夸克。 在这一过程中,我们会探讨自然界的基本力:引力、电磁力、强核力和弱核力。这些力如何支配着粒子之间的相互作用,如何决定了物质的化学性质和物理状态(固态、液态、气态)。我们会用易于理解的方式解释放射性现象,这不仅是核能的基础,也是地球上许多自然过程的驱动力。通过对这些基本粒子的认识,我们得以理解为什么天空是蓝的,为什么冰会融化,以及生命是如何通过复杂的分子结构得以存在的。 第三部分:运动、能量与守恒定律 物理学的核心在于描述世界如何变化,以及变化的规律是什么。本部分将聚焦于经典力学,这是我们理解日常运动的基础。从伽利略对自由落体运动的开创性观察,到牛顿定律如何系统地解释了行星的轨道和抛体的轨迹,我们将详细解析这些基础概念。 动量、能量和功的概念将是本部分的重点。我们会解释为什么能量不能被凭空创造或消灭(能量守恒),以及动量在碰撞中如何传递。我们将探讨机械能(动能与势能)的概念,并解释弹簧的伸缩、水坝中水的能量转化等生活中的例子。 此外,我们也会适当地引入“波”的概念。光、声以及水波的特性,如反射、折射、干涉和衍射,将帮助读者理解能量传播的多种形式。这些基础定律,虽然看似简单,却是构建所有现代工程技术和科学理解的基石。 第四部分:跨越维度的思维训练 在探索了宏观宇宙和微观物质之后,本书的最后一部分旨在培养读者的科学思维方式。科学不仅仅是知识的堆砌,更是一种提问、假设、实验和证伪的过程。 我们将通过介绍历史上著名的科学实验,如米勒-尤里实验(探索生命的起源)、光电效应的观察(揭示光的粒子性),来展示科学研究的动态过程。我们会强调“模型”在科学中的作用——科学模型如何帮助我们简化复杂的现实,并预测未知的现象。 本书的最终目标,是激发读者对未解之谜的好奇心,并提供一套可靠的工具,去审视那些看似神奇的自然现象,理解它们背后其实遵循着一套严谨而美丽的物理规律。它不是要取代专业教材,而是希望成为引导年轻人进入科学殿堂的第一块垫脚石,让他们在探索中获得乐趣和洞察力。

著者信息

图书目录


一、何謂時間?何謂空間?
牛頓所認為的「時間」與「空間」……………………………2
「1秒」是如何定義的呢?……………………………………4
現在所定義正確的「1秒」……………………………………6
「1公尺」是如何定義的呢?…………………………………8
現在所定義正確的「1公尺」…………………………………10

二、必須將時間與空間成對思考
時間和空間是相似?還是相異?………………………………12
何謂「3維空間」?……………………………………………14
時間是幾個維度?………………………………………………16
以一個圖來表示時間與空間……………………………………18

三、何謂「狹義相對論」?
時間與空間都是會伸縮的!……………………………………20
時間與空間會一起伸縮!………………………………………22

四、光速恆久不變!
汽車的速度是時速多少公里?…………………………………24
物體的速度會因觀察者的立場而改變…………………………26
以與光相同的速度追趕光,結果為何?………………………28
光的速度不會因觀察者的立場而變……………………………30
為什麼光的速度不變呢?………………………………………32
有物體的速度能夠超越光速嗎?………………………………34
Coffee Break 聲波的傳遞需要空氣,那麼光的傳遞呢?……………………36

五、時間與空間會伸縮!
為什麼可以用伸縮來形容呢?…………………………………38
伸縮情形會因速度而異…………………………………………40
伸縮會因觀察者的立場而有所不同……………………………42
利用時間延遲從事太空旅行!…………………………………44
以接近光速的速度前進,景色看起來會成什麼樣呢?………46

六、何謂「同時」?
「同時」的常識改變了?………………………………………48
是否「同時」會因觀察者的立場而異…………………………50
遠處發生的事是發生於未來的事?……………………………52

七、何謂「廣義相對論」?
牛頓所認為的「萬有引力定律」是什麼?……………………54
重力的本質是什麼?……………………………………………56

八、直線與曲線
何謂「筆直」?何謂「彎曲」?………………………………58
光在水中為什麼會彎曲?………………………………………60
何謂在曲面上的「直線」?……………………………………62

九、時間與空間會彎曲!
如何得知空間彎曲呢?…………………………………………64
「重力透鏡」使看到的天體出現扭曲?………………………66
重力強大,時間出現延遲!……………………………………68
在黑洞附近,時間會變得如何?………………………………70
黑洞的裡面是什麼?……………………………………………72
在黑洞表面的太空船會變成什麼狀況?………………………74
Coffee Break時間旅行是可能的嗎?…………………………………………76

图书序言

  • ISBN:9789864612628
  • 叢書系列:少年伽利略科學叢書
  • 規格:平裝 / 80頁 / 24.8 x 24 x 0.7 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

评分

坦白說,對於一個已經接觸過一些物理知識的成年讀者來說,我本來有點擔心這本書的內容會不會太過於基礎、流於表面。結果證明我的顧慮完全是多餘的。雖然它標榜是「從13歲開始」,但它在概念的深度上,處理得非常細膩,沒有因為對象年齡而有任何的「偷工減料」。舉例來說,它在解釋慣性系變換時,那個細微的視角切換,連我這個理科背景的都覺得寫得非常到位。這本書的優勢在於,它用最純淨、最少數學干擾的方式,把相對論的核心邏輯徹底闡明。很多進階的書會用大量的張量分析來解釋,反而讓人迷失在數學符號裡,失去了對物理圖像的直觀理解。這本反而像是一次「回到本源」的旅程,讓我重新審視自己對時間和空間的那些既有認知,用一種全新的、更貼近物理本質的方式去理解。我認為,這不僅適合少年讀者,更是所有想重新鞏固或釐清相對論基本概念的成年人,都應該收藏的一本經典入門。

评分

這本書的裝幀設計真的很有心思,封面那種簡潔又帶點復古的配色,拿在手上感覺就不一樣。我特別喜歡它在排版上的處理,字體選得很有質感,而且重點的地方都會用不同的字級或顏色標示出來,對於初學者來說,這種視覺上的引導超級重要。不像有些科普書,內容寫得不錯但排版亂七八糟,讀起來就很吃力。但這本,就算只是隨手翻翻,都能感受到編輯團隊的用心,他們顯然很懂年輕讀者需要什麼樣的閱讀體驗。我光是看目錄和前言,就覺得這不是那種硬邦邦、把物理公式當聖經擺出來的教科書,比較像是一個很有耐心的老教授,用最貼近生活的方式在跟你聊天,把那些原本感覺高深莫測的概念,一步步拆解成可以理解的小 टुक塊。我猜,對很多國中生來說,第一次接觸愛因斯坦的世界,最怕的就是被那些艱澀的術語嚇跑,但這本書從一開始就營造了一種「沒關係,我們慢慢來」的氛圍,光是這點,就已經贏在起跑點上了。我身為一個對科學有興趣的讀者,光是衝著這份對閱讀體驗的尊重,就願意給它很高的評價。

评分

從台灣教育體系的脈絡來看,這本書的出現簡直是一股清流。我們現行的理化課程,雖然會提到一點點現代物理的皮毛,但往往時間很短,而且重點都在計算,很少深入探討其背後的哲學意涵和實驗設計。學生們對相對論的印象,可能就是「很難」、「很玄」,然後就這樣略過了。但這本,它完全沒有被課綱的框架所限制,它敢於深入探討那些「為什麼」的問題。它沒有預設立場地認為讀者是白紙,而是假設讀者是個充滿好奇心的探險家。我特別欣賞作者在談到伽利略的實驗時,那種對科學家精神的致敬,那種「懷疑一切、親自驗證」的態度,遠比單純知道公式更有教育意義。這本書不只是在教物理,它更像是在教導一種科學方法論,教導年輕一代如何獨立思考,如何質疑權威,這在現今資訊爆炸的時代,顯得格外重要。我希望台灣的教學現場可以多引進這類型的讀物,讓學習不再只是填鴨式的記憶。

评分

讀這本書的過程,我常常覺得像在玩一個高智商的解謎遊戲。它不是那種「讀完就沒事了」的書,而是會讓你讀完一章,需要停下來,望著天花板消化一下,然後自己腦補一些情境。尤其在講到光錐和時空彎曲的部分,作者安排了一些前後呼應的提示,讓你好像在一步步跟著線索前進,最後豁然開朗。這種結構設計非常高明,讓讀者始終保持在「主動學習」的狀態,而不是被動接收。很多少年科普書為了求快,會犧牲深度,但這本顯然在這方面做得非常平衡。它既能滿足少年讀者對新奇知識的渴望,又能提供足夠的嚴謹性,不會讓人覺得學到的是一堆似是而非的「都市傳說」。我幾乎可以想像,一個對物理有興趣的國中生,會把這本書翻得爛爛的,到處做筆記,因為它真的激發了一種「想弄懂它」的強烈慾望,而不是「被要求去了解它」的壓力。

评分

我必須說,作者的敘事功力真的讓我驚艷。他不是直接丟出E=mc²然後要你相信,而是很巧妙地透過一些歷史故事和思想實驗,讓你「自己」感受到為什麼相對論會被提出來。舉例來說,他講到光速不變的那個環節,沒有直接用複雜的數學去證明,而是用火車和月台的場景來比喻,那個畫面感十足,讓我瞬間抓住了問題的核心。這種「講故事」的能力,是很多理工背景的作家比較欠缺的,他們有知識,但缺少「翻譯」知識的能力。這本書最棒的地方,就在於它成功地扮演了「翻譯者」的角色,把原本屬於大學甚至研究所層級的抽象概念,用國中生聽得懂的語言重新編碼。我以前看過其他科普書,常覺得讀完好像懂了,但仔細一想,其實只是記住了幾個關鍵詞,無法內化。但這本,它建立的是一種思維模型,讓我對時間、空間的看法都產生了微妙的變化,感覺好像打開了一扇新的窗戶,從這個角度看世界,一切都變得不一樣了。這種由內而外的啟發,才是科普書真正的價值所在啊。

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