相對論:文科也能輕鬆入門  觀念伽利略6

相對論:文科也能輕鬆入門 觀念伽利略6 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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具體描述

★快速建立相對論的基礎概念
★瞭解相對論如何運用在現代生活
 
  當你聽到「時間跟空間會變長,也會變短」應該會感到非常不可置信吧?這就是由愛因斯坦構思齣的相對論,可說是推翻一般人常識的嶄新理論。
 
  但相對論聽起來複雜又龐大,要從哪裡開始認識起呢?
 
  本書從相對論的基礎「光速不變原理」開始介紹,隨著狹義相對論、廣義相對論,帶讀者瞭解兩者的差異,以及相對論跟現代物理學有何關聯,是如何運用在我們的生活當中。解說方式輕鬆淺白,隻要對相對論有興趣,都可以輕鬆瞭解!
 
  透過「觀念伽利略」可愛的4格插畫,還可以一窺天纔物理學傢愛因斯坦的生平軼事,現在就一起來感受相對論的神奇魅力吧!
 
係列特色
 
  1. 日本牛頓齣版社獨傢授權。
  2. 以手繪插圖、四格漫畫與專欄小故事,兼顧圖解與訊息量。
  3. 清楚解釋基本觀念,搭配「人人伽利略」、「少年伽利略」係列,提升學習效果。
宇宙的構造與物質的本質:一部跨越時空的科學探索之旅 本書導覽: 在這本深入淺齣的著作中,我們將一同踏上一段宏大而迷人的旅程,探索我們賴以生存的宇宙是如何構建的,以及構成一切事物的基本粒子究竟遵循著怎樣的規則。本書旨在為沒有深厚物理學背景的讀者,搭建一座通往現代物理學核心概念的橋梁,我們將聚焦於那些驅動著恒星燃燒、塑造著星係演化的根本力量。 我們將從最直觀的自然現象入手,解析人類是如何從對天體的樸素觀測,逐步建立起對力學和運動的精確理解。本書不會陷入晦澀的數學推導,而是著重於概念的澄清與思想的演變,力求讓伽利略式的觀察精神得以傳承,激發讀者對自然界奧秘的無限好奇。 --- 第一部分:運動的幾何學——經典世界的奠基 第一章:視野的拓展——從地心說到日心說 人類對宇宙的最初理解,深深植根於我們日常的經驗。在漫長的曆史中,地球被認為是靜止的中心,太陽、月亮和群星圍繞我們鏇轉。本章將細緻迴顧托勒密體係的精妙與局限,著重探討哥白尼的革命性構想——太陽是係統的中心。這種視角的轉換,不僅僅是天體位置的對調,更是人類理解自身在宇宙中地位的根本性重塑。我們將分析“本輪與均輪”模型如何解釋行星的逆行現象,並為後續的精確測量鋪平道路。 第二章:測量的藝術與精準的描述 如果沒有精確的測量工具,科學革命無從談起。本章將聚焦於早期觀測儀器的發展及其對物理學進步的決定性影響。我們將深入研究第榖·布拉赫對火星軌道的細緻觀測,這些數據成為瞭開普勒定律的基石。開普勒如何從繁復的觀測數據中提煉齣行星運動的三大定律?這些定律如何首次以簡潔的數學形式描述瞭天體的運行軌跡,揭示瞭宇宙運動的內在和諧性?我們將解析橢圓軌道的幾何意義,以及這些定律如何打破瞭自古希臘以來對“完美圓形運動”的迷信。 第三章:力的概念與慣性的覺醒 在開普勒描述瞭“天體如何運動”之後,牛頓則迴答瞭“為什麼如此運動”。本章將詳細探討亞裏士多德對運動的錯誤認知(如“物體傾嚮於靜止”)是如何被打破的。重點在於伽利略對落體運動的研究。我們將重現伽利略在比薩斜塔或斜坡上的思想實驗,理解他如何通過控製變量法,首次提齣瞭物體慣性運動的概念——除非受到外力作用,物體將保持其現有的運動狀態。這為牛頓的運動定律提供瞭決定性的前提。 第四章:萬有引力的宏大統一 牛頓的偉大成就,在於他將天上的運動與地上的現象統一在瞭同一個框架之下。本章將詳細解析萬有引力定律的數學形式及其背後的哲學意義。蘋果落地與月球繞地運行,被同一個定律所支配。我們將探討平方反比律的精確性,以及它如何完美解釋瞭開普勒定律,並預測瞭新的天體行為。引力如何構成瞭太陽係的基本秩序,以及這一理論在當時對神學和哲學思想産生的巨大衝擊。 --- 第二部分:物質的微觀世界——走嚮量子革命 第五章:熱力學的誕生與能量的量化 經典物理學在宏觀尺度取得瞭巨大成功,但在描述熱、功和能量轉換時,遇到瞭新的挑戰。本章將迴顧蒸汽機時代背景下,焦耳、剋勞修斯和開爾文等人對能量守恒和熵(無序度)的理解。我們將探討熱力學第二定律的意義——為什麼過程具有方嚮性?熵增原理如何解釋瞭宇宙的“時間之箭”?這些概念為後續的微觀粒子研究提供瞭能量和統計的視角。 第六章:電磁場的交織——光與物質的聯係 在十九世紀末,麥剋斯韋將電與磁統一為一個統一的場論。本章將介紹麥剋斯韋方程組的革命性意義,特彆是它如何預言瞭電磁波的存在,並且這些波以一個確定的速度傳播——光速。光被確認為一種電磁波,這極大地拓寬瞭人類的視野。同時,我們將簡要討論黑體輻射的問題,這個看似微小的實驗難題,卻成瞭打開微觀世界大門的鑰匙。 第七章:粒子世界的幽靈——普朗剋的量子假設 麵對黑體輻射麯綫的“紫外災難”,普朗剋不得不引入一個激進的假設:能量不是連續的,而是以一份份“能量子”的形式發射和吸收的。本章將細緻剖析$E=h u$這個公式的劃時代意義。雖然普朗剋本人起初是猶豫的,但這一假設徹底顛覆瞭經典物理學中對能量連續性的傳統認知,開啓瞭通往量子力學的大門。 第八章:光子的實在性——愛因斯坦的光電效應解釋 如果說普朗剋隻是偶然拋齣瞭一個假設,那麼愛因斯坦則通過解釋光電效應,將“量子”的概念坐實。本章將分析光電效應的實驗現象:為什麼光的強度改變瞭光電子的數量,而光的顔色(頻率)卻決定瞭光電子的最大動能?愛因斯坦的解釋——光本身就是由一份份能量子(光子)組成的——確立瞭光的波粒二象性的早期證據,並為此贏得瞭諾貝爾奬。 第九章:原子結構的重建——玻爾模型與能級概念 經典物理學無法解釋原子為什麼穩定存在,以及為什麼原子會發射齣特定顔色的光譜綫。本章將介紹盧瑟福的原子核模型,並深入探討玻爾如何將普朗剋的量子化概念引入原子結構。玻爾的假設(電子隻能存在於特定的穩定軌道,並以躍遷方式吸收或發射能量)成功解釋瞭氫原子光譜的規律。我們將理解“能級”的概念如何徹底改變瞭我們對物質內部結構的認識。 --- 第三部分:現代視角的融閤與展望 第十章:波粒二象性的深化——德布羅意與物質波 德布羅意提齣一個大膽的推論:既然光具有粒子性,那麼粒子(如電子)是否也具有波動性?本章將介紹德布羅意波長概念,以及電子衍射實驗如何證實瞭這一猜想。物質不再是純粹的粒子或純粹的波,而是具有“雙重身份”。這種統一的視角是理解更深層物理規律的關鍵。 總結:從可預測的鍾錶宇宙到概率的基石 本書的探索軌跡,是從宏大、確定、可預測的牛頓世界,逐步深入到微觀、概率性、充滿不確定性的量子領域。我們將迴顧人類是如何一步步揭開自然的層層麵紗,從天體運行的幾何規律,到支配物質基本構成的概率規則。本書旨在展現科學思維的迭代與進步,鼓勵讀者以開放的心態麵對那些挑戰直覺的自然法則,並為迎接尚未揭曉的物理學前沿挑戰做好準備。 本書的價值在於: 它提供瞭一套完整的思維工具,讓讀者能夠理解宏觀運動的確定性是如何從微觀的隨機性和概率中湧現齣來的,從而形成一個統一而連貫的現代物理學圖景。

著者信息

圖書目錄

緒論
從愛因斯坦提齣疑問而開啟的相對論……………10
狹義相對論是關於時間和空間的理論……………12
時間和空間會一起變化……………14
廣義相對論是關於時間、空間以及重力的理論……………16
專欄 愛因斯坦是什麼樣的人? ……………18
 
1. 瞭解相對論的基礎──光速
光速約為秒速30萬公裏……………22
光太快瞭,連伽利略都測量失敗⋯⋯⋯⋯⋯24
17世紀時大緻算齣瞭光速⋯⋯⋯⋯⋯26
在19世紀藉由實驗正確得知光速⋯⋯⋯⋯⋯28
依據理論計算齣光的速率⋯⋯⋯⋯⋯30
專欄 會發光的生物……………32
物體的速度通常會依觀測者而不同……………34
世界上竟然沒有靜止不動的東西⋯⋯⋯⋯⋯36
如果以光速追逐光,光看起來會是靜止的嗎?⋯⋯⋯⋯⋯38
光速無論從誰來看都會相同……………40
光速是自然界最快的速度……………42
專欄 博士!請教一下!!真的無法超越光速嗎?……………44
4格漫畫 喜歡獨處的兒童時期……………46
4格漫畫 孤獨的愛因斯坦……………47
 
2. 狹義相對論:時間與空間的新理論
牛頓所思考的絕對時間與絕對空間……………50
愛因斯坦所思考的相對時間與相對空間……………52
時間和空間會延長,也會縮短……………54
高速運動的人,時間會變慢,空間也會縮短……………56
靜止不動的人,時間會變慢,空間也會縮短……………58
利用空間會縮短的效應,無論多遠的地方都能前往……………60
專欄 獵豹速度裡的祕密……………62
光無論朝哪個方嚮都是以相同的速率行進……………64
對於運動者的同一時刻,對於靜止者卻不是同一時刻……………66
專欄 坐在火車裡,時間會縮短? ……………68
高速移動的物體其質量會變大……………70
質量錶示物體的運動難易度……………72
質量可轉換成能量,能量可轉換成質量……………74
把質量和能量結閤在一起的「E=mc2」……………76
宇宙始於E=mc2……………78
專欄 博士!請教一下!! 1 公尺是如何製訂齣來的?……………80
 
3. 廣義相對論:重力的新理論
牛頓所思考的萬有引力……………84
愛因斯坦認為重力是時間和空間的扭麯……………86
藉由光的彎麯證明瞭時空的扭麯! ……………88
專欄 博士!請教一下!!人也能扭麯時空嗎? ……………90
在重力強大的地點,時間的進行會變慢……………92
在東京晴空塔的頂端,時間過得比較快……………94
時間延遲和空間扭麯所造成的「重力透鏡」……………96
專欄 隱形眼鏡的發明人……………98
時光旅行或許有可能喔! ……………100
黑洞連光都會吸進去……………102
在黑洞的錶麵,時間會停止……………104
專欄 博士!請教一下!!哪一個人比較老? ……………106
4格漫畫  從大學到奇蹟年? ……………108
4格漫畫  成為研究人員……………109
 
4. 相對論與現代物理學
宇宙空間正在膨脹……………112
利用相對論闡明太陽的能源……………114
利用相對論校正GPS……………116
發現瞭時空的漣漪──重力波……………118
終於看到黑洞瞭! ……………120
專欄 博士!請教一下!!相對論已闡明重力瞭嗎? ……………122
4格漫畫  愛因斯坦的訪日之旅……………124
4格漫畫  愛因斯坦的和平活動……………125

圖書序言

  • ISBN:9789864612901
  • 叢書係列:觀念伽利略科學叢書
  • 規格:平裝 / 128頁 / 14.8 x 21 x 1 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用戶評價

评分

這本書的封麵設計,老實說,很有記憶點,那種簡單的線條配上稍微有點文藝氣息的字體,一開始還以為是什麼哲學思辨的入門書。不過,實際翻開內頁,那種親和力就齣來瞭,尤其是它把物理學那種高高在上的感覺徹底拉下來,用非常生活化的例子來解釋那些聽起來很玄奧的概念。記得有一次我看到關於時間膨脹的部分,作者竟然拿等公車、趕火車這種日常情境來比喻,當下心裡那個「原來如此!」的聲音就冒齣來瞭。很多科普書常常為瞭追求深度而犧牲瞭易讀性,但這本的取捨非常到位,它讓你覺得自己真的有在跟著作者一起思考,而不是被單方麵的灌輸。對於我這種高中理科就學好就還給老師的「文科人」來說,這本書簡直是救贖。它沒有一開始就丟一堆公式嚇唬人,而是先建立起一個穩固的觀念基礎,讓人在閱讀過程中,即便偶爾卡住,也能很快透過作者的引導迴到正軌。這種循序漸進的引導方式,真的讓我對「科學」這件事重拾瞭信心。

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這本書的排版和用詞選擇,簡直是為颱灣讀者量身打造的。你翻開坊間很多引進的科普書,常常會發現那種硬譯過來的句子,讀起來彆扭到不行,常常需要花雙倍的時間去解碼作者到底想說什麼。但這本顯然在編輯這塊下瞭不少苦心,它保留瞭原著的學術精確性,但語氣卻是那種你在圖書館、咖啡館裡跟朋友討論時會用的那種輕鬆語氣。特別是它對一些關鍵詞彙的翻譯,非常講究,既符閤颱灣的用詞習慣,又不會失真。例如,它處理「慣性參考係」那個概念時,用的比喻非常貼切,讓我瞬間理解瞭牛頓力學和狹義相對論在基本假設上的差異。這種細膩之處,絕對是判斷一本科普書是否「接地氣」的關鍵。它讓人感覺,作者不隻是在翻譯知識,更是在「在地化」知識,讓颱灣的讀者能夠無縫接軌地吸收這些重要的科學觀念。

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這套書的設計哲學,我覺得非常值得稱讚,它成功地將科學的嚴謹性與人文的思辨性結閤得天衣無縫。它沒有像某些暢銷書一樣,過度簡化成隻有故事沒有核心的概念,也沒有落入學術專著的枯燥窠臼。每一章節的結構都非常清晰,你會感覺到作者像一位耐心的領航員,先帶你從熟悉的港口(牛頓物理)齣發,然後逐步駛入未知的海洋(相對論)。而且,它處理的深度恰到好處,當你覺得快要理解的時候,它會丟齣一個讓你思考更深層次的延伸問題,但絕不會讓你覺得有壓力。對於我這種在文史哲領域打滾多年的人來說,這本書提供的,是一種跨學科的思維工具,它讓我看到科學邏輯是如何支撐起整個現代世界的觀念架構。這種體驗,遠超過我當初購買時預期的「輕鬆入門」,更像是一場深度的心智重塑之旅。

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坦白說,我一開始買這本書,主要目的是想在和朋友聊天時,可以偶爾插幾句關於宇宙學或現代物理的見解,避免自己總是處於「聽不懂」的尷尬境地。但讀完後,我的目的性完全被顛覆瞭。這本書不隻是讓你「知道」一點皮毛,它引導你真正去「質疑」你習以為常的物理直覺。例如,書中探討「同時性」相對性的章節,讓我對「現在」這個詞彙產生瞭前所未有的懷疑。以前總覺得時間就是一條均勻流動的河流,每個人流速都一樣,但這本書透過清晰的論證,讓你意識到,在宇宙的尺度下,你的「現在」可能根本不是別人的「現在」。這種思維上的衝擊,遠比單純記憶幾個物理定律來得深刻和有價值。它讓我開始用一種更辯證、更開放的態度去看待日常生活中那些看似不證自明的現象。

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老實說,第一次聽到這本書的名字,心裡是抱持著一絲懷疑的。畢竟「相對論」這三個字,在颱灣的教育體係裡,幾乎等同於「高深莫測的物理學霸專屬領域」,要說「文科也能輕鬆入門」,聽起來有點像是廣告詞過頭瞭。但讀完後,我必須承認,這本書真的做到瞭。它的厲害之處在於,它不是把複雜的理論「簡化」到失去原意,而是用一種非常巧妙的方式,把那些抽象的數學語言,轉換成瞭我們可以理解的邏輯圖像。我特別欣賞作者在處理愛因斯坦生平那塊的筆觸,不會過度神化這位偉人,而是把他塑造成一個有血有肉,也會為理論睏擾的普通人。這種敘事手法,讓閱讀過程少瞭一點學術的冰冷,多瞭一份歷史的溫度。對於想瞭解現代物理學源頭,卻又不想被複雜數學綁住的讀者來說,這本書提供的視角非常獨到且實用,它成功地搭起瞭一座橋樑,讓人文素養的人可以安全地走過物理學的門檻。

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