相對論──物理學最高冷的魔王之一
想要親民接觸相對論？本書就是千載難逢的機會！
▍科學家的腦補產物──乙太
在光的「波動說」興起後，人們自然將光波類比於聲波。聲波是靠介質傳播的，既然在地球上能看到遙遠的星光，那麼宇宙中必定瀰漫著一種光介質──這種想像中的介質，就被人們稱為乙太（Aether）。
▍為什麼愛因斯坦說光速不變？
在相對論之前，慣性系之間是透過伽利略變換聯繫；在伽利略變換下，牛頓定律仍然不變，而馬克士威方程組則不再變換為馬克士威方程組。
然而，愛因斯坦卻採取了保留馬克士威方程組，而修改伽利略變換的研究途徑。馬克士威方程組的一個直接而又重要的結論，就是真空光速與光傳播的方向無關，實際上即確認了所有慣性系裡的真空光速都是c。
▍狹義相對論與牛頓有什麼關係？
可以認為，狹義相對性原理不過是伽利略－牛頓的力學相對性原理的推廣，這原理之所以被稱為狹義的，是因為這裡的討論只限於慣性系，而不涉及慣性系以外的其他參考系。
這一原理表明，我們無法利用物理規律來尋求絕對運動；在所有的慣性系中，我們也無法確認哪一個慣性系是與眾不同的。當然，即使在某些物理問題的處理中，選用個別慣性系（如恆星參考系）比選用其他慣性系明顯地帶來運算上的方便，這也並不違背相對性原理的基本精神。
★本書特色
本書通俗地闡述了狹義相對論的基本觀點、歷史背景和一系列重要結論，並簡要介紹了廣義相對論的一些常識，適於各科系的大學生及高中生作為課外讀物。
具体描述
《宇宙的织锦：从牛顿到爱因斯坦的经典物理学演进》 简介： 本书并非探讨爱因斯坦相对论的奥秘，而是将读者带回一个更加熟悉、却同样充满奇迹的物理学王国——经典物理学的宏伟殿堂。我们将一起追溯自伽利略时代萌芽，并在牛顿手中臻于巅峰的物理学思想体系，深入剖析其基石的构建过程，及其如何塑造了我们对宏观世界运行规律的理解。 第一部分：运动的几何学——从伽利略到牛顿的飞跃 本部分聚焦于17世纪初，欧洲思想界如何挣脱亚里士多德的束缚，开启对“运动”这一基本概念的全新认识。 第一章：摆的节拍与自由落体 我们将从伽利略·伽利雷在比萨斜塔上的（或许是传说性的）实验开始，探讨他如何通过精密的观察和数学描述，确立了惯性运动的概念。不同于日常直觉中认为物体停止是“自然”状态的观念，伽利略阐明了力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因。我们将详细剖析匀加速直线运动的数学模型——位移、速度、加速度之间的定量关系，这些基础构成了我们理解行星运动的语言。 第二章：绝对时空观的建立 牛顿的《自然哲学的数学原理》是物理学的里程碑。本章将深入分析牛顿所提出的“绝对空间”和“绝对时间”的哲学基础。在牛顿的宇宙观中，空间是一个不动的参照系，时间则均匀流逝，不受任何外部因素影响。这种观念虽然在后来的高能物理中被修正，但在描述日常宏观尺度和低速运动时，其精确性和普适性是无可匹敌的。我们将探讨牛顿如何将地面上的苹果下落与天体的运行统一在一个普适的规律之下。 第三章：万有引力的伟大综合 引力定律是牛顿力学的核心。本章将细致解析平方反比律的数学形式，并探讨开普勒三大定律如何被牛顿的万有引力定律所推导和统一。我们不仅研究引力的作用方式——瞬时超距作用，更会探讨这一理论在解释潮汐、计算彗星轨道等方面的巨大成功。牛顿的引力观提供了一个精确、可预测的机械宇宙模型，极大地增强了人类对自然规律的掌控感。 第二部分：能量的肖像——热力学与场的诞生 进入18世纪和19世纪，物理学的焦点从宏观的机械运动转向了能量、热量以及不可见的“场”。 第四章：热的本质与能量守恒 热力学是经典物理学中一个相对独立的体系，它关注能量的转化和传递。本章将介绍焦耳的工作，他通过机械功与热量之间的转换实验，确立了能量守恒定律——能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。我们将阐述热力学第一定律的严格含义，以及熵（Entropy）的概念——热力学第二定律所揭示的，宇宙中过程的不可逆性与“无序度”的增加趋势。 第五章：电磁学的交响曲——法拉第与麦克斯韦 电与磁在牛顿体系中曾被视为独立的现象，直到19世纪才被统一起来。本章将重点介绍法拉第的实验洞察力，他引入了“场”的概念，描述了电荷与磁体周围空间中存在的“力线”。随后，麦克斯韦如何将这些零散的实验发现，通过四个简洁而优雅的偏微分方程组（麦克斯韦方程组）完美地综合起来。我们将探讨这些方程如何预言了电磁波的存在，并揭示光本身就是一种电磁波——这标志着经典物理学的一个辉煌顶点。 第六章：机械论的黄昏与危机 尽管经典物理学取得了巨大的成功，但到了19世纪末，一些无法用牛顿力学和麦克斯韦电磁学完美解释的现象开始显现，为后来的物理学革命埋下了伏笔。本章将概述这些“小小的阴云”，例如黑体辐射的能量分布问题、迈克尔逊-莫雷实验对以太概念的冲击，以及水星近日点的微小进动。我们将分析这些经典理论的局限性，而非探究新的解决方案，旨在凸显经典物理学内部张力的积累。 第三部分：经典物理学的边界与应用 本部分将总结经典物理学在宏观世界中的绝对统治地位，以及它在工程和技术中的具体体现。 第七章：刚体动力学与流体力学 经典力学不仅仅是行星轨道，它还包括对复杂物体运动的描述。我们将探讨欧拉和拉格朗日对牛顿力学的形式化发展，这些更抽象的数学表述在处理复杂机械系统（如陀螺仪、振动系统）时展现出强大的威力。此外，流体力学（如伯努利原理）如何描述空气和水的运动，是理解航空、水利工程的基础。 第八章：光学与经典波理论 在经典框架下，光被视为一种波。本章将回顾惠更斯原理、光的干涉和衍射现象。我们将深入探讨托马斯·杨的双缝实验，它无可辩驳地证明了光的波动性，这与麦克斯韦的电磁波理论完美契合。经典光学为我们提供了理解透镜、棱镜以及所有现代光学仪器（望远镜、显微镜）的理论基石。 结语：不朽的遗产 经典物理学，以其严格的数学框架、精确的实验验证和对宏观世界的强大解释力，构筑了人类科学史上最坚固的知识大厦之一。它教会我们用理性、量化的方式观察世界，并为后来的量子力学和相对论提供了批判和继承的起点。本书旨在向这位巨人致敬，展示其严谨与美丽，而不是替代其对“新物理”的探索。理解经典物理学的完备性与局限性，是真正理解现代科学进展的必经之路。
著者信息
劉佑昌，專職作者。
图书目录
前言
1 並非不速之客
1.1 世俗的時空觀
1.2 牛頓的矛盾
1.3 神祕的乙太
1.4 狹義相對論的誕生
2 時間-空間迷宮
2.1 時間膨脹及長度收縮
2.2 時間與空間的結合
2.3 速度的變換
2.4 既同時又不同時
2.5 航行到未來
2.6 前因後果
2.7 表觀的超光速運動
3 新的物理大廈
3.1 質量是相對的
3.2 E＝mc2
3.3 能量與動量的結合
3.4
3.5 顏色的變化
3.6 電量的分布
3.7 磁場與電場的統一
4 更上一層樓
4.1 不是多餘的話
4.2 「慣性力」之謎
4.3 彎曲的時空
參考書目
图书试读
前言
狹義相對論問世以來，到現在已一百多年了。它早就成為近代物理學的理論基礎之一，並為人類開創了核能時代；但是，許多人對它的了解還是很不足。在不少人的心目中，相對論仍然高深莫測。
其實，相對論並不神祕，只要我們在思想上能擺脫舊觀念的束縛，用不著什麼大學物理、高等數學，也能對相對論的基本面貌獲得一些認識。為了使讀者能夠比較深入、準確地了解狹義相對論的主要內容及其來龍去脈，我們使用了一點簡單的數學運算。這是有別於一般通俗讀物的。如果跳過小字部分及數學推演，它就更接近於通常的科普著作了。
劉佑昌
用户评价
评分
說實話，我對「修訂版」的期待，更多是基於對作者過去作品的印象（儘管我可能沒讀過他所有書）。如果這本書是針對過去讀者的反饋進行調整，那通常會更貼近大眾的閱讀盲點。我個人在接觸相對論時，最大的困擾就是「慣性參考系」的設定，每次讀到都覺得像在繞口令一樣。如果這次修訂版能在這些關鍵的、容易讓人混淆的概念上，提供更清晰、更有層次的解釋，那真的是造福了廣大讀者群。我尤其希望，作者能多花點篇幅在愛因斯坦的思考脈絡上，了解他是如何一步步建立起這個顛覆性理論的，畢竟，理解了「發想的過程」，比單純記憶結論要來得深刻且不易遺忘。
评分最近這幾年，台灣社會似乎吹起一股對科學普及的熱潮，從天文到生物，各種科普讀物層出不窮。我個人覺得這趨勢很棒，代表大家不再滿足於表面的知識，開始想探究事物背後的「為什麼」。這本《相對論並不神祕（修訂版）》正是在這個浪潮中出現的，它的目標客群顯然不只是物理本科生，而是更廣大的公眾。我特別好奇作者是如何拿捏「專業深度」與「大眾易讀性」之間的平衡點的。畢竟，科普的難處就在於，你不能過度簡化到失去科學的嚴謹性，也不能過度學術化讓一般讀者直接放棄。這需要極高的文字功力與對讀者心態的掌握，我希望這本書能成功地在這條鋼索上保持優雅的平衡，而不是讓我讀到一半就得找維基百科來補課。
评分我購買這本電子書，其實也帶點「試水溫」的心態，看看科普寫作者的水準能達到什麼程度。我們常說，好的科普書會激發你的好奇心，讓你願意主動去探索更深層的知識；而差的科普書，則會讓你徹底對該領域關上大門。對於相對論這種看似遙不可及的學問，如果作者能運用巧妙的比喻，讓我這個理工科外行人，也能在腦海中建立起一個「可視化」的模型，那我就會毫不猶豫地推薦給身邊所有對科學有興趣的朋友。畢竟，在這個資訊爆炸的時代，能夠將複雜知識轉化為易於理解的語言，本身就是一種強大的能力，我非常期待這本書能展現出這種轉譯的魔力。
评分拿到這本《相對論並不神祕（修訂版）》電子書的時候，我立刻跳過簡介，直接翻到了內文。老實說，我對修訂版這三個字有點小小的保留，因為有時候修訂版只是換個封面或校對一下錯別字，內容核心沒什麼大改變，那對我這種渴望新知的人來說就有點空虛。不過，既然是電子書，拿取方便是一大優點，隨時隨地都能掏出手機或平板來看，這點倒是很符合現代人隨身攜帶知識的需求。我特別注意到排版設計，畢竟閱讀體驗很重要，如果文字密密麻麻的擠在一起，光看著就累，更別提要去理解那些抽象的概念了。我希望作者在編排上能多留點呼吸空間，多用些圖表輔助說明，畢竟視覺化的輔助對於理解這種非直觀的物理現象，絕對是事半功倍的。
评分這本書光是書名就夠引人好奇了，對吧？老實說，我會拿起這本書，很大程度上是因為它承諾要「解密」相對論。「相對論」這三個字聽起來就跟高深、艱澀畫上等號，好像是物理學家們在象牙塔裡把玩的概念，一般人根本沾不上邊。我的大學時代物理課，大概只記得公式一堆，聽得我昏昏欲睡，最後成績也就那樣了。所以，當我看到有這麼一本書，聲稱要把這麼個「難題」變得讓人能理解、甚至「不神秘」，我就忍不住想瞧瞧這葫蘆裡到底賣的是什麼藥。我期待它能用生活化的例子，把我當年那些死背活記的觀念徹底翻新一遍，而不是再用那些讓頭腦打結的數學推導來嚇唬讀者。如果真能讓我這個普通讀者，在咖啡廳裡跟朋友聊起時間膨脹和質能互換時，能顯得有點見解，那這本書就值回票價了。
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