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內(nèi)容簡介

　　《時空密碼》以愛因斯坦建立狹義和廣義相對論的思想歷程為主線，以物理學(xué)家們對時空和宇宙的探索為主線，循序漸進(jìn)地介紹了相對論的產(chǎn)生、發(fā)展、驗證與應(yīng)用，介紹了各種神奇的相對論效應(yīng)和宇宙學(xué)奇觀，深入剖析了時空的本性，厘清了一些容易產(chǎn)生誤解問題，另外還簡單介紹了統(tǒng)一場論。作為一本科普讀物，《時空密碼》涵蓋了光速本質(zhì)、尺縮鐘慢、質(zhì)能等價、閔氏四維時空、時空旋轉(zhuǎn)、時空圖、光錐、引力場、時空度規(guī)、時空彎曲、引力透鏡、引力波、時間箭頭、時空量子化、多維時空等相對論中引人入勝的大部分內(nèi)容，也涵蓋了宇宙的基本圖景、宇宙的過去未來、暗能量、黑洞、白洞、蟲洞、時空旅行等相關(guān)的宇宙學(xué)方面的內(nèi)容，還涉及了原子彈、氫彈、衛(wèi)星導(dǎo)航、相對論效應(yīng)的視覺圖像模擬等相關(guān)技術(shù)，同時還把歷史趣事穿插其中，以使讀者在輕松的氣氛中完成對奇妙的相對論世界的探索。

作者簡介

　　高鵬，山西五寨人，工學(xué)博士，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）任教。喜好人文歷史，熱愛自然科學(xué)，對相對論和量子力學(xué)尤感興趣，多年來不斷學(xué)習(xí)與思考，偶得一些感悟與體會，想拿出來與讀者朋友們一起分享。首部科普作品《從量子到宇宙——顛覆人類認(rèn)知的科學(xué)之旅》被中國圖書評論學(xué)會評為2017年月度“中國好書”?！稌r空密碼》秉承了《從量子到宇宙》的作品風(fēng)格，希望本書能帶領(lǐng)讀者朋友們走進(jìn)相對論，探索時空的奧秘，領(lǐng)略宇宙的奇妙。

圖書目錄

目錄

第一部分狹義相對論

1 時間與空間最熟悉的陌生人 002

1.1 什么是時間？ 002

1.2 鐘表的計時原理 004

1.3 時間的本質(zhì) 006

1.4 什么是空間？ 007

1.5 時空本性 009

2 牛頓時空觀固定舞臺上的世界 012

2.1 牛頓與蘋果那些事兒 012

2.2 牛頓與微積分那些事兒 015

2.3 牛頓的絕對時空觀 018

3 以太危機(jī)與光速之謎 020

3.1 光與以太 020

3.2 尋找以太行動 022

3.3 邁克爾遜—莫雷實驗：最成功的失敗 024

3.4 洛倫茲的離奇假說：長度收縮 026

3.5 發(fā)射假說：光速受光源影響嗎？ 027

4 經(jīng)典時空變換 029

4.1 運(yùn)動的相對性與慣性系 029

4.2 伽利略相對性原理 031

4.3 伽利略時空變換 032

5 狹義相對論的建立 034

5.1 巨變的前夜 034

5.2 一篇劃時代的論文 036

5.3 相對性原理和光速不變原理 038

5.4 洛倫茲變換 040

5.5 狹義相對論的發(fā)展 043

附錄一塊石頭的成長史 044

6 震驚世界的E=mc2 050

6.1 光速極限 050

6.2 時間能否倒流？ 051

6.3 三大守恒定律的秘密 054

6.4 質(zhì)能等價： E=mc2 057

6.5 光速的本質(zhì) 058

6.6 核時代的開啟 060

6.7 核裂變與原子彈 061

6.8 核聚變與氫彈 065

7 牛頓時空觀的顛覆 067

7.1 同時性的相對性 067

7.2 時間延緩效應(yīng) 069

7.3 時間延緩的實驗驗證 072

7.4 雙生子佯謬解析 073

7.5 運(yùn)動雙方都認(rèn)為對方鐘慢了嗎？ 074

7.6 長度收縮及其視覺圖像 075

7.7 運(yùn)動雙方都認(rèn)為對方尺縮了嗎？ 079

7.8 空間收縮與時間旅行 079

8 四維時空奇景 082

8.1 歐氏幾何簡史 082

8.2 四維歐氏空間 084

8.3 廣義的勾股定理 087

8.4 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)：以不變應(yīng)萬變 089

8.5 時空本性：四維時空 090

8.6 尺縮鐘慢與四維時空投影 091

8.7 四維時空的絕對性 093

8.8 閔可夫斯基時空 094

8.9 時空圖與世界線 096

8.10 時空圖解析雙生子佯謬 098

8.11 光錐：光錐之內(nèi)即命運(yùn) 100

第二部分廣義相對論

9 廣義相對論的建立 106

9.1 愛因斯坦的困惑 106

9.2 廣義相對論的構(gòu)想 107

9.3 回顧：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) 110

9.4 引力場：質(zhì)量也能產(chǎn)生場 112

9.5 馬赫原理對愛因斯坦的啟發(fā) 114

9.6 兩種質(zhì)量的神秘聯(lián)系 116

9.7 等效原理 118

9.8 從物理到幾何 121

附錄走向巔峰的坎坷之路 122

10 引力場與時空彎曲 127

10.1 光線受引力作用嗎？ 127

10.2 引力場中的時間延緩與空間彎曲 128

10.3 彎曲空間的幾何 130

10.4 空間內(nèi)部看空間：內(nèi)蘊(yùn)幾何學(xué) 134

10.5 時空密碼：四維時空度規(guī) 135

10.6 解鎖時空密碼的鑰匙：引力場方程 138

10.7 物體在彎曲時空中的運(yùn)動 140

10.8 堅硬的時空 144

11 廣義相對論的實驗驗證 146

11.1 三大驗證之一：光線彎曲 146

11.2 三大驗證之二：水星近日點(diǎn)進(jìn)動 149

11.3 三大驗證之三：引力紅移 151

11.4 雷達(dá)回波延遲 152

11.5 引力時間延緩的應(yīng)用：GPS時間校正 153

11.6 宇宙之戒：愛因斯坦環(huán) 155

11.7 時空的顫抖：引力波 157

12 愛因斯坦的宇宙 163

12.1 愛因斯坦的大膽假設(shè)：有限無界的宇宙 163

12.2 愛因斯坦的大膽假設(shè)：宇宙學(xué)常數(shù) 165

12.3 愛因斯坦的“最大錯誤” 166

12.4 膨脹宇宙模型 168

12.5 宇宙是如何膨脹的？ 170

12.6 宇宙大爆炸 172

12.7 宇宙學(xué)常數(shù)與暗能量之謎 176

12.8 宇宙的未來 178

13 超時空之旅 179

13.1 史瓦西黑洞的發(fā)現(xiàn) 179

13.2 進(jìn)入黑洞內(nèi)部 181

13.3 觀測黑洞 185

13.4 黑洞不黑 187

13.5 黑洞、白洞與蟲洞 188

13.6 克爾黑洞與蟲洞 190

13.7 可穿越的蟲洞 192

14 時間之箭 195

14.1 有關(guān)時間箭頭的討論 195

14.2 三種時間箭頭 196

14.3 關(guān)于時間旅行的討論 199

14.4 微觀尺度的時間逆流 200

第三部分統(tǒng)一場論

15 時空與萬物至理 204

15.1 卡魯扎的五維時空 204

15.2 愛因斯坦夢碎統(tǒng)一場 207

15.3 統(tǒng)一場論路在何方？ 209

15.4 圈量子引力與量子化時空 212

15.5 超弦理論和M理論 213

參考文獻(xiàn) 217

后記 221