汪潔 《時(shí)間的形狀:相對(duì)論史話》

剛開(kāi)始看到書名的時(shí)候,就覺(jué)得這應(yīng)該是一本極其晦澀難懂的科學(xué)類書籍,和初高中的物理課本一樣虐我千百遍,我怎么還會(huì)再看這類書。但網(wǎng)上的好評(píng)讓人有想讀的沖動(dòng),于是耐著性子看完了。

看完這本書后,對(duì)物理發(fā)展史算了有了入門級(jí)的了解。雖然自己已經(jīng)學(xué)了十幾年物理,但對(duì)于其中的發(fā)展歷程算是無(wú)知。主要是枯燥冗長(zhǎng)的公式都已經(jīng)虐人千遍,誰(shuí)還有心思去了解這些和考試成績(jī)沒(méi)有太多關(guān)系的這段歷史呢。

然而作為一個(gè)已經(jīng)在地球上生活了幾十年的人,還是需要一點(diǎn)科普么知識(shí)的。幸好作者沒(méi)有像現(xiàn)在講臺(tái)上的老師一樣,給定理公式然后教你解題方法。他站在了和我們一樣的高度來(lái)寫此書,物理讓人頭大,想大家都愛(ài)看就得說(shuō)大家都明白的大白話,還要通俗易懂的例子,并且還得照顧讀者看不懂時(shí)沮喪生氣的心情,這些他都做到了。

這本書首先用幾個(gè)我們?cè)谀X子里根深蒂固的觀念切入,不破不立,立即對(duì)于我們頭腦中固有的錯(cuò)誤觀念加以否定,然后以輕松平常的語(yǔ)言給我們娓娓道來(lái)。從伽利略到牛頓再到愛(ài)因斯坦一個(gè)個(gè)大咖登場(chǎng),把相對(duì)論的發(fā)展史串起來(lái),形成一個(gè)連貫的有機(jī)整體。

如果你認(rèn)為自己也學(xué)過(guò)一些物理知識(shí)的話,這本書很適合你去讀。當(dāng)然更適合正在教授物理學(xué)的老師們?nèi)プx,可以把這些不為人知的故事講出來(lái),課堂氣氛肯定會(huì)活躍起來(lái),學(xué)生們的積極性也會(huì)提高。


以下是筆記內(nèi)容:

 關(guān)于相對(duì)論的謠言粉碎機(jī)  

  一、某些偽哲學(xué)家最喜歡說(shuō)的一句話就是:“偉大的愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了這個(gè)世界的奧秘:‘世間萬(wàn)物都是相對(duì)的,沒(méi)有什么是絕對(duì)的。’”

 二、有很多人認(rèn)為相對(duì)論是用來(lái)造原子彈的理論,愛(ài)因斯坦正是現(xiàn)在人類面臨的核危機(jī)的罪魁禍?zhǔn)住H毡敬蟮卣饘?dǎo)致的福島核電站的泄漏又一次帶來(lái)了很多這樣的謠言,例如“要不是愛(ài)因斯坦,要不是相對(duì)論,何至于此”。

四個(gè)概念

波普爾的證偽說(shuō)——科學(xué)與偽科學(xué)的量

科學(xué)理論之所以能稱之為科學(xué),首先它要能做出一些預(yù)言,而這些預(yù)言恰恰是要能夠被“證偽”的,也就是說(shuō)這個(gè)科學(xué)理論做出的預(yù)言是有可能被實(shí)驗(yàn)所推翻的。只有滿足了“預(yù)言”和“證偽”這兩個(gè)條件,我們才能冠以科學(xué)之名。反過(guò)來(lái)說(shuō),如果你提出的一個(gè)理論并且做出的預(yù)言是永遠(yuǎn)不可能被實(shí)驗(yàn)推翻的,那么這個(gè)就可以稱之為偽科學(xué)了。

 奧卡姆剃刀原理——科學(xué)需要什么樣的假設(shè)。

 奧卡姆剃刀原理首先說(shuō)的是這樣一個(gè)道理,如果你發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很奇怪的現(xiàn)象,要對(duì)它進(jìn)行解釋而不得不做很多各種各樣的假設(shè),可能不同的解釋需要不同的假設(shè),但是記住,根據(jù)奧卡姆剃刀原理,那個(gè)需要假設(shè)最少的解釋往往是最接近真相的解釋。

思維實(shí)驗(yàn)——在大腦中運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)。

佯謬——乍一看肯定是不對(duì)的,但沒(méi)想到確是真的。


伽利略的貢獻(xiàn):

相對(duì)性原理
慣性定律
伽利略變換式
自由落體定律

牛頓

著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》

絕對(duì)時(shí)空觀:水桶實(shí)驗(yàn)

光速的測(cè)量:

伽利略

羅默

天文學(xué)家陣營(yíng):光行差

物理學(xué)家陣營(yíng):菲索(旋轉(zhuǎn)齒輪法)

麥克斯韋論電和磁預(yù)言了電磁波的存在

赫茲

以太存在的證明:邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn) 結(jié)局:失敗

愛(ài)因斯坦 狹義相對(duì)論

兩個(gè)原理:

一、在任何慣性系中,所有物理規(guī)律保持不變。    

二、對(duì)于任何參考系來(lái)說(shuō),在真空中的光的傳播速度都是一個(gè)常數(shù)C。

夢(mèng):環(huán)球快車謀殺案

時(shí)間膨脹:光子鐘 ? 相對(duì)論因子

洛倫茲變換 沒(méi)有放棄以太

空間收縮

同時(shí)的相對(duì)性

新的速度合成公式

質(zhì)速關(guān)系式

光速極限

EPR實(shí)驗(yàn)

狹義相對(duì)論 :時(shí)間 空間 運(yùn)動(dòng)

四個(gè)瘋狂的問(wèn)題


廣義相對(duì)論:

生死重量

等效原理

引力

時(shí)空彎曲

引力的實(shí)質(zhì):空間的彎曲

水星軌道之謎

星光實(shí)驗(yàn)

愛(ài)丁頓 時(shí)空彎曲

黑洞原理

蟲洞原理

宇宙大爆炸

有限無(wú)界

時(shí)空中的運(yùn)動(dòng)

這個(gè)宇宙中任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都是光速C

四維時(shí)空

科幻作品中時(shí)空那點(diǎn)事主要講的是時(shí)間旅行、星際殖民和星際貿(mào)易

閔可夫斯基四維時(shí)空坐標(biāo)的要點(diǎn)是:

1. 有的坐標(biāo)軸互相垂直。

2.坐標(biāo)軸單位統(tǒng)一。

3.表示時(shí)間維度的軸只能朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。

世界線

 宇宙中的任何事件都只能影響它的將來(lái)光錐內(nèi)的物體,凡是在事件的將來(lái)光錐外的物體不會(huì)受該事件的任何影響。

愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)宇宙的認(rèn)識(shí)有一個(gè)中心兩個(gè)基本點(diǎn)。    

第一,愛(ài)因斯坦認(rèn)為這個(gè)宇宙是“定域”的,這個(gè)概念我們?cè)诒菊虑懊鎰倓傊v到過(guò),也就是說(shuō)一個(gè)事件的將來(lái)光錐決定了這個(gè)事件對(duì)時(shí)空的影響范圍,而它的過(guò)去光錐決定了怎樣的時(shí)空范圍可以影響到這個(gè)事件本身,過(guò)去光錐和將來(lái)光錐都是有大小和形狀的,也就是說(shuō)這個(gè)宇宙是一個(gè)定域的宇宙,任何事件之間都不可能超越這個(gè)范圍而產(chǎn)生相互影響;    

第二,愛(ài)因斯坦認(rèn)為這個(gè)宇宙是客觀存在 的,宇宙萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立于觀察者而存在,不論是否有人的存在,皓月星辰、茫茫星海,它們的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)客觀存在。不管是在人類誕生之前,還是人類滅亡之后,宇宙仍然是在按照它自身的發(fā)展規(guī)律一絲不茍地演化,用宇宙自己的話說(shuō)就是“我膨脹也好收縮也好,與人類何干。”   

圍繞著這兩個(gè)基本點(diǎn),愛(ài)因斯坦還有一個(gè)中心思想,那就是“因果律”,宇宙萬(wàn)物有果必有因,有因必有果,宇宙從大爆炸開(kāi)始的那天起,就在朝著確定無(wú)疑的方向演化,不管我們知道也好不知道也好,宇宙的未來(lái)早就已經(jīng)是一本寫好的劇本,宇宙必然會(huì)按照劇本的要求絲毫不錯(cuò)地演化下去。  

楊式雙縫干涉實(shí)驗(yàn)
玻爾不確定原理
貝爾不等式
定域和客觀實(shí)在
萬(wàn)物理論:

‘橡皮筋圈’,就像吉他弦一樣在空間中振動(dòng)著,構(gòu)成這些橡皮筋的材料不是別的,也正是空間本身,一段彎曲的六維空間,到頭來(lái)什么也沒(méi)有,只有一段彎曲的六維空間蜷縮在你無(wú)法想象的小的三維空間中,構(gòu)成一個(gè)橡皮筋圈,以不同的頻率振動(dòng)著。

超弦理論:

在超弦的世界中,一個(gè)個(gè)振動(dòng)著的橡皮筋圈就是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位,不同的振動(dòng)頻率構(gòu)成了不同的基本粒子,不同的基本粒子組合又構(gòu)成了質(zhì)子、中子和電子,質(zhì)子和中子組合在一起構(gòu)成了原子核,原子核和電子一起構(gòu)成了原子,原子構(gòu)成分子,分子構(gòu)成材料,材料構(gòu)成了世間萬(wàn)物,包括你和我。

宇宙中的四種力

萬(wàn)有引力

電磁力

弱核力

強(qiáng)核力

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