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为什么E=mc2?相对论普及读本

作者:(英)考克斯,(英)福肖著;李琪译

格式: pdf、txt、epub、azw3、mobi、docx

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十几万字的《时间简史》只提到一个公式:E=mc2。它到底是什么意思?又为何如此重要?
欧洲核子研究中心(CERN)杰出科学家 Brian Cox&Jeff Forshaw
全新视角 轻松演绎 人人能懂

质量从何而来?
为什么星星会发光?
上帝粒子是什么?
答案都隐藏在爱因斯坦*著名的物理方程式E=mc2里! 

内容简介

爱因斯坦在1905年**次写下E=mc?这个公式,撼动了整个世界,彻底改变了人类的时空观,几乎宇宙所有的奥秘都隐含于相对论中,人类也因此对时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量都有了全新的认识。考克斯和福肖教授带我们从21世纪的科学角度,重新去思索这个著名的公式。不同于其他介绍相对论的书,本书成功挑战科普书的禁忌,用浪漫幽默方式轻松演绎相对论,令每个读者都能领略到这个伟大理论的迷人之处。本书入围科普书**荣誉英国皇家学会科学图书大奖决选名单,是近年难得一见深具启发性的科普读物。

作者简介

有“物理界摇滚巨星”之称的考克斯是英国的粒子物理学家、英国皇家学会研究员,并任教于曼彻斯特大学。他同时也是欧洲核子研究组织的成员,负责大型强子对撞机的超导环场探测器实验,研究前部质子探测器。除此之外,考克斯在BBC主持多档科普节目,受到观众追捧。他曾是D:Ream乐团的键盘手,每每现身讲台都引起一阵旋风,受到观众的热烈欢迎。他为科学普及做出了卓越贡献,历年来获得过许多奖项。
福肖教授是理论物理学家,毕业于牛津大学,他的主要研究领域是基本在粒子物理。1999年,他被授予物理学院麦克斯威尔奖章以表彰其在理论物理学的卓越成就。

目  录

前言
**章 时间和空间
第二章 光的速度
第三章 狭义相对论
第四章 时空
第五章 为什么E=mc2?
第六章 为什么原子、捕鼠器以及星星的能量都值得我们关注?
第七章 质量之源
第八章 弯曲的时空

前  言

前 言
本书的目的是想用*简单的语言阐述爱因斯坦在时空方面的理论,同时也想向广
大读者展示其蕴涵的科学美感。*终我们将能通过和勾股定理难度相当的数学运
算来得出著名的质能公式E=mc2。如果你不记得什么是勾股定理没关系,我们到时
候也会介绍它。我们另外一个重要目的是希望任何看完本书的读者都能够了解现
代物理学家们是如何思考大自然,并且建立起那些能够对人类生活产生巨大作用
和改变的理论的。爱因斯坦通过建立一个关于时间和空间的模型,为以后人们*
终理解为什么恒星会发光、为什么电动机和发动机能够工作做了铺垫,*终他的
理论也为所有现代物理理论提供了坚实的基础。我们也希望这本书能够对大家有
一些启发,引起大家的思考。物理本身并不存在任何问题:我们在本书中将会逐
步看到爱因斯坦的理论已经发展得相当完善了,而且他的理论得到了很多实验数
据的支持。然而我们必须强调的是,总有一天爱因斯坦的理论必然会让位于一个
比它能更准确解释大自然的理论。在科学世界里,并没有什么永恒的真理,有的
只是那些现在还没有被证明是错误的观点。我们*多只能说,爱因斯坦的理论到
目前为止还是正确的。相反我们所说的不断思考是科学迫使我们去考量大自然的
方式。不管是科学家还是一般人,每个人都有自己的直觉和感受,我们都从每天
的生活当中推断出各种各样的结论。如果将我们日常生活中观察的结果放在科学
的精准而不带感情的目光下检验,我们常常会发现大自然在我们的直观感受中制
造了一些混沌。随着本书中讨论的不断深入,我们会发现当所有的事物都以高速
运行时,我们关于时间和空间的常识将被抛弃,并且被一些意想不到而又十分优
雅的全新理论所取代。从中我们得到一个非常朴实而诚恳的教训:宇宙远比我们
的日常生活中能接触到的现象丰富许多。这也常常使科学家们对宇宙发出阵阵赞
叹。也许*让人感觉奇妙的是,新的物理理论充满了数学上的和谐与优雅。
虽然科学有时候看上去十分困难,但从其核心意义来说科学并不是一门复杂的学
问。甚至有人大胆地说,科学就是人们试图移除自己本身的偏见从而能更加客观
地看待整个世界的过程。也许他说的对又或不对,但不可否认的是科学对于我们
了解宇宙是如何运转的做出了极大的贡献。真正的难点在于我们是否能克服相信
常识的惯性。运用科学方法我们才能了解并接受大自然本来的模样,而不会受到
我们固有的偏见的影响。也正因为如此,我们才有了当今科技社会中所取得的种
种成就。简而言之,科学方法的确是行之有效的。
本书的前半部分,我们将致力于推导E=mc2这个著名的公式。这里“推导”的意思
是,我们将展示爱因斯坦是如何得到“能量等于质量乘以光速的平方”这样一个
结论的,正如公式本身所说的那样。如果我们稍稍对它做一番思考,可能会觉得
这是个非常奇怪的结论。也许人们*常见的能量是在运动中产生的,比如有人扔
出的一个板球恰巧飞向你的脸,当它打到你时你会觉得疼。这时一个物理学家会
说这是因为投手赋予了板球能量,而这种能量又在当你的脸阻挡住板球继续运动
的同时转化到你的脸上。质量则是衡量一个物体中所含物质的多少。一个板球比
一个乒乓球的质量大,但它又比一个行星的质量小。E=mc2这个公式要告诉我们的
是,就如同美元和欧元能互相兑换一样,质量和能量可以互相转换,它们之间的
兑换率则是光速的平方。那么当时爱因斯坦脑子里到底是有了怎样的奇思妙想才
能得出这样一个结论呢?而光速又是怎么把自己塞进这个关于质量和能量的关系
中的呢?本书中我们并不要求读者有任何专业科学知识,我们也尽可能地回避数
学。尽管这样,我们依然努力为所有的读者提供一个真正的科学解释(而不仅仅
是一种描述)。从这一点上来说,我们希望提供些新鲜的知识。
本书的后半段中,我们将去看看E=mc2是如何指引人类在理解大自然的道路上前行
。为什么星星会发光?为什么原子能比煤炭和石油更高效?“质量是什么?”这
个问题将带领我们走入现代粒子物理世界,让我们见识位于日内瓦的大型强子对
撞机,并寻找希格斯粒子,因为它或许能帮助我们揭开质量之源之谜。在本书的
结尾处,读者会看到爱因斯坦另一个惊人的发现,那便是万有引力其实是由于时
间和空间的结构本身特点而产生的,以至于得出“地球的公转是围绕着太阳做的
‘直线运动’”这种神奇的结论。

商品评价

  • 随笔这本书里确实把质能方程推出来了。用的方法极其简单,比维基里的推导还简单,有小学数学基础的读者都能看懂。而且推导的思路相当清晰,先是在读者脑袋里重塑一个全新的爱因斯坦的时空慨念,然后在这个时空里求动量矢量的大小,用闵可夫斯基的距离方程,加加减减,然后求求近似…
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