《狹義與廣義相對論淺說》——愛神不是丘比特助泽,是愛因斯坦啰扛。

愛因斯坦(網(wǎng)圖 侵刪)

愛因斯坦寫這本書的目的就是讓大眾了解深奧的《相對論》,所以已經(jīng)是很基礎的級別嗡贺,省略了很多復雜的數(shù)學論證隐解。看完之后诫睬,發(fā)現(xiàn)高中物理課本參考的就是這本書煞茫,例子都是一樣的(估計是編書的想不出其他像愛因斯坦想出的這么完美的思想實驗。)還有摄凡,我的高數(shù)续徽、線代、光學的東西忘的差不多了……囧

在不了解《相對論》的情況下亲澡,大多數(shù)人就感覺這東西很神秘钦扭,能操控時間,回到過去床绪,改變過去等等客情,其實這都是被電影和無良紀錄片導演忽悠了其弊。在看完《愛因斯坦傳》和他的這本《狹義與廣義相對論淺說》之后,我對愛因斯坦有了一個新的認識:他不僅僅是一位偉大的理論物理學家膀斋,更是一位偉大的思想家梭伐,偉大的人!(腦子是真的好使仰担!怪不得死后被腦殘粉惦記糊识。)

按照章節(jié)來說本書分為三部分——狹義相對論,廣義相對論摔蓝,愛因斯坦對宇宙的思考技掏。

狹義相對論

這是大家最津津樂道的理論,也是讓愛因斯坦成名的理論项鬼。歷史太長,我們往往能記住的只是明確的節(jié)點劲阎,比如這個——愛因斯坦提出了狹義相對論绘盟。但是歷史都是漸進的,當時的環(huán)境是:光學和電動力學的快速發(fā)展悯仙。這部分的快速發(fā)展龄毡,有很多現(xiàn)象經(jīng)典物理學已經(jīng)無法解釋。所以锡垄,經(jīng)典物理學的大廈不是要被填充沦零,而是即將傾倒。相對論呼之欲出货岭,愛因斯坦就是一個先驅者的角色路操。

當然,我也認為這是他最牛逼的階段千贯,因為那時候的愛因斯坦不是特別信任數(shù)學工具屯仗,某種程度上說狹義相對論的出現(xiàn),是完全靠愛因斯坦的思考和思想實驗推導出來的搔谴。(這里的不依靠數(shù)學工具意思不是完全不依靠魁袜,數(shù)學是頭腦的延伸,有些理論物理學家完全依賴數(shù)學敦第,但是愛因斯坦那時候不是這種理論物理學家峰弹。)

《狹義相對論》的重要結論我認為太多了,不過可以挑出幾個令人印象深刻的:

1.根據(jù)簡單事實發(fā)現(xiàn)伽利略坐標系的局限性:
慣性定律如果考慮到旋轉芜果,就會出現(xiàn)了漏洞(地球自轉與慣性定律假設的矛盾)鞠呈。

2.在光傳播定律與相對性原理的矛盾中,假設了光速不變师幕,從而確立了狹義相對論粟按。這里的成果就有著名的“洛倫茲變換”(時-空變換):
推導的過程就省了诬滩,這里的數(shù)學推導有高中數(shù)學知識就夠了,重要的是思維灭将!思維疼鸟!思維!其中的參照系的不斷轉換絕對會繞暈你庙曙,這也是我說愛因斯坦牛逼的原因空镜,(開局啥都沒有,全靠一顆腦子0破印)
還有這里發(fā)現(xiàn)了一個有意思的地方:正如《愛因斯坦傳》中闡述的吴攒,愛因斯坦一生都愛簡單的公式或原理,所以在光速不變原理和相對性原理的選擇中砂蔽,他選擇的前者洼怔,因為前者比較簡單。(純屬個人瞎猜W蠹荨)

3.第三點就是著名的能量方程——E= mc2 :
這個其實是對洛倫茲變換推導出的方程進行變換镣隶,展開,再加上實際情況(物體速度v遠小于光速c)的條件后诡右,僅剩的式子安岂。(沒學線代的就白瞎了,雖然我學了帆吻,但也白瞎了……)

廣義相對論

廣義相對論的提出域那,表面上看起來像是愛因斯坦推翻了自己的狹義相對論,不過愛因斯坦自己解釋說:狹義相對論對于廣義相對論猜煮,就相當于經(jīng)典物理對于狹義相對論次员,是一種包含與被包含的關系,是更大的定理下的一種特殊情況王带。我們在做物理題的時候翠肘,也會忽略很多因素,比如不考慮空氣摩擦辫秧,在一種“特殊情況”下完成物體根據(jù)慣性定律所做的運動束倍,這就是一種經(jīng)典物理學的“特殊情況”。

廣義相對論解釋了很多經(jīng)典物理學解釋不了的現(xiàn)象:
比如水星繞日的軌跡不是固定的橢圓盟戏。根據(jù)廣義相對論的計算結果绪妹,和水星每周期的偏差度數(shù)完美匹配。

之后進行的在日全食情況下柿究,觀測遙遠恒星所發(fā)的光線在經(jīng)過太陽時會發(fā)生彎曲的實驗邮旷,也證明了廣義相對論的正確性。

(寫這么點蝇摸,是因為我有些懵逼婶肩,如果說狹義相對論我還可以跟著數(shù)學推導的路子走办陷,愛因斯坦在廣義相對論這里基本全是思辨,愛因斯坦的思維的跳躍性真的是太大了律歼,能看懂是能看懂民镜,但是合上書自己印象最深刻的就是本部分的第一段。)

對宇宙的思考

愛因斯坦這里討論的险毁,主要是宇宙結構的問題制圈。
在思考方式中,采取了升維的方法畔况,即先分析我們可以抽象想象出來的二維宇宙鲸鹦,想象二維生物在二維宇宙對三維宇宙的想象,然后推廣到我們自己:在三維宇宙想象四維宇宙跷跪。

當然馋嗜,這是巨難的!吵瞻!因為人類是無法想象自己沒有見過的東西的嵌戈!所以說數(shù)學是一個很神奇的東西,你想象不出來具象听皿,但是可以通過數(shù)學來“思考”,人生后半階段的愛因斯坦非常鐘情和信賴數(shù)學工具(好好學數(shù)學宽档,人類最偉大的發(fā)明N疽獭)。

通過廣義相對論吗冤,愛因斯坦做了一個大膽的猜測:我們的宇宙是一個有限無界的宇宙又厉。
可能很難理解,舉個例子:對于一維生物椎瘟,一個圓就是一個有限但是無界的宇宙覆致。(想到了阿西莫夫的《銀河帝國·基地》中那句經(jīng)典的“圓沒有端點!”)對于二維生物肺蔚,一個球面就是一個有限但是無界的宇宙煌妈。對于三維生物的宇宙,愛因斯坦舉例說它像一個變形蟲宣羊,恕我愚鈍璧诵,推不出來他是怎么得到的……不過當然,我們的宇宙愛因斯坦推斷也是有限無界的仇冯,還用二維生物的測量他們世界的方法之宿,推出了我們宇宙的半徑公式,就不給大家寫出來添堵了苛坚。

至此比被,這本書我能記得住的東西就寫完了色难。

總的來說,這本書挺好的等缀,讓你有重回大學學數(shù)學的沖動(哈哈哈枷莉,順便說一句:高斯是神!)项滑。
作為一個現(xiàn)代人依沮,是應該知道這些知識的,可能你沒有像愛因斯坦那樣的頭腦枪狂,但是在未來危喉,我們作為一個宇宙人,一個屬于宇宙州疾,不是屬于地球的種族辜限,這可以是一個引子,讓我們知道:我們的征途严蓖!是星辰大海1〉铡!颗胡!

(看完這本書和《愛因斯坦傳》毫深,再去看諾蘭的《星際穿越》,就會發(fā)現(xiàn)有很多有意思的地方~)

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