《狭义与广义相对论浅说》——爱神不是丘比特,是爱因斯坦。

爱因斯坦(网图 侵删)

爱因斯坦写这本书的目的就是让大众了解深奥的《相对论》,所以已经是很基础的级别,省略了很多复杂的数学论证。看完之后,发现高中物理课本参考的就是这本书,例子都是一样的(估计是编书的想不出其他像爱因斯坦想出的这么完美的思想实验。)还有,我的高数、线代、光学的东西忘的差不多了……囧

在不了解《相对论》的情况下,大多数人就感觉这东西很神秘,能操控时间,回到过去,改变过去等等,其实这都是被电影和无良纪录片导演忽悠了。在看完《爱因斯坦传》和他的这本《狭义与广义相对论浅说》之后,我对爱因斯坦有了一个新的认识:他不仅仅是一位伟大的理论物理学家,更是一位伟大的思想家,伟大的人!(脑子是真的好使!怪不得死后被脑残粉惦记。)

按照章节来说本书分为三部分——狭义相对论,广义相对论,爱因斯坦对宇宙的思考。

狭义相对论

这是大家最津津乐道的理论,也是让爱因斯坦成名的理论。历史太长,我们往往能记住的只是明确的节点,比如这个——爱因斯坦提出了狭义相对论。但是历史都是渐进的,当时的环境是:光学和电动力学的快速发展。这部分的快速发展,有很多现象经典物理学已经无法解释。所以,经典物理学的大厦不是要被填充,而是即将倾倒。相对论呼之欲出,爱因斯坦就是一个先驱者的角色。

当然,我也认为这是他最牛逼的阶段,因为那时候的爱因斯坦不是特别信任数学工具,某种程度上说狭义相对论的出现,是完全靠爱因斯坦的思考和思想实验推导出来的。(这里的不依靠数学工具意思不是完全不依靠,数学是头脑的延伸,有些理论物理学家完全依赖数学,但是爱因斯坦那时候不是这种理论物理学家。)

《狭义相对论》的重要结论我认为太多了,不过可以挑出几个令人印象深刻的:

1.根据简单事实发现伽利略坐标系的局限性:
惯性定律如果考虑到旋转,就会出现了漏洞(地球自转与惯性定律假设的矛盾)。

2.在光传播定律与相对性原理的矛盾中,假设了光速不变,从而确立了狭义相对论。这里的成果就有著名的“洛伦兹变换”(时-空变换):
推导的过程就省了,这里的数学推导有高中数学知识就够了,重要的是思维!思维!思维!其中的参照系的不断转换绝对会绕晕你,这也是我说爱因斯坦牛逼的原因,(开局啥都没有,全靠一颗脑子!)
还有这里发现了一个有意思的地方:正如《爱因斯坦传》中阐述的,爱因斯坦一生都爱简单的公式或原理,所以在光速不变原理和相对性原理的选择中,他选择的前者,因为前者比较简单。(纯属个人瞎猜!)

3.第三点就是著名的能量方程——E= mc² :
这个其实是对洛伦兹变换推导出的方程进行变换,展开,再加上实际情况(物体速度v远小于光速c)的条件后,仅剩的式子。(没学线代的就白瞎了,虽然我学了,但也白瞎了……)

广义相对论

广义相对论的提出,表面上看起来像是爱因斯坦推翻了自己的狭义相对论,不过爱因斯坦自己解释说:狭义相对论对于广义相对论,就相当于经典物理对于狭义相对论,是一种包含与被包含的关系,是更大的定理下的一种特殊情况。我们在做物理题的时候,也会忽略很多因素,比如不考虑空气摩擦,在一种“特殊情况”下完成物体根据惯性定律所做的运动,这就是一种经典物理学的“特殊情况”。

广义相对论解释了很多经典物理学解释不了的现象:
比如水星绕日的轨迹不是固定的椭圆。根据广义相对论的计算结果,和水星每周期的偏差度数完美匹配。

之后进行的在日全食情况下,观测遥远恒星所发的光线在经过太阳时会发生弯曲的实验,也证明了广义相对论的正确性。

(写这么点,是因为我有些懵逼,如果说狭义相对论我还可以跟着数学推导的路子走,爱因斯坦在广义相对论这里基本全是思辨,爱因斯坦的思维的跳跃性真的是太大了,能看懂是能看懂,但是合上书自己印象最深刻的就是本部分的第一段。)

对宇宙的思考

爱因斯坦这里讨论的,主要是宇宙结构的问题。
在思考方式中,采取了升维的方法,即先分析我们可以抽象想象出来的二维宇宙,想象二维生物在二维宇宙对三维宇宙的想象,然后推广到我们自己:在三维宇宙想象四维宇宙。

当然,这是巨难的!!因为人类是无法想象自己没有见过的东西的!所以说数学是一个很神奇的东西,你想象不出来具象,但是可以通过数学来“思考”,人生后半阶段的爱因斯坦非常钟情和信赖数学工具(好好学数学,人类最伟大的发明!)。

通过广义相对论,爱因斯坦做了一个大胆的猜测:我们的宇宙是一个有限无界的宇宙。
可能很难理解,举个例子:对于一维生物,一个圆就是一个有限但是无界的宇宙。(想到了阿西莫夫的《银河帝国·基地》中那句经典的“圆没有端点!”)对于二维生物,一个球面就是一个有限但是无界的宇宙。对于三维生物的宇宙,爱因斯坦举例说它像一个变形虫,恕我愚钝,推不出来他是怎么得到的……不过当然,我们的宇宙爱因斯坦推断也是有限无界的,还用二维生物的测量他们世界的方法,推出了我们宇宙的半径公式,就不给大家写出来添堵了。

至此,这本书我能记得住的东西就写完了。

总的来说,这本书挺好的,让你有重回大学学数学的冲动(哈哈哈,顺便说一句:高斯是神!)。
作为一个现代人,是应该知道这些知识的,可能你没有像爱因斯坦那样的头脑,但是在未来,我们作为一个宇宙人,一个属于宇宙,不是属于地球的种族,这可以是一个引子,让我们知道:我们的征途!是星辰大海!!!

(看完这本书和《爱因斯坦传》,再去看诺兰的《星际穿越》,就会发现有很多有意思的地方~)

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 227,533评论 6 531
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 98,055评论 3 414
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 175,365评论 0 373
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 62,561评论 1 307
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 71,346评论 6 404
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 54,889评论 1 321
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 42,978评论 3 439
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 42,118评论 0 286
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 48,637评论 1 333
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 40,558评论 3 354
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 42,739评论 1 369
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 38,246评论 5 355
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 43,980评论 3 346
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 34,362评论 0 25
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 35,619评论 1 280
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 51,347评论 3 390
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 47,702评论 2 370