阿爾伯特·愛因斯坦所著的《相對(duì)論》是一部徹底顛覆經(jīng)典物理學(xué)觀念的創(chuàng)世之書。它否定了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。創(chuàng)立了關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論。
這是一部用智慧發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)建了宇宙新秩序的書。它揭示了宇宙所具有的超乎尋常的秘密:同時(shí)性和相對(duì)性,鐘慢和尺縮效應(yīng),水星的近日點(diǎn)異動(dòng),光譜紅移等。
這是一部為核物理、航天科學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)的書。其質(zhì)能公式E=mc2所示原子蘊(yùn)藏的巨大能量,在成為新興能源的同時(shí),也變成了懸在人類頭頂之上的達(dá)摩克利斯之劍。運(yùn)用這一理論所發(fā)現(xiàn)的黑洞和暗能量讓我們?cè)絹碓浇咏钪嫫鹪磁c終結(jié)的真相。
阿爾伯特·愛因斯坦《相對(duì)論》的提出是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的一次大飛躍,它建立在經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)之上,同時(shí)又徹底否定了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。廣義相對(duì)論開闊了人類的視野,使科學(xué)研究的范圍從微觀世界擴(kuò)大到無限大的宏觀世界。今天,相對(duì)論已成為原子能科學(xué)、航天及天文學(xué)的理論基礎(chǔ),被廣泛運(yùn)用于各種理論科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)之中。本書稿為《相對(duì)論》的全譯本,譯者盡力使文字通俗易懂。同時(shí),以原作為基礎(chǔ),結(jié)合當(dāng)下科學(xué)新進(jìn)展,添加了輔助閱讀短文和圖片,能夠更好的幫助讀者閱讀和理解《相對(duì)論》原作。
阿爾伯特·愛因斯坦(AlbertEinstein,1879—1955),德裔美籍物理學(xué)家、思想家和哲學(xué)家,現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人,近代最有影響的人物之一。他曾在德國(guó)、瑞士和美國(guó)工作,徹底改變了我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。他對(duì)自己所處時(shí)代的重大政治和社會(huì)問題持直言不諱的態(tài)度。雖然他是相對(duì)論之父,也是量子論的重要構(gòu)建者,但他總能抽出時(shí)間從事與其關(guān)系密切的政治活動(dòng)。
編譯者言
相對(duì)論簡(jiǎn)史(代序)
伯格曼說相對(duì)論
愛因斯坦的自述
第1章 狹義相對(duì)論
1.1 幾何命題的物理意義
1.2 坐標(biāo)系
1.3 經(jīng)典力學(xué)中的空間和時(shí)間
1.4 伽利略坐標(biāo)
1.5 相對(duì)性原理(狹義)
1.6 經(jīng)典力學(xué)中的速度相加定理
1.7 光的傳播定律與相對(duì)性原理的表面抵觸
1.8 物理學(xué)的時(shí)間觀
1.9 相對(duì)性的同時(shí)性
1.10 距離概念的相對(duì)性 編譯者言
相對(duì)論簡(jiǎn)史(代序)
伯格曼說相對(duì)論
愛因斯坦的自述
第1章 狹義相對(duì)論
1.1 幾何命題的物理意義
1.2 坐標(biāo)系
1.3 經(jīng)典力學(xué)中的空間和時(shí)間
1.4 伽利略坐標(biāo)
1.5 相對(duì)性原理(狹義)
1.6 經(jīng)典力學(xué)中的速度相加定理
1.7 光的傳播定律與相對(duì)性原理的表面抵觸
1.8 物理學(xué)的時(shí)間觀
1.9 相對(duì)性的同時(shí)性
1.10 距離概念的相對(duì)性
1.11 洛倫茲變換
1.12 量桿和鐘在運(yùn)動(dòng)時(shí)的行為
1.13 速度相加法則斐索實(shí)驗(yàn)
1.14 對(duì)相對(duì)論啟發(fā)作用的評(píng)估
1.15 一般相對(duì)論的普通結(jié)果
1.16 經(jīng)驗(yàn)和狹義相對(duì)論
1.17 閔可夫斯基四維空間
第2章 廣義相對(duì)論
2.1 狹義和廣義相對(duì)性原理
2.2 重力場(chǎng)
2.3 慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等是廣義相對(duì)性公設(shè)的論據(jù)
2.4 經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)有哪些不能令人滿意的方面
2.5 對(duì)廣義相對(duì)性原理的幾個(gè)推論
2.6 在旋轉(zhuǎn)的參考物體上鐘和量桿的行為
2.7 歐幾里得和非歐幾里得連續(xù)區(qū)域
2.8 高斯坐標(biāo)
2.9 狹義相對(duì)論的空間—時(shí)間連續(xù)區(qū)可當(dāng)作歐幾里得連續(xù)區(qū)
2.10 廣義相對(duì)論的空間—時(shí)間連續(xù)區(qū)不是歐幾里得連續(xù)區(qū)
2.11 廣義相對(duì)性原理的精確表述
2.12 以廣義相對(duì)性原理為基礎(chǔ)解決地心引力問題
第3章 對(duì)整個(gè)字宙的思考
3.1 在宇宙論中牛頓理論的困難
3.2 “有限”而“極大”的宇宙的可能
3.3 以廣義相對(duì)論為依據(jù)的空間結(jié)構(gòu)
3.4 對(duì)“以廣義相對(duì)論為依據(jù)的空間結(jié)構(gòu)”的補(bǔ)充
附錄
廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)證實(shí)
相對(duì)論與空間問題
什么是相對(duì)論
理論物理學(xué)的基礎(chǔ)
科學(xué)與文明
愛因斯坦生平大事年表
1.1幾何命題的物理意義歐幾里得幾何學(xué)的宏偉大廈,是閱讀該書的大多數(shù)讀者在學(xué)生時(shí)代就很熟悉的,在這建筑的高高的樓梯上,認(rèn)真的教師逼迫你們花了不知多少時(shí)間。對(duì)這座宏偉的大廈,你們的敬畏之心或許會(huì)多于熱愛之心。
憑著往昔的經(jīng)驗(yàn),如果有人說這門學(xué)科中的命題,哪怕是最冷僻的都是不真實(shí)的,你們一定會(huì)嗤之以鼻。但是,如果有人問:“既然這些命題是真實(shí)的,那么你們究竟是如何理解的呢?”或許你們這種理所當(dāng)然的驕傲態(tài)度就會(huì)馬上消失,F(xiàn)在,讓我們來考慮一下這個(gè)問題。
“平面”、“點(diǎn)”和“直線”之類的概念引發(fā)出了幾何學(xué),在大體上我們有確定的觀念和幾何學(xué)的一些簡(jiǎn)單命題(公理)相聯(lián)系,在這些觀念的影響下,我們傾向于把簡(jiǎn)單命題當(dāng)作“真理”接受下來。
然后以我們認(rèn)為的合乎邏輯的方法,即用我們不得不認(rèn)為是正當(dāng)?shù)倪壿嬐评磉^程,闡明其余的命題是公理的推論,也就是說這些命題已得到證明。于是,只要從公理中推導(dǎo)出的一個(gè)命題用的是公認(rèn)的方法,那么這個(gè)命題就是正確的(或是“真實(shí)的”)。這樣,各個(gè)幾何命題是否“真實(shí)”就歸結(jié)為公理是否“真實(shí)”?墒巧鲜鲎詈笠粋(gè)問題本身完全沒有意義,而且用幾何學(xué)的方法無法解答。我們難道要問“過兩點(diǎn)只有一條直線”是否真實(shí)?這當(dāng)然不能。我們只能說,幾何學(xué)研究的是稱之為“直線”的東西,它說明每一直線唯一確定的性質(zhì)是由該直線上的兩點(diǎn)來確定!罢鎸(shí)”這一概念有由該直線上的兩點(diǎn)來唯一確定的性質(zhì)。與純幾何的論點(diǎn)不相符的是,“真實(shí)”在習(xí)慣上是指與一個(gè)“實(shí)在的”客體相當(dāng)?shù)囊馑迹蝗欢鵁o論如何,幾何學(xué)并不涉及其中所包含的觀念與經(jīng)驗(yàn)客體之間的關(guān)系,而只是涉及這些觀念本身之間的邏輯聯(lián)系。
不難理解,我們不得不將這些幾何命題稱為“真理”。幾何觀念與自然界中具有正確形狀的客體相對(duì)應(yīng),而具有正確形狀的客體無疑是產(chǎn)生那些觀念的唯一原因。幾何學(xué)應(yīng)制止這一過程,以便使它的結(jié)構(gòu)獲得最大的邏輯一致性。例如,在我們的思想習(xí)慣中,通過一個(gè)可視為固定的物體上的兩點(diǎn)來測(cè)定“距離”的辦法是根深蒂固的。我們?cè)谟^察三個(gè)點(diǎn)位于一條直線時(shí),如果適當(dāng)?shù)剡x擇觀察位置,用一只眼睛觀測(cè),使三個(gè)點(diǎn)的視位置能夠相互重合,我們也認(rèn)為這三點(diǎn)位于同一直線。
如若依照我們的一向思維習(xí)慣,我們可以在歐幾里得幾何學(xué)中補(bǔ)充如下命題:在一個(gè)可視為固定的物體上的兩個(gè)點(diǎn)永遠(yuǎn)對(duì)應(yīng)于同一距離(直線間隔),而與該物體的位置發(fā)生的任何變化無關(guān),那么,歐幾里得幾何學(xué)的命題就可以歸結(jié)為關(guān)于所有固定物體的所有相對(duì)位置的命題。如此一來,幾何學(xué)就可以看作是物理學(xué)的一個(gè)分支,F(xiàn)在,對(duì)幾何命題是否是“真理”的問題,我們能夠提出合理的解釋。我們有理由問,對(duì)于與幾何觀念相聯(lián)系的那些真實(shí)的東西,這些命題是否已被滿足。用精確的術(shù)語來表達(dá),也可以這樣說:我們把具有此種意義的幾何命題的“真實(shí)性”理解為該幾何命題對(duì)于用圓規(guī)和直尺作圖的有效性。
當(dāng)然,以此斷定幾何命題的“真實(shí)性”,其基礎(chǔ)是不大完整的經(jīng)驗(yàn)。但我們目前暫且認(rèn)定這種“真實(shí)性”。然后在后一階段我們將會(huì)看到,這種“真實(shí)性”是有限的,那時(shí)再來討論這種有限性的范圍。
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