科学声音-物理之美套装:《时间的形状：相对论史话》+《柔软的宇宙：相对论外传》 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

 1，喜马拉雅FM、蜻蜓FM、网易云热门主播——科学声音组织成员：科学有故事@汪洁 科学史评话@吴京平，一段堪比好莱坞大片的科学史话，一个神奇的物理世界。跟随作者，你将进入浩瀚的宇宙，去体会一种由科学带来的震撼。

   2，《时间的形状：相对论史话》，从理论的角度，展现科学之美、物理之美，黑洞、虫洞、引力波、时间旅行、宇宙起点……  当种种匪夷所思的物理学知识和你迎面相遇，你的世界再也不是原来的那个世界。

   3，《柔软的宇宙：相对论外传》，从科学家的角度，展现人类智慧之美。拉普拉斯、爱因斯坦、朗之万、霍金……一个个光辉闪耀的名字，当揭开神秘面纱和闪耀光环，你会发现，科学家并非生活在真空中，每一个科学发现都和时代背景密切相关。当一次次命运的转折点来临，他们也和普通人一样，面对诸多颠沛流离和人生困惑。当一次次科学发现被揭开，是那么的反复曲折历程坎坷。

   4，这两本书互相补充、互相解释，从两个不同的角度展现了科学之美、物理之美、相对论这一伟大理论之美。

 内容简介

《时间的形状：相对论史话》：这是一本很有趣的科普书。跟随作者，你可以进入爱因斯坦的梦境，坐在牛顿老师的课堂，来到星光实验的现场……*近距离接触科学的真相。本书上部（前五章）和大家一起回顾物理学走过的坎坷历史，这段历史的精彩程度不亚于任何一段战争史。在伽利略、牛顿等纷纷谢幕之后，超级爱因斯坦闪亮登场。他就像一位横空出世的大侠，无门无派，但出手即震惊天下，他的绝招就是“相对论”。*后四章是本书的下部，下部比上部更精彩，结构更宏大，故事更神奇，真相更惊人。在下部中，作者细致地剖析时空的真相，带你领略神奇的四维时空奇景，了解整个宇宙的图景，再回到原子的深处见识不可思议的微观世界，*后看一看当下物理学的*进展——万物理论。

《柔软的宇宙：相对论外传》：这是一段跨越两百年的科学探索史，从拿破仑时代一直到二十一世纪，讲述了相对论的诞生以及在相对论的思想下发展起来的一系列学科。在吴京平老师风趣幽默的叙述中，在一步一步了解“柔软的宇宙”和“弯曲时空”的奇妙过程中，我们有幸与大师相伴而行。

人类从天圆地方的世界中心观，到认识到我们不过是宇宙中的一粒微尘，这中间，经历了怎样的坎坷历程？大爆炸宇宙学、黑洞、虫洞、引力波这些匪夷所思的物理学知识，是如何一步步发展并被验证的？牛顿、爱因斯坦、朗之万、霍金，这些天才的大脑，是如何一步步发现驾驭宇宙的基本力量，苦苦寻找人类社会未来答案的？在这本书中，所有你意料之中和意料之外的认知，都会以一个全新的方式呈现。看完这本书，你会发现，人类的科学认知探索历程，是一个让人“三观尽毁”、脑洞大开的历程。你的世界，将因这本书而颠覆。

显示部分信息作者简介

汪洁，科普作家，文津图书奖得主。科学声音组织成员，兼任中科院上海天文台“天之文系列科普讲坛” 讲者，上海天文博物馆首席志愿者讲解员，浙江省科技馆“科学脱口秀”讲者，“万有青年大烩”讲者，喜马拉雅、蜻蜓、网易等电台热门主播，受众无数，主播的专辑《星空的琴弦》《科幻世界漫游指南》《时间的形状》《寻找外星人的科学》等广受欢迎。

吴京平，北京人，生于军工科研大院，玩着天文望远镜听着相声评书长大，做过广告公司的美术总监，干过资深人机交互设计师，现为专职科普作家，全国首档科学秀主播，科学声音组织成员。在中国科技馆、上海天文馆等全国各科技馆举行的讲座极受欢迎。在喜玛拉雅、蜻蜓、网易云音乐等以“科学史评话”为名开播专辑《行星传奇》《地球的刻度》《物种起源》《量子力学外传》《伟大的试验》《宇宙大爆炸》等，单辑收听量均在百万以上。目　　录

《时间的形状》目录

 

序／001

前言／003

 

章　不得不说的废话

关于相对论的谣言粉碎机／002

你必须了解的四个概念／003

 

第二章　伽利略和牛顿的世界

相对性原理／010

伽利略变换式／016

史上牛炼金术士牛顿／021

牛顿的绝对运动观／023

牛顿水桶实验中的绝对时空观／026

 

第三章　光的速度

伽利略吹响冲锋号／032

光速测量大赛／035

惊人的发现／038

科学史上成功的失败／041

 

第四章　爱因斯坦和狭义相对论

两朵乌云／048

登场／050

个原理：光速不变／052

第二个原理：物理规律不变／055

环球快车谋杀案／058

同时性的相对性／065

时间会膨胀／068

空间会收缩 ／079

速度合成／083

质速神剑／086

光速极限／089

质能奇迹／092

四个搞脑子问题／095

 

第五章　广义相对论的宇宙

爱因斯坦的不满／100

生死重量／103

等效原理／110

太空大圆盘／114

时空弯曲／121

引力的本质／125

水星轨道之谜／131

星光实验／133

没见过这么黑的洞／137

从黑洞到虫洞／143

压轴大戏／145

 

第六章　时空那点事

时空中的运动／152

四维时空／157

时间旅行／158

星际殖民／167

星际贸易／173

 

第七章　再谈四维时空

宇宙时空的图景／178

神奇的四维／189

第八章　上帝的判决

上帝玩不玩骰子？／200

美剧《生活大爆炸》／201

要命的双缝／202

玻尔的上帝／208

EPR实验／214

宇宙大法官／216

上帝的判决／219

万物理论／223

 

第九章　宇宙是一首交响乐

万物皆空唯有音乐／226

击碎原子／228

宇宙中的四种“力”／235

超弦理论／237

伟大的设计／240

 

《柔软的宇宙》目录

第1章　见证奇迹的时刻／004

第2章　以太？／016

第3章　一代宗师／025

第4章　电气时代／037

第5章　收缩假设／045

第6章　两朵乌云／055

第7章　物理学的奇迹年／064

第8章　双生子佯谬／078

第9章　第五公设／090

第10章　弯曲的时空／102

第11章　宇宙常数／113

第12章　开天眼／122

第13章　核火球／140

第14章　大耳朵的发现／155

第15章　黑洞不黑／168

第16章　星际穿越／180

第17章　暴胀／191

第18章　玩自爆的小偷／202

第19章　黑暗的心／213

第20章　时空涟漪／222

第21章　时间去哪儿了／233family:宋体;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>神奇的四维／189显示部分信息前　　言

我希望这是一本很有趣的书。我认为这本书与传统科普书大的差别在于，它更像是一本茶余饭后的休闲书，或是一本有点意思的小说。在这本书里，你会看到很多天马行空般的小故事。牛顿带着 Tom和 Jerry 来到一个大水桶里面，观看神奇的水面凹陷；爱因斯坦化身大警长，先是调查了一起环球快车谋杀案，然后又要奔赴云霄电梯处理可怕的超级炸弹，后又在太空中建造了一个超级大圆盘以展示他那神奇的时空观。虽然这一切看上去不像是正经八百的科普，但我可以很负责任地说，故事里包含的都是些很靠谱的科学真相。很多科学真相用“不可思议”来形容是一点都不过分的，你平常之所以感受不到物理学的神奇，那是因为没有人告诉你很多看似普通的物理现象背后的故事。现在的高中生都会在实验室做一个观察光的双缝干涉图像的实验，这是一个普通得不能再普通的高中光学实验，可是却没有人告诉他们这个实验背后隐藏着的惊天大秘密，这个秘密足以撼动以爱因斯坦为代表的一代科学家苦苦建立起来的物理学信仰。一个简单的光学实验，如果你了解了它藏在深处的本质，会惊讶地发现：这个世界不再是我们头脑中原来的那个世界了，我们头脑中很多朴素的哲学观念，例如物质决定意识、原因决定结果等等，都将受到空前猛烈的冲击。而且，我确确实实是在讲科学，不是在讲神学或者宣扬神秘主义。

我的这本书大致可分为上下两部分。前五章和大家一起回顾物理学走过的四百多年坎坷历程，这段历史中的悬念，其精彩程度不亚于任何一段战争史，因为物理学的发展本身就是一部精彩的好莱坞悬疑大片。在伽利略、牛顿等纷纷谢幕之后，我们的超级爱因斯坦闪亮登场，而他成为我们的主角的时候不过 26 岁。他就像是一个横空出世的大侠，无门无派，但是一出手就让天下震惊，他的绝招就是“相对论”。后四章是本书的下部，故事更神奇，真相更惊人。在下部中，我将帮你细致地剖析时空真相，带你领略神奇的四维时空奇景。我们先一起去了解整个宇宙时间光锥的图景，再回到原子的深处见识一下不可思议的微观世界，后看一看当下物理学的新进展—万物理论。你只要随便记住其中的一两段，就能让你在平时和朋友们的吃饭聊天中大放异彩，只是要当心别聊得兴起忘了吃菜，不要发生总是发生在笔者身上的悲剧：话讲完了，菜也被别人吃光了。

看完这本书，也许你对这个世界的看法会大大改观。潮起潮落，斗转星移，这些平常司空见惯的大自然现象在你眼里会突然产生完全不一样的意义。当你晚上抬头仰望星空，看着夜空中的皓月星辰，宇宙在你眼里将会换一番景象，过去的宇宙观一去不复返，一个崭新的宇宙观将在你的头脑中建立起来。

自小到大，你可能一直会有这样的疑问：

时间到底是什么东西？

我们能跨越未来吗？

我们能回到过去吗？

光到底是什么东西？

宇宙到底长什么样？有大小吗？有生死吗？

我们能像星际迷航一样穿梭在银河系吗？

这个世界的物质到底是由什么构成的？

物质可以无限分割吗？

……

这些令人不可思议的问题，科学家到底是如何找到答案的？

看完这本书，或许你将对以上这些问题不再感到疑惑，说不定，你还可以很自信地为你的亲朋好友解答他们心中同样的疑惑。

所有这一切，都要从爱因斯坦发现的相对论开始讲起。这的的确确是一个伟大的理论，这是 20 世纪人类对这个宇宙秘密深刻的一次发现。你可能还是在茫然地看着我：“我听说过相对论，可是它跟我们的日常生活有关系吗？”

当然是有关系的。比如，GPS 导航系统现在已经是一个常用设备，我估计很多读者都有一个车载的，或者手机里面就有一个。知道吗？如果没有相对论，那么这玩意可就会出大问题。因为根据相对论，卫星上的时钟会比地面上的时钟走得快，每天大约快 38 微秒（0.000038 秒）。这个时钟的快慢并不是因为计时器精度不够造成的，而是因为卫星上的时间真的变快了。你设想一下，如果人类没有掌握相对论的知识，那么就不会知道发射到天上的卫星哪怕用再精确的计时工具计时，也不可能消除这个误差。你千万不要小看这似乎微不足道的 38 微秒，如果不校正的话，那么 GPS 导航系统每天积累的误差将超过10 千米（当然这个误差是垂直方向上的，不是水平方向上的），如果美军用这个来导航导弹的话，那麻烦可就大了。因此在 GPS 卫星发射前，要先把其时钟的走动频率调慢 100 亿分之 4.465 ，把 10.23 兆赫调为 10.22999999543 兆赫，这些数字全靠相对论才能精确地计算出来。

“神奇！”你大概会惊呼一声，“相对论原来就是这个啊。 ”哦不，这并不代表相对论，卫星上的时间变快只不过是相对论无数推论中的一个，我们通过相对论可以精确地计算出卫星上时钟和地面上时钟的误差到底是多少。相对论还有很多很多推论，小到推测水星的运行轨道、发生日全食时星星的位置，大到可以推演太阳的过去与未来，甚至宇宙的过去与未来。

“神奇！”你再次惊呼一声，“不过你越说越玄乎了，我还是有点不信。你先别说得那么远，你前面说啥来着？时间本身变慢了？这个太让我难以理解了。在我眼里时间本身是匀速流逝的，我们感受的所谓快慢无非是我们自己的感觉在变化，即便是你的表和我的表走时不准那也不是时间本身不准，而是我们的手表精度不够造成的。中午 12点整开饭，对任何

人来说都是 12 点整开饭，这是一个客观事实，不会因为我们用的是一块真的劳力士还是一块山寨劳力士而改变。”坦诚地说，我非常理解你的这种想法，并且我还要恭喜你，你的这个思想和伟大的牛顿是一模一样的。但非常遗憾，这个想法错了，真的错了。

相对论是研究时间、空间、运动这三者关系的理论体系的总称，它是这一百多年来人类伟大的两个理论之一，诺贝尔物理学奖是不足以来评价相对论的伟大的。如果上帝真的存在，那么过去他说：“人类一思考，上帝就发笑。”相对论之后，他改口了：“人类一思考，上帝就发慌。”

我们对相对论的误解实在是太多了。大多数人都觉得相对论很神秘、很深奥，是大科学家才能理解的东西。这种误解来源于一个广为流传的关于相对论有多难懂的故事，说的是一个记者问天文学家爱丁顿：“听说全世界总共只有三个人能懂爱因斯坦的相对论，您是其中之一，是不是这样？”爱丁顿一时沉默了，正当记者以为爱丁顿要反驳的时候，没想到爱丁顿说：“我在想另外两个人是谁。 ”我估计当时这个记者就震惊了。不管这个故事是真是假，总之给我们的一个印象就是相对论很难懂。但是大家千万不要忘了，这个故事发生在一百多年前的1906年，那时候相对论刚刚被爱因斯坦用严谨的数学语言描述出来，对那个时代的人来说确实是很难理解的。不要说相对论了，你想象一下如果你回到乾隆年间，对大知识分子纪晓岚说随便找一个三角形的东西，把三只角割下来拼在一起，不多不少，总是恰好能拼出直直的一条边。

 

【图0-1】把三角形的石桌的三个角割下来拼在一起，必定可以得到一条直边

铁齿铜牙的纪晓岚一开始肯定不信你，当他真的去找一些三角形的物件来验证，发现完全正确，即便是我们的大知识分子纪晓岚也会表示很神奇。但要是在现代，随便找一个初中生都能给你证明三角形的内角和是180度，他会告诉你这是一个很简单的几何常识。

同样，相对论的一些基本原理和概念对我们现代人来说，也一点都不高深，不神秘，很好懂，关键在于你是不是愿意听我娓娓道来。

在正式开始我的叙述之前，我很想把我刚刚在网上看到的一则新闻讲给大家听。当然，你也可以直接跳过这部分从章开始看起，并不会影响你对本书的理解。

搜狐新闻报道：

今年60岁的黄其德是宁乡县金洲乡箭楼村一名地道的农民。这位只有高中学历的农民，在对爱因斯坦的相对论进行了二十多年的独立研究后，对这一著名理论产生了质疑和挑战，并做出了近30万字的论述，引起了有关专家学者的关注。

“世界文明的异化和倒退，人类社会伦理的堕落，虽然不能说完全是相对论的责任，但也是重要的原因之一。”在研讨会上表达对爱因斯坦相对论学说的深恶痛绝时，60岁的农民黄其德表情严肃，一字一顿。

黄伯伯在他的《爱因斯坦相对论在科学和哲学上对人类思维的扭曲》一文中写道：“我做过粗略的调查：理科大学生知道相对论的，100个人中不到1个，约占 0.3%，而认定相对论无比深邃高明的却占99.5%；理科大学教授中知道相对论的不到2%，也几乎都认可并崇奉相对论；社会上一般知识分子中知道相对论的约占百万分之一，几乎无不崇奉相对论！这个数据说明了什么？首先说明地球人类崇奉相对论是由虚荣心支配着的极端盲目的效应。”

※他还写道：“我保证，只要有高中学历，都可以大致听懂我的论文，并取得评论相对论的有把握发言权。认识到爱因斯坦相对论是一个伪科学大骗局。”

前言结束之前，让我借黄伯伯的文风写下：

我保证，只要有高中学历，都可以大致看懂本书，并取得评论黄伯伯奇文的有把握的发言权，认识到爱因斯坦的相对论足以让上帝对渺小的人类产生敬畏。作为人类的一分子，我以此感到深深的自豪！

 

 

 

 

《柔软的宇宙》后记

 

与大师为伴

这本书讲述了一段跨越两百年的物理学史，这是一个让人“三观尽毁”、脑洞大开的探索历程。

在一步一步了解“柔软的宇宙”和“弯曲时空”的奇妙过程中，我们有幸与大师相伴而行。对这段历程，我有自己偏爱的观察角度。个角度是——科学家并非生活在真空中，伟大的发现不是科学家们开脑洞开出来的，每个科学发现都要放到历史大背景中去审视。比如热力学的发展与蒸汽机大规模应用关系密切，电磁学与第二次工业革命以及电气时代的到来密不可分。

1879爱因斯坦出生在德国小城乌尔姆，同年，电学宗师麦克斯韦在英国去世，时间上的巧合颇有点交接班的意味。麦克斯韦去世前一天，美国的爱迪生递交了实用灯泡的专利申请，爱因斯坦的父亲也将与灯泡结下不解之缘。你感觉到了吗？历史总是把千般线索巧妙安排。

至于第二个角度，那就是——科学家也是人，他们也有七情六欲，也有喜怒哀乐，也有错综复杂的人际关系。有人的地方就有江湖，这话说得一点儿不假。你能想到吗？爱因斯坦上大学时经常翘课，而且他是奉子成婚。请不要责怪我太过八卦。他们与我们一样，是活生生的普通人。当世界大战来临之时，他们是各为其主呢？还是捍卫人类的良知与底线呢？科学家们展现出了与丰富的人性侧面。

了解科学知识固然很重要，但这些科学家群体或许更值得我们关注。有人早已故去，有人远在万里之外。虽然他们与我们不在同一个时空，但我们读他们的故事，不就相当于穿越时空，与他们为伴吗？能与大师为伴，是多过瘾的事儿啊！

什么是科学？

“科学”二字本是名词，字面原意就是“分科之学”。在我国，科学经常被当做形容词使用。人们总是说，“XXX不科学”，这时候“科学”已经成了正确与优化的代名词，但是人们对于科学本身的含义却未必清楚。到底什么才是科学呢？人们往往会把自己认为正确的观点统统成为“科学”。这时的科学，就是狭义的科学。

凡是能被科学讨论的，必须是可以测量的。伽利略做斜面滚落实验，连续测量了上千次之多，比萨斜塔上的自由落体实验更是个广为流传的科学故事。尽管伽利略做没做过这个实验现在存疑，是不是在比萨斜塔做的也存疑。至少是在伽利略他们这一代人手里，科学从哲学中分离出来，后逐步发展成了现代科学体系。

为什么要读科学史

科学史从某种程度上说就是人类的“认知史”。我们一开始是怎么看待这个事物的，是什么原因造成了对这个事物的重新认识，人类的知识是如何一点点累进的，都可以通过科学史得到了解。人类的认知历程是个非常曲折而又充满悬念的过程，听过我音频广播的朋友恐怕会记得我常说的一句话，叫做“按下葫芦起了瓢”。科学发现的历程就是如此，老问题解决了，新问题又冒出来了，既有山重水复疑无路，也有柳暗花明又一村。真如破案一般需要层层抽丝剥茧，考验的是人类的耐心和洞见。就在不断解决问题的过程中，人类一步步向前发展，社会也在一点一滴进步。

人类的历程就像无尽的远征，研读一段历史就好比偶尔回过头去，看看身后那一串长长的脚印。已经走了这么远了！原来走了好多弯路啊！我们不由得生出感慨。是啊，我们走了这么远了，但前头的路还长着呢……

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第14章　大耳朵的发现

黑洞够不够黑，这的确是个问题！令大家大跌眼镜的是，这个黑洞居然会辐射粒子。让我们回到上世纪六十年代来回望一下那段脑洞大开的研究史吧！

因为微波背景辐射被找到了，这是很明显的证据。伽莫夫他们提出的大爆炸学说现在已经在风头上压过了稳恒态宇宙模型，但是霍伊尔还是不相信这个理论的，一度曾经有所动摇，但他后来又反水了，提出了新的稳恒态模型。不过大家对他的理论已经普遍兴趣不大了，当年那个崇拜他的超级粉丝霍金（图14-9）也已经长大成人。他打算报考霍伊尔的研究生，但是很遗憾，霍伊尔的学生太多，就把霍金调剂给了另外一位老师丹尼斯·夏玛。霍金这孩子很聪明，十七岁考进了牛津大学，还当上了赛艇队的舵手，是个风华正茂，才智出众的年轻人。可是，在牛津的后一年里，他开始变得笨拙，时常摔跤，人们注意到，这个学生身体出现了问题。

在考入剑桥大学之后，他的身体越来越差，讲话开始含混不清。父母带他去

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