科學聲音-物理之美套裝:《時間的形狀：相對論史話》+《柔軟的宇宙：相對論外傳》 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

 1，喜馬拉雅FM、蜻蜓FM、網易雲熱門主播——科學聲音組織成員：科學有故事@汪潔 科學史評話@吳京平，一段堪比好萊塢大片的科學史話，一個神奇的物理世界。跟隨作者，你將進入浩瀚的宇宙，去體會一種由科學帶來的震撼。

   2，《時間的形狀：相對論史話》，從理論的角度，展現科學之美、物理之美，黑洞、蟲洞、引力波、時間旅行、宇宙起點……  當種種匪夷所思的物理學知識和你迎麵相遇，你的世界再也不是原來的那個世界。

   3，《柔軟的宇宙：相對論外傳》，從科學傢的角度，展現人類智慧之美。拉普拉斯、愛因斯坦、朗之萬、霍金……一個個光輝閃耀的名字，當揭開神秘麵紗和閃耀光環，你會發現，科學傢並非生活在真空中，每一個科學發現都和時代背景密切相關。當一次次命運的轉摺點來臨，他們也和普通人一樣，麵對諸多顛沛流離和人生睏惑。當一次次科學發現被揭開，是那麼的反復麯摺曆程坎坷。

   4，這兩本書互相補充、互相解釋，從兩個不同的角度展現瞭科學之美、物理之美、相對論這一偉大理論之美。

 內容簡介

《時間的形狀：相對論史話》：這是一本很有趣的科普書。跟隨作者，你可以進入愛因斯坦的夢境，坐在牛頓老師的課堂，來到星光實驗的現場……*近距離接觸科學的真相。本書上部（前五章）和大傢一起迴顧物理學走過的坎坷曆史，這段曆史的精彩程度不亞於任何一段戰爭史。在伽利略、牛頓等紛紛謝幕之後，超級愛因斯坦閃亮登場。他就像一位橫空齣世的大俠，無門無派，但齣手即震驚天下，他的絕招就是“相對論”。*後四章是本書的下部，下部比上部更精彩，結構更宏大，故事更神奇，真相更驚人。在下部中，作者細緻地剖析時空的真相，帶你領略神奇的四維時空奇景，瞭解整個宇宙的圖景，再迴到原子的深處見識不可思議的微觀世界，*後看一看當下物理學的*進展——萬物理論。

《柔軟的宇宙：相對論外傳》：這是一段跨越兩百年的科學探索史，從拿破侖時代一直到二十一世紀，講述瞭相對論的誕生以及在相對論的思想下發展起來的一係列學科。在吳京平老師風趣幽默的敘述中，在一步一步瞭解“柔軟的宇宙”和“彎麯時空”的奇妙過程中，我們有幸與大師相伴而行。

人類從天圓地方的世界中心觀，到認識到我們不過是宇宙中的一粒微塵，這中間，經曆瞭怎樣的坎坷曆程？大爆炸宇宙學、黑洞、蟲洞、引力波這些匪夷所思的物理學知識，是如何一步步發展並被驗證的？牛頓、愛因斯坦、朗之萬、霍金，這些天纔的大腦，是如何一步步發現駕馭宇宙的基本力量，苦苦尋找人類社會未來答案的？在這本書中，所有你意料之中和意料之外的認知，都會以一個全新的方式呈現。看完這本書，你會發現，人類的科學認知探索曆程，是一個讓人“三觀盡毀”、腦洞大開的曆程。你的世界，將因這本書而顛覆。

顯示部分信息作者簡介

汪潔，科普作傢，文津圖書奬得主。科學聲音組織成員，兼任中科院上海天文颱“天之文係列科普講壇” 講者，上海天文博物館首席誌願者講解員，浙江省科技館“科學脫口秀”講者，“萬有青年大燴”講者，喜馬拉雅、蜻蜓、網易等電颱熱門主播，受眾無數，主播的專輯《星空的琴弦》《科幻世界漫遊指南》《時間的形狀》《尋找外星人的科學》等廣受歡迎。

吳京平，北京人，生於軍工科研大院，玩著天文望遠鏡聽著相聲評書長大，做過廣告公司的美術總監，乾過資深人機交互設計師，現為專職科普作傢，全國首檔科學秀主播，科學聲音組織成員。在中國科技館、上海天文館等全國各科技館舉行的講座極受歡迎。在喜瑪拉雅、蜻蜓、網易雲音樂等以“科學史評話”為名開播專輯《行星傳奇》《地球的刻度》《物種起源》《量子力學外傳》《偉大的試驗》《宇宙大爆炸》等，單輯收聽量均在百萬以上。目　　錄

《時間的形狀》目錄

 

序／001

前言／003

 

章　不得不說的廢話

關於相對論的謠言粉碎機／002

你必須瞭解的四個概念／003

 

第二章　伽利略和牛頓的世界

相對性原理／010

伽利略變換式／016

史上牛煉金術士牛頓／021

牛頓的絕對運動觀／023

牛頓水桶實驗中的絕對時空觀／026

 

第三章　光的速度

伽利略吹響衝鋒號／032

光速測量大賽／035

驚人的發現／038

科學史上成功的失敗／041

 

第四章　愛因斯坦和狹義相對論

兩朵烏雲／048

登場／050

個原理：光速不變／052

第二個原理：物理規律不變／055

環球快車謀殺案／058

同時性的相對性／065

時間會膨脹／068

空間會收縮 ／079

速度閤成／083

質速神劍／086

光速極限／089

質能奇跡／092

四個搞腦子問題／095

 

第五章　廣義相對論的宇宙

愛因斯坦的不滿／100

生死重量／103

等效原理／110

太空大圓盤／114

時空彎麯／121

引力的本質／125

水星軌道之謎／131

星光實驗／133

沒見過這麼黑的洞／137

從黑洞到蟲洞／143

壓軸大戲／145

 

第六章　時空那點事

時空中的運動／152

四維時空／157

時間旅行／158

星際殖民／167

星際貿易／173

 

第七章　再談四維時空

宇宙時空的圖景／178

神奇的四維／189

第八章　上帝的判決

上帝玩不玩骰子？／200

美劇《生活大爆炸》／201

要命的雙縫／202

玻爾的上帝／208

EPR實驗／214

宇宙大法官／216

上帝的判決／219

萬物理論／223

 

第九章　宇宙是一首交響樂

萬物皆空唯有音樂／226

擊碎原子／228

宇宙中的四種“力”／235

超弦理論／237

偉大的設計／240

 

《柔軟的宇宙》目錄

第1章　見證奇跡的時刻／004

第2章　以太？／016

第3章　一代宗師／025

第4章　電氣時代／037

第5章　收縮假設／045

第6章　兩朵烏雲／055

第7章　物理學的奇跡年／064

第8章　雙生子佯謬／078

第9章　第五公設／090

第10章　彎麯的時空／102

第11章　宇宙常數／113

第12章　開天眼／122

第13章　核火球／140

第14章　大耳朵的發現／155

第15章　黑洞不黑／168

第16章　星際穿越／180

第17章　暴脹／191

第18章　玩自爆的小偷／202

第19章　黑暗的心／213

第20章　時空漣漪／222

第21章　時間去哪兒瞭／233family:宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>神奇的四維／189顯示部分信息前　　言

我希望這是一本很有趣的書。我認為這本書與傳統科普書大的差彆在於，它更像是一本茶餘飯後的休閑書，或是一本有點意思的小說。在這本書裏，你會看到很多天馬行空般的小故事。牛頓帶著 Tom和 Jerry 來到一個大水桶裏麵，觀看神奇的水麵凹陷；愛因斯坦化身大警長，先是調查瞭一起環球快車謀殺案，然後又要奔赴雲霄電梯處理可怕的超級炸彈，後又在太空中建造瞭一個超級大圓盤以展示他那神奇的時空觀。雖然這一切看上去不像是正經八百的科普，但我可以很負責任地說，故事裏包含的都是些很靠譜的科學真相。很多科學真相用“不可思議”來形容是一點都不過分的，你平常之所以感受不到物理學的神奇，那是因為沒有人告訴你很多看似普通的物理現象背後的故事。現在的高中生都會在實驗室做一個觀察光的雙縫乾涉圖像的實驗，這是一個普通得不能再普通的高中光學實驗，可是卻沒有人告訴他們這個實驗背後隱藏著的驚天大秘密，這個秘密足以撼動以愛因斯坦為代錶的一代科學傢苦苦建立起來的物理學信仰。一個簡單的光學實驗，如果你瞭解瞭它藏在深處的本質，會驚訝地發現：這個世界不再是我們頭腦中原來的那個世界瞭，我們頭腦中很多樸素的哲學觀念，例如物質決定意識、原因決定結果等等，都將受到空前猛烈的衝擊。而且，我確確實實是在講科學，不是在講神學或者宣揚神秘主義。

我的這本書大緻可分為上下兩部分。前五章和大傢一起迴顧物理學走過的四百多年坎坷曆程，這段曆史中的懸念，其精彩程度不亞於任何一段戰爭史，因為物理學的發展本身就是一部精彩的好萊塢懸疑大片。在伽利略、牛頓等紛紛謝幕之後，我們的超級愛因斯坦閃亮登場，而他成為我們的主角的時候不過 26 歲。他就像是一個橫空齣世的大俠，無門無派，但是一齣手就讓天下震驚，他的絕招就是“相對論”。後四章是本書的下部，故事更神奇，真相更驚人。在下部中，我將幫你細緻地剖析時空真相，帶你領略神奇的四維時空奇景。我們先一起去瞭解整個宇宙時間光錐的圖景，再迴到原子的深處見識一下不可思議的微觀世界，後看一看當下物理學的新進展—萬物理論。你隻要隨便記住其中的一兩段，就能讓你在平時和朋友們的吃飯聊天中大放異彩，隻是要當心彆聊得興起忘瞭吃菜，不要發生總是發生在筆者身上的悲劇：話講完瞭，菜也被彆人吃光瞭。

看完這本書，也許你對這個世界的看法會大大改觀。潮起潮落，鬥轉星移，這些平常司空見慣的大自然現象在你眼裏會突然産生完全不一樣的意義。當你晚上抬頭仰望星空，看著夜空中的皓月星辰，宇宙在你眼裏將會換一番景象，過去的宇宙觀一去不復返，一個嶄新的宇宙觀將在你的頭腦中建立起來。

自小到大，你可能一直會有這樣的疑問：

時間到底是什麼東西？

我們能跨越未來嗎？

我們能迴到過去嗎？

光到底是什麼東西？

宇宙到底長什麼樣？有大小嗎？有生死嗎？

我們能像星際迷航一樣穿梭在銀河係嗎？

這個世界的物質到底是由什麼構成的？

物質可以無限分割嗎？

……

這些令人不可思議的問題，科學傢到底是如何找到答案的？

看完這本書，或許你將對以上這些問題不再感到疑惑，說不定，你還可以很自信地為你的親朋好友解答他們心中同樣的疑惑。

所有這一切，都要從愛因斯坦發現的相對論開始講起。這的的確確是一個偉大的理論，這是 20 世紀人類對這個宇宙秘密深刻的一次發現。你可能還是在茫然地看著我：“我聽說過相對論，可是它跟我們的日常生活有關係嗎？”

當然是有關係的。比如，GPS 導航係統現在已經是一個常用設備，我估計很多讀者都有一個車載的，或者手機裏麵就有一個。知道嗎？如果沒有相對論，那麼這玩意可就會齣大問題。因為根據相對論，衛星上的時鍾會比地麵上的時鍾走得快，每天大約快 38 微秒（0.000038 秒）。這個時鍾的快慢並不是因為計時器精度不夠造成的，而是因為衛星上的時間真的變快瞭。你設想一下，如果人類沒有掌握相對論的知識，那麼就不會知道發射到天上的衛星哪怕用再精確的計時工具計時，也不可能消除這個誤差。你韆萬不要小看這似乎微不足道的 38 微秒，如果不校正的話，那麼 GPS 導航係統每天積纍的誤差將超過10 韆米（當然這個誤差是垂直方嚮上的，不是水平方嚮上的），如果美軍用這個來導航導彈的話，那麻煩可就大瞭。因此在 GPS 衛星發射前，要先把其時鍾的走動頻率調慢 100 億分之 4.465 ，把 10.23 兆赫調為 10.22999999543 兆赫，這些數字全靠相對論纔能精確地計算齣來。

“神奇！”你大概會驚呼一聲，“相對論原來就是這個啊。 ”哦不，這並不代錶相對論，衛星上的時間變快隻不過是相對論無數推論中的一個，我們通過相對論可以精確地計算齣衛星上時鍾和地麵上時鍾的誤差到底是多少。相對論還有很多很多推論，小到推測水星的運行軌道、發生日全食時星星的位置，大到可以推演太陽的過去與未來，甚至宇宙的過去與未來。

“神奇！”你再次驚呼一聲，“不過你越說越玄乎瞭，我還是有點不信。你先彆說得那麼遠，你前麵說啥來著？時間本身變慢瞭？這個太讓我難以理解瞭。在我眼裏時間本身是勻速流逝的，我們感受的所謂快慢無非是我們自己的感覺在變化，即便是你的錶和我的錶走時不準那也不是時間本身不準，而是我們的手錶精度不夠造成的。中午 12點整開飯，對任何

人來說都是 12 點整開飯，這是一個客觀事實，不會因為我們用的是一塊真的勞力士還是一塊山寨勞力士而改變。”坦誠地說，我非常理解你的這種想法，並且我還要恭喜你，你的這個思想和偉大的牛頓是一模一樣的。但非常遺憾，這個想法錯瞭，真的錯瞭。

相對論是研究時間、空間、運動這三者關係的理論體係的總稱，它是這一百多年來人類偉大的兩個理論之一，諾貝爾物理學奬是不足以來評價相對論的偉大的。如果上帝真的存在，那麼過去他說：“人類一思考，上帝就發笑。”相對論之後，他改口瞭：“人類一思考，上帝就發慌。”

我們對相對論的誤解實在是太多瞭。大多數人都覺得相對論很神秘、很深奧，是大科學傢纔能理解的東西。這種誤解來源於一個廣為流傳的關於相對論有多難懂的故事，說的是一個記者問天文學傢愛丁頓：“聽說全世界總共隻有三個人能懂愛因斯坦的相對論，您是其中之一，是不是這樣？”愛丁頓一時沉默瞭，正當記者以為愛丁頓要反駁的時候，沒想到愛丁頓說：“我在想另外兩個人是誰。 ”我估計當時這個記者就震驚瞭。不管這個故事是真是假，總之給我們的一個印象就是相對論很難懂。但是大傢韆萬不要忘瞭，這個故事發生在一百多年前的1906年，那時候相對論剛剛被愛因斯坦用嚴謹的數學語言描述齣來，對那個時代的人來說確實是很難理解的。不要說相對論瞭，你想象一下如果你迴到乾隆年間，對大知識分子紀曉嵐說隨便找一個三角形的東西，把三隻角割下來拼在一起，不多不少，總是恰好能拼齣直直的一條邊。

 

【圖0-1】把三角形的石桌的三個角割下來拼在一起，必定可以得到一條直邊

鐵齒銅牙的紀曉嵐一開始肯定不信你，當他真的去找一些三角形的物件來驗證，發現完全正確，即便是我們的大知識分子紀曉嵐也會錶示很神奇。但要是在現代，隨便找一個初中生都能給你證明三角形的內角和是180度，他會告訴你這是一個很簡單的幾何常識。

同樣，相對論的一些基本原理和概念對我們現代人來說，也一點都不高深，不神秘，很好懂，關鍵在於你是不是願意聽我娓娓道來。

在正式開始我的敘述之前，我很想把我剛剛在網上看到的一則新聞講給大傢聽。當然，你也可以直接跳過這部分從章開始看起，並不會影響你對本書的理解。

搜狐新聞報道：

今年60歲的黃其德是寜鄉縣金洲鄉箭樓村一名地道的農民。這位隻有高中學曆的農民，在對愛因斯坦的相對論進行瞭二十多年的獨立研究後，對這一著名理論産生瞭質疑和挑戰，並做齣瞭近30萬字的論述，引起瞭有關專傢學者的關注。

“世界文明的異化和倒退，人類社會倫理的墮落，雖然不能說完全是相對論的責任，但也是重要的原因之一。”在研討會上錶達對愛因斯坦相對論學說的深惡痛絕時，60歲的農民黃其德錶情嚴肅，一字一頓。

黃伯伯在他的《愛因斯坦相對論在科學和哲學上對人類思維的扭麯》一文中寫道：“我做過粗略的調查：理科大學生知道相對論的，100個人中不到1個，約占 0.3%，而認定相對論無比深邃高明的卻占99.5%；理科大學教授中知道相對論的不到2%，也幾乎都認可並崇奉相對論；社會上一般知識分子中知道相對論的約占百萬分之一，幾乎無不崇奉相對論！這個數據說明瞭什麼？首先說明地球人類崇奉相對論是由虛榮心支配著的極端盲目的效應。”

※他還寫道：“我保證，隻要有高中學曆，都可以大緻聽懂我的論文，並取得評論相對論的有把握發言權。認識到愛因斯坦相對論是一個僞科學大騙局。”

前言結束之前，讓我藉黃伯伯的文風寫下：

我保證，隻要有高中學曆，都可以大緻看懂本書，並取得評論黃伯伯奇文的有把握的發言權，認識到愛因斯坦的相對論足以讓上帝對渺小的人類産生敬畏。作為人類的一分子，我以此感到深深的自豪！

 

 

 

 

《柔軟的宇宙》後記

 

與大師為伴

這本書講述瞭一段跨越兩百年的物理學史，這是一個讓人“三觀盡毀”、腦洞大開的探索曆程。

在一步一步瞭解“柔軟的宇宙”和“彎麯時空”的奇妙過程中，我們有幸與大師相伴而行。對這段曆程，我有自己偏愛的觀察角度。個角度是——科學傢並非生活在真空中，偉大的發現不是科學傢們開腦洞開齣來的，每個科學發現都要放到曆史大背景中去審視。比如熱力學的發展與蒸汽機大規模應用關係密切，電磁學與第二次工業革命以及電氣時代的到來密不可分。

1879愛因斯坦齣生在德國小城烏爾姆，同年，電學宗師麥剋斯韋在英國去世，時間上的巧閤頗有點交接班的意味。麥剋斯韋去世前一天，美國的愛迪生遞交瞭實用燈泡的專利申請，愛因斯坦的父親也將與燈泡結下不解之緣。你感覺到瞭嗎？曆史總是把韆般綫索巧妙安排。

至於第二個角度，那就是——科學傢也是人，他們也有七情六欲，也有喜怒哀樂，也有錯綜復雜的人際關係。有人的地方就有江湖，這話說得一點兒不假。你能想到嗎？愛因斯坦上大學時經常翹課，而且他是奉子成婚。請不要責怪我太過八卦。他們與我們一樣，是活生生的普通人。當世界大戰來臨之時，他們是各為其主呢？還是捍衛人類的良知與底綫呢？科學傢們展現齣瞭與豐富的人性側麵。

瞭解科學知識固然很重要，但這些科學傢群體或許更值得我們關注。有人早已故去，有人遠在萬裏之外。雖然他們與我們不在同一個時空，但我們讀他們的故事，不就相當於穿越時空，與他們為伴嗎？能與大師為伴，是多過癮的事兒啊！

什麼是科學？

“科學”二字本是名詞，字麵原意就是“分科之學”。在我國，科學經常被當做形容詞使用。人們總是說，“XXX不科學”，這時候“科學”已經成瞭正確與優化的代名詞，但是人們對於科學本身的含義卻未必清楚。到底什麼纔是科學呢？人們往往會把自己認為正確的觀點統統成為“科學”。這時的科學，就是狹義的科學。

凡是能被科學討論的，必須是可以測量的。伽利略做斜麵滾落實驗，連續測量瞭上韆次之多，比薩斜塔上的自由落體實驗更是個廣為流傳的科學故事。盡管伽利略做沒做過這個實驗現在存疑，是不是在比薩斜塔做的也存疑。至少是在伽利略他們這一代人手裏，科學從哲學中分離齣來，後逐步發展成瞭現代科學體係。

為什麼要讀科學史

科學史從某種程度上說就是人類的“認知史”。我們一開始是怎麼看待這個事物的，是什麼原因造成瞭對這個事物的重新認識，人類的知識是如何一點點纍進的，都可以通過科學史得到瞭解。人類的認知曆程是個非常麯摺而又充滿懸念的過程，聽過我音頻廣播的朋友恐怕會記得我常說的一句話，叫做“按下葫蘆起瞭瓢”。科學發現的曆程就是如此，老問題解決瞭，新問題又冒齣來瞭，既有山重水復疑無路，也有柳暗花明又一村。真如破案一般需要層層抽絲剝繭，考驗的是人類的耐心和洞見。就在不斷解決問題的過程中，人類一步步嚮前發展，社會也在一點一滴進步。

人類的曆程就像無盡的遠徵，研讀一段曆史就好比偶爾迴過頭去，看看身後那一串長長的腳印。已經走瞭這麼遠瞭！原來走瞭好多彎路啊！我們不由得生齣感慨。是啊，我們走瞭這麼遠瞭，但前頭的路還長著呢……

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第14章　大耳朵的發現

黑洞夠不夠黑，這的確是個問題！令大傢大跌眼鏡的是，這個黑洞居然會輻射粒子。讓我們迴到上世紀六十年代來迴望一下那段腦洞大開的研究史吧！

因為微波背景輻射被找到瞭，這是很明顯的證據。伽莫夫他們提齣的大爆炸學說現在已經在風頭上壓過瞭穩恒態宇宙模型，但是霍伊爾還是不相信這個理論的，一度曾經有所動搖，但他後來又反水瞭，提齣瞭新的穩恒態模型。不過大傢對他的理論已經普遍興趣不大瞭，當年那個崇拜他的超級粉絲霍金（圖14-9）也已經長大成人。他打算報考霍伊爾的研究生，但是很遺憾，霍伊爾的學生太多，就把霍金調劑給瞭另外一位老師丹尼斯·夏瑪。霍金這孩子很聰明，十七歲考進瞭牛津大學，還當上瞭賽艇隊的舵手，是個風華正茂，纔智齣眾的年輕人。可是，在牛津的後一年裏，他開始變得笨拙，時常摔跤，人們注意到，這個學生身體齣現瞭問題。

在考入劍橋大學之後，他的身體越來越差，講話開始含混不清。父母帶他去

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