《時(shí)空之舞——中學(xué)生能懂的相對(duì)論》用生動(dòng)而淺顯的語(yǔ)言對(duì)狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論進(jìn)行了介紹。本書雖然敘述語(yǔ)言盡量簡(jiǎn)單，但對(duì)于狹義相對(duì)論中的洛倫茲變換、尺縮效應(yīng)、同時(shí)相對(duì)性、鐘慢效應(yīng)、速度合成公式、動(dòng)能定理、愛因斯坦質(zhì)能方程等內(nèi)容都進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。對(duì)于深?yuàn)W的廣義相對(duì)論知識(shí)，如等效原理、引力時(shí)間膨脹、徑向引力尺縮以及時(shí)空彎曲等，本書也給出了較為易懂的講解。
在對(duì)相對(duì)論的介紹中，本書還穿插了大量非常有趣味的天文學(xué)知識(shí)，比如前燈效應(yīng)、光行差、愛因斯坦行星、脈沖星、引力透鏡、愛因斯坦環(huán)等，幫助讀者增長(zhǎng)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于啟發(fā)讀者興趣也很有幫助。
本書在附錄里還集中放置了關(guān)于相對(duì)論的一些初等數(shù)學(xué)推導(dǎo)，以幫助有興趣的讀者更深入地了解相對(duì)論在數(shù)學(xué)上的優(yōu)美。
相對(duì)論是當(dāng)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，是偉大的愛因斯坦天才的凝結(jié)，是刻畫壯美時(shí)空的深邃理論。相對(duì)論因其深刻性而仿佛是頂處的風(fēng)景，美麗而高不可攀�！稌r(shí)空之舞——中學(xué)生能懂的相對(duì)論》卻如架起了一條索道，讓讀者在舒適愉悅的旅途中就能領(lǐng)略相對(duì)論的奇?zhèn)ジ呔痛髿獍蹴�。相信具有不同科學(xué)基礎(chǔ)的讀者，都能從本書中找到快樂(lè)、獲得收獲。
陳海濤，本科和碩士分別畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)系和計(jì)算機(jī)系，現(xiàn)從事軟件研發(fā)工作。曾任微軟亞洲研究院助理研究員、盛大創(chuàng)新院高級(jí)研究員，也曾創(chuàng)業(yè)數(shù)載。業(yè)余以網(wǎng)名“小醉”活躍于各大BBS論壇，曾任北大未名BBS和一塌糊涂BBS站站長(zhǎng)，以及水木社區(qū)天文版版主等，在水木社區(qū)天文版上首次提出太陽(yáng)系小行星“鬩神星”的中文命名。從中學(xué)時(shí)期就對(duì)天文學(xué)和相對(duì)論感興趣，多年來(lái)對(duì)相對(duì)論進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)和思考。
第一章 子非魚思想…………………………………………………… ００１
第二章 相對(duì)性原理…………………………………………………… ００８
§２-１ 慣性參考系……………………………………………… ００８
§２-２ 伽利略相對(duì)性原理……………………………………… ０１０
§２-３ 狹義相對(duì)性原理………………………………………… ０１３
第三章 絕對(duì)時(shí)空觀…………………………………………………… ０１８
§３-１ 牛頓對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀的表述……………………………… ０１８
§３-２ 伽利略變換……………………………………………… ０１９
第四章 光速不變?cè)怼?０２４
§４-１ 光速的測(cè)量……………………………………………… ０２４
§４-２ 光的本性………………………………………………… ０４７
§４-３ 光速與光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)………………………………… ０５５
§４-４ 光速與觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)……………………………… ０６１
第五章 相對(duì)時(shí)空觀…………………………………………………… ０６５
§５-１ 絕對(duì)時(shí)空觀的困境……………………………………… ０６５
§５-２ 時(shí)間相對(duì)性……………………………………………… ０６８
§５-３ 空間相對(duì)性……………………………………………… ０８１
第六章 狹義相對(duì)論…………………………………………………… ０８５
§６-１ 背景假設(shè)………………………………………………… ０８５
§６-２ 洛倫茲變換……………………………………………… ０８８
§６-３ 尺縮效應(yīng)………………………………………………… ０８９
§６-４ 同時(shí)的相對(duì)性…………………………………………… ０９４
§６-５ 鐘慢效應(yīng)………………………………………………… １０１
§６-６ 相對(duì)論速度合成………………………………………… １０６
時(shí)空之舞——中學(xué)生能懂的相對(duì)論
§６-７ 前燈效應(yīng)與光行差……………………………………… １１０
§６-８ 相對(duì)論多普勒效應(yīng)……………………………………… １１３
§６-９ 雙生子佯謬……………………………………………… １１７
§６-１０ 隧道佯謬………………………………………………… １２３
§６-１１ 車庫(kù)佯謬………………………………………………… １２５
§６-１２ 愛因斯坦行星…………………………………………… １２７
第七章 超光速存在嗎? ……………………………………………… １３２
§７-１ 光斑和影子的移動(dòng)……………………………………… １３２
§７-２ 第三觀察者……………………………………………… １３５
§７-３ 超光速旋轉(zhuǎn)……………………………………………… １３６
§７-４ 回光效應(yīng)………………………………………………… １３７
§７-５ 橫向視超光速與類星體視超光速噴流………………… １３８
§７-６ 視向超光速星系………………………………………… １４０
§７-７ 剛體振動(dòng)………………………………………………… １４１
§７-８ 相速度與群速度超光速………………………………… １４２
§７-９ 切倫科夫效應(yīng)…………………………………………… １４６
§７-１０ 超新星SN１９８７A ……………………………………… １５０
§７-１１ 其他超光速實(shí)驗(yàn)………………………………………… １５４
第八章 相對(duì)論動(dòng)力學(xué)………………………………………………… １５５
§８-１ 牛頓力學(xué)與狹義相對(duì)論的沖突………………………… １５５
§８-２ 考夫曼實(shí)驗(yàn)……………………………………………… １５６
§８-３ 貝托齊實(shí)驗(yàn)……………………………………………… １５７
§８-４ 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒…………………………………………… １５８
§８-５ 運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量………………………………………… １６１
§８-６ 相對(duì)論動(dòng)量……………………………………………… １６４
§８-７ 相對(duì)論動(dòng)能與質(zhì)能方程………………………………… １６５
§８-８ 相對(duì)論能量Ｇ動(dòng)量關(guān)系…………………………………… １６８
第九章 廣義相對(duì)論…………………………………………………… １７４
§９-１ 慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量…………………………………… １７５
§９-２ 厄缶實(shí)驗(yàn)………………………………………………… １８０
§９-３ 等效原理與愛因斯坦電梯……………………………… １８２
§９-４ 等效原理的空間驗(yàn)證…………………………………… １８５
§９-５ 廣義相對(duì)性原理………………………………………… １８７
§９-６ 引力場(chǎng)方程……………………………………………… １８９
§９-７ 光線彎曲………………………………………………… １９２
§９-８ 引力紅移與引力時(shí)間膨脹……………………………… １９７
§９-９ 時(shí)空彎曲與引力幾何化………………………………… ２０１
§９-１０ 雷達(dá)回波延遲…………………………………………… ２０５
§９-１１ 引力透鏡………………………………………………… ２０７
§９-１２ 黑洞……………………………………………………… ２１２
§９-１３ 蟲洞……………………………………………………… ２１７
§９-１４ 水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)………………………………………… ２１９
§９-１５ 引力波…………………………………………………… ２２０
§９-１６ 文學(xué)影視作品中的相對(duì)論效應(yīng)………………………… ２３６
附錄 關(guān)于相對(duì)論的一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)…………………………………… ２４３
１ 慣性系之間的變換是一次變換……………………………… ２４３
�。病÷鍌惼澴儞Q的初等推導(dǎo)……………………………………… ２５５
�。场T性系變換只有伽利略變換和洛倫茲變換兩種…………… ２６１
�。础∠鄬�(duì)論動(dòng)能公式的初等推導(dǎo)………………………………… ２６５
５ 從開普勒三定律到萬(wàn)有引力定律…………………………… ２６８
�。丁牡刃г淼綍r(shí)空彎曲……………………………………… ２７５
�。贰√�(yáng)邊緣的星光偏折角計(jì)算………………………………… ２８０
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