圖說相對論與量子論 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　這是一本可以幫助你輕鬆理解相對論和量子論神奇世界的入門書，無論你是物理達人，還是對此知之甚少，都可以通過本書輕鬆走入這妙趣橫生的物理世界。　　想瞭解什麼是相對論，量子論又是怎麼迴事麼？　　想知道薛定諤的貓到底是生是死麼？　　想探尋平行宇宙真的存在麼？　　這些問題盡在本書，讓本書帶你輕鬆走進這妙趣橫生的物理世界！

內容簡介

　　這是一本可以幫助你輕鬆理解相對論和量子論神奇世界的入門書，無論你是物理達人，還是對此知之甚少，都可以通過本書輕鬆走入這妙趣橫生的物理世界。　　相對論從理論上為我們展示瞭宇宙的構造以及宇宙是如何誕生和成長的。量子論則告訴我們微觀物質遵循什麼樣的規則展開運動。通過這兩個被稱為支撐20世紀物理學發展的偉大理論，我們可以從科學的角度理解自然的構造。其實，這兩個分彆被稱為巨型世界和微型世界的處於兩個極端的理論，也有很深的聯係。隻要研究宇宙，我們便可以瞭解基本粒子，隻要基本粒子領域有瞭新發現，就能更進一步理解宇宙。這兩種互不相容卻又復雜相連的理論，至今依然可以教我們很多新真理。　　在本書中，作者用淺顯易懂的文字和圖解，以名偵探夏洛剋·福爾摩斯的身份為大傢詳細解釋瞭相對論與量子論這兩個偉大的理論。

作者簡介

　　佐藤勝彥(Katsuhiko Sato )，1945年生於香川縣。1973年京都大學研究生院理學研究科物理學專業博士課程結業。現任東京大學研究生院理學係研究科教授大爆炸宇宙國際研究所所長、日本物理學會會長。任理學部長、大學院理學研究所長（2001~2003）理學博士。專業方嚮為宇宙論及宇宙物理學。　　提倡“宇宙膨脹理論”，齣任國際天文學聯閤會宇宙論委員會主席，其成績在世界範圍內廣為人知。1989年獲井上學術奬，1990年獲得仁科紀念奬，2002年獲紫綬褒章奬。

內頁插圖

目錄

第1章 福爾摩斯與相對論
1．福爾摩斯，研究光的問題
2．解開光的媒介“以太”之謎
3．在不同的方位測定速度的差
4．福爾摩斯的推理能力　揭開光的真麵目
5．時間的流速可以變化
專欄——是誰提齣瞭相對論？

第2章　一目瞭然的相對論
1．非絕對化的時間和空間
2．為什麼光速是個固定值
3．邁剋孫-莫雷實驗的不可思議性
4．當時物理學傢們不閤邏輯的理論
5．愛因斯坦終於登場瞭
6．“同時”與“不同時”
7．走動的鍾錶前進緩慢
8．“那個人的時間好慢啊”
9．長度由於觀察者的不同發生伸縮
10．物質中隱藏的巨大能量
11．並非萬能的早期相對論
12．在掉落的飛機中的大發現
13．用橡膠薄膜來比喻彎麯空間
14．日食告訴我們的世紀大發現
15．光的監獄——黑洞
16．GPS導航中也有相對論
17．黑洞能讓時間停止麼
18．解開雙胞胎的悖論
19．相對論揭開的宇宙真相
20．從小火球産生的宇宙
專欄——超越相對論的終極理論？
第3章　福爾摩斯與量子論
1．福爾摩斯，陷入最大的睏境
2．天纔莫裏亞蒂教授驚人的成果
4．想觀察時卻隱藏蹤影的奇妙的波
4．自然的本質是不確定的嗎
5．福爾摩斯看穿的奇妙的真實
專欄——量子論也是推理小說？

第4章　一目瞭然的量子論
1．連相對論都可以超越的偉大的量子論
2．月亮如何齣現
3．獨自存在時變成波的微觀物質
4．微觀物質的波無法窺探
5．實錄，量子論是這樣産生的
6．世紀末産生的量子論
7．最討厭量子論的愛因斯坦卻幫瞭大忙
8．無論是我們還是宇宙都會在瞬間崩塌
9．年輕玻爾的大膽設想
10．逆轉性的想法，“電子是波！”
11．作為波的電子的方程式雖然完成瞭
12．概率的波是什麼樣的波
13．上帝喜歡賭博嗎
14．你也是波
15．波開闢的能量隧道
16．這個成立那個卻不成立
17．零也是“不穩定”真空也是“不穩定”
18．薛定諤的貓坎坷的命運
19．另一個世界、另一個我
20．量子計算機可以計算平行宇宙嗎
21．量子揭示的宇宙誕生瞬間
專欄——量子論和相對論水火不相容？

前言/序言

宇宙的奧秘：從宏觀到微觀的探索之旅 圖書簡介 本書旨在為廣大科學愛好者提供一個深入淺齣、全麵係統的現代物理學導覽。我們告彆枯燥的數學推導，專注於構建物理學的宏偉藍圖，帶領讀者領略二十世紀以來人類認知宇宙邊界的壯闊曆程。本書聚焦於兩個革命性的物理學分支的核心思想、曆史演變及其對現代科技的深遠影響，但完全不涉及“圖說相對論與量子論”的具體內容和敘事方式。 第一部分：時空結構的重塑——經典到現代物理的過渡 在二十世紀初，牛頓力學的輝煌似乎已將宇宙的運行規律描繪得淋灕盡緻。然而，對光速的精確測量以及對水星近日點異常的觀測，像兩把尖刀，刺穿瞭絕對時空觀的堅固外殼。 1. 絕對時空的終結：對以太的追尋與拋棄 本部分將詳細追溯十九世紀末物理學傢們對“光以太”這一假想介質的執著探尋。我們將剖析邁剋爾遜-莫雷實驗的精妙設計及其令人震驚的零結果。這種“徒勞無功”的努力，實則是科學史上一次偉大的轉嚮。它促使物理學傢們開始質疑最基本的假設——時間與空間是否是獨立且絕對的背景。 2. 狹義相對論的基石與日常影響 我們將深入探討狹義相對論建立的兩個基本公設：光速不變原理和相對性原理。在此基礎上，我們將清晰闡釋時間膨脹、長度收縮等效應如何從數學邏輯中自然湧現，而非憑空臆造。這些概念將通過具體的、可感知的思想實驗進行闡述，例如高速飛行的鍾錶與靜止鍾錶之間的差異，以及“同時性”的相對性如何顛覆瞭我們的直覺。我們會探討狹義相對論如何統一瞭能量與質量的概念，引齣著名的質能關係式，並簡要提及這一關係在核能領域的基礎性意義。 3. 廣義相對論的幾何化視野 本書的重點將轉嚮對引力的全新理解。我們將構建一個直觀的圖像，解釋質量如何彎麯其周圍的時空結構，從而産生我們日常感受到的引力效應。我們不會糾纏於愛因斯坦場方程的復雜形式，而是專注於其背後的物理圖像：引力不再是一種“力”，而是時空幾何自身性質的體現。我們將迴顧等效原理如何連接瞭加速運動與引力場，並詳細介紹廣義相對論的經典驗證——光綫在太陽附近發生偏摺的實驗，以及後來的脈衝星觀測如何提供瞭進一步的強引力場證據。我們還將簡要展望黑洞的預測與引力波的探測，它們是時空結構動態性的直接體現。 第二部分：微觀世界的幽靈——能量的量子化與物質的波粒二象性 如果說狹義相對論改變瞭我們對“大”世界的認知，那麼微觀物理學的變革則徹底顛覆瞭我們對“小”世界的理解。這部分內容將著重於描述經典物理學在解釋微觀現象時的徹底失敗，以及物理學傢們如何一步步建立起全新的、概率性的世界觀。 1. 從黑體輻射到能量的“不連續性” 本書將從最經典的難題——黑體輻射的“紫外災難”開始。我們將闡釋經典理論為何在短波長端預測齣無限能量的荒謬結果。隨後，我們將詳細介紹普朗剋對能量量子化假設的引入——能量不再是連續的河流，而是由一個個“能量包”構成的瀑布。這個假設的提齣，及其在解決黑體輻射問題上的巨大成功，標誌著一個新時代的開啓。 2. 光子的誕生與光電效應的解釋 我們將討論愛因斯坦如何將普朗剋的想法推嚮極緻，提齣光的粒子性，即光子的概念。通過詳細分析光電效應——光照射金屬錶麵發射電子的現象——本書將解釋為什麼隻有光的頻率（即光子的能量）是決定因素，而光照強度（即光子數量）無關緊要。這種解釋徹底打破瞭經典電磁學的光波圖像。 3. 物質的新麵貌：波粒二象性 既然光具有粒子性，那麼物質粒子（如電子）是否也應具有波動性？我們將追溯德布羅意提齣的物質波假設，並解釋電子衍射實驗如何無可辯駁地證實瞭這一設想。我們將用清晰的語言描繪波粒二象性的本質：微觀實體在不同的實驗環境下，會錶現齣完全不同的性質，這並非我們工具的局限，而是其內在的實在屬性。 4. 不確定性的陰影 在微觀世界的描述中，精確性達到瞭極限。本書將重點闡述海森堡不確定性原理的物理意義。它不是關於測量技術的限製，而是關於對立互補變量（如位置和動量）之間內在的不可分割的關聯。我們將通過思想實驗說明，我們對粒子某一性質的確定性瞭解，必然以犧牲對另一性質的確定性瞭解為代價。 5. 概率的迴歸：薛定諤方程的物理意涵 在量子理論的構建中，我們必須放棄對粒子軌道的確定性描述。本書將介紹薛定諤方程作為描述微觀粒子狀態演化的核心方程。我們將側重於解釋波函數（$Psi$）的物理含義——它本身不是一個可以直接測量的量，而是其模方（$|Psi|^2$）代錶瞭找到粒子處於某一特定狀態的概率密度。這標誌著物理學從決定論嚮概率論的根本性轉變。 第三部分：理論的交匯與現代科學的展望 最後一部分，本書將超越對兩大理論的單獨闡述，探討它們在解決當代物理學難題時所麵臨的挑戰，以及未來物理學可能的發展方嚮。 我們將簡要討論量子場論如何試圖將相對論的框架與量子力學的描述結閤起來，尤其是在描述基本粒子相互作用方麵的成就（如標準模型的基礎概念，但不深入其數學細節）。同時，我們也會探討量子引力這一終極難題——如何將描述宏觀時空彎麯的廣義相對論與描述微觀粒子行為的量子論在數學和概念上進行統一。 本書旨在激發讀者對自然界深層規律的好奇心，理解現代物理學是如何通過顛覆性的思維，將人類的知識推嚮瞭前所未有的高度。它是一部關於概念、實驗與哲學思考的導讀，而非對特定圖像或圖錶的重復闡述。