多数人会觉得物理学是艰深晦涩的,但大部分人却不知道,物理学的深奥通常体现在数学计算的复杂上。物理学中最核心的思想,往往大道至简。
《六极物理》的宗旨,就是要绕开复杂的数学计算,用通俗的语言向你解释最核心的物理思想。所谓“六极”,便是从人类最直接的感知出发,延伸到极快、极大、极重、极小、极热、极冷六个极限状态,将前沿的物理学精髓尽数展现,让你抛开烦琐的数学,也能体会物理学思想的精妙。
如果跑得和光一样快,时间会静止吗?
如果有一天实现室温超导,石油产业会终结吗?
如果压缩到鸡蛋大小,地球可以变成一个黑洞吗?
如果热力学第二定律不可违背,宇宙最终会成为一锅热汤吗?
这些炫酷物理,将一个个为读者展现,送给每位普通大众的前沿物理启蒙书。
编辑推荐
1.国内知名科普作家、网络著名科普博主、艺术研究者严伯钧,美国科学促进会院士、《科学》杂志撰稿人、美国科学作家协会*青年科学作者奖获得者山姆•基恩的科普著作。
2.中科院院士陈运泰、清华大学教授刘兵、文津奖得主李淼、著名科普作家尹传红联名推荐。英国皇家学会年度图书,世界化学年致敬图书。
3.有故事、有漫画、有趣味,人人都能读懂,有趣得让人睡不着觉。
4.一场物理学与化学元素的盛宴
作者简介
严伯钧,知名科普作家、艺术研究者。
香港科技大学物理、数学双学士;香港科技大学物理学硕士;攻读美国布朗大学物理学博士。
网络头部知识博主,录制科普类、艺术类多门课程,时常逾500小时,播放量超10亿。
目录
《六极物理》
序言 什么是“六极”
极快篇 The Fastest
导读:如果你以光速运动会看到什么?
第一章:狭义相对论
第二章:狭义相对论中的悖论
第三章:人类提速之路
极大篇 The Largest
导读:宇宙的起源
第四章:宇宙的前世今生
第五章:宇宙里有什么
第六章:万有引力
极重篇 The most Massive
导读:广义相对论
第七章:广义相对论的基本原理
第八章:广义相对论的验证及应用
第九章 :广义相对论的预言—— 黑洞
极小篇 The Tiniest
导读:奇妙的微观世界
第十章:原子物理
第十一章:量子力学
第十二章:核物理
第十三章:粒子物理
第十四章:标准模型
极热篇 The Hottest
导读:乱中有序的真实世界
第十五章:热力学与统计力学
第十六章:高温的世界
第十七章:复杂系统
极冷篇 The Coldest
导读:冷即秩序
第十八章:材料物理
第十九章:固体物理
第二十章:凝聚态物理
精彩书摘
我们生活在四维时空(4-dimensional spacetime)中。
首先,空间有三个维度(dimension),譬如任何一个物体都有长、宽、高。长度、宽度、高度都是可以发生变化的,加上时间,时间也是可以变化的,如此便有了时空的四维。当然,更准确的描述是,我们生活3+1维的时空中。换言之,我们要描述在宇宙中发生的任何一个事件,都需要至少四个坐标(coordinate)。
例如,我给别人寄快递,要写对方的地址。地址其实就是一个三维的空间坐标,我肯定要写对方具体是在哪条街,几号,这里的街和号,就代表了两个空间坐标。我还要写对方是住在哪层楼,这就有了第三个空间坐标,即便对方家是别墅,也是有楼层的,别墅入口的楼层通常是一楼。
所以不管怎么样,写任何地址,都会有等效的三个空间坐标。除此以外,快递员要把包裹亲自交到对方手上,还得跟对方确认几点在家,也就是时间坐标。所以完全定下来一个事件,需要四个坐标,三个空间坐标和一个时间坐标。
这里就出现了一个看似不是问题的问题:时间坐标和空间坐标之间有关联吗?或者说,时间的流逝速度和你的空间位置,甚至是运动速度,有没有什么联系?
先别急着下定论,请先想象下面这样一个场景:我跟你两个人各佩戴一块手表,我们俩先把手表校准,然后你就坐着宇宙飞船,去太空游玩了一圈。我们假设两块手表都是非常精准的,那么请问:你去太空转了一圈回来之后,我们两人的手表指示的时间还会是一模一样的吗?
这个问题看似根本不是个问题,因为根据生活经验,既然两个人的表都很准,那不管是谁坐宇宙飞船出去转了一圈,表上的时间应该都是一样的。
这个答案其实就对应了牛顿(Isaac Newton)的绝对时空观 (absolute space and time)。什么是绝对时空观呢?就是牛顿,甚至爱 因斯坦之前的所有学者都认为,时间的流逝是绝对的,它是独立运行的,跟空间没什么关系,全宇宙都可以使用同一个钟来计时。
当然,对于牛顿来说,这个结论其实是经验性(empirical)的, 他并没有什么实在的证据。只是因为在我们日常生活中,哪怕你是个飞行员,天天开飞机,你的手表跟地面上的人的也不会有什么不一样。
但就是这样一个看似不是问题的问题,引起了爱因斯坦的注意。相对论的一个核心就是:空间和时间不是割裂的,它们并非相互独立,而是有非常紧密的内在联系。
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