
沈賢勇
運動的鐘變慢,運動的直尺縮短;靠近地球的鐘變慢,靠近地球的直尺變長。這些改變讓地球周圍的時間和空間變得不均勻。這種不均勻性在幾何上的表現就是時空彎曲,在物理上的表現就是蘋果掉下來。這些結論就是相對論的主要內容,本書採用直觀的示意圖對這些內容做了詳細的解釋說明。比如採用時空圖解釋了時間爲什麼變慢、空間爲什麼收縮,採用摺疊時空解釋了地球周圍時間爲什麼變慢、空間爲什麼變長。利用時間和空間的不均勻性解釋了時空是怎樣彎曲的,特別對時間的彎曲做了詳細說明。 本書圖文並茂,深入淺出,適合對相對論感興趣的廣大讀者閱讀,也可作爲學習相對論的輔助讀本。
《時空是怎樣彎曲的:圖解廣義相對論》 全書完全避開繁雜冗長的張量公式堆砌,用清晰直白的圖示拆解廣義相對論核心邏輯,從慣性系、相對性原理入手,循序漸進講清引力本質、時空曲率、光線偏折、水星進動、引力紅移等關鍵現象。 作者把四維時空結構通俗具象化,用幾何圖像替代晦澀演算,讓人一眼看懂時空並非平直固定,質量與能量如何牽引、扭曲周遭時空,引力不再是單純作用力,而是時空彎曲本身呈現的效果。書中脈絡由淺入深,從經典力學矛盾引出相對論變革,再延伸宇宙尺度時空規律,邏輯連貫嚴謹,沒有故弄玄虛的高深術語,也不刻意簡化刪減核心物理邏輯。 圖文搭配恰到好處,每一處時空彎曲推演、天體引力模型、宇宙幾何結構都配有對應圖解,抽象物理概念變得直觀易懂。既能完整梳理廣義相對論整體框架,也能釐清日常認知與時空規律的偏差,讀完便能建立起完整清晰的宇宙時空觀。 整本書務實通透,既是天文物理很好的入門梳理,也是一段舊日數理求知時光的印記,翻過便作收尾,留存一段純粹探索宇宙規律的閱讀記憶。
值得一看。 看完先誇。 這是一本有趣的科普讀物,沈博士試圖規避繁雜的數學公式,藉助二維圖像和想象讓我們深入理解廣義相對論。時空如何彎曲,物質如何運動,這不僅體現在時空的不可分割和轉換上,也揭示了重力現象(蘋果如何落地)的本質。 比較出彩的是第一章的集滿星人的生活體驗充滿想象,以及第十六章對蘋果落地的詳細解釋清晰易懂。“書眼”集中在了後半段, 比如十五章,“物體具有返回並停留在測地線上的傾向”, 十六章,“B處的蘋果看上去是靜止的,但它實際在摺疊時空中不停地運動着。而且這是一個無法阻止的過程,就好像我們無法阻止時間向未來流逝一樣”, “這就是時間流逝快慢的不均勻性導致蘋果下落的物理解釋,所以重力現象只不過是時空本性的一種表象而已”。 而其它章節,稍微有點沉溺在贅述和“後面再講”的煩躁中。 過渡到不舒服的體驗,也順便羅列一些, 作者在描述時空,時間和空間的變形時都說這是向“不可感知的維度彎曲變形”。讀完回過頭去看,除了空間向“不可感知的維度彎曲”比較好理解他可能是想說這個“不可感知的維度”是時間上的彎曲無法描述,其它則依然容易讓人(就是空間本身也是)誤解“不可感知的維度”是存在在四維或者更高維— —慣性思維— —但這就是數學上可以描述的內稟曲率。 展開去講,這一點可能李淼更甚一籌,他並沒有圖解不可思議的維度,而是坦率表示無法描述(比如《三體裏的物理問題》),並在以前閱讀的量子力學等書籍中的描述來看,更看重數學的精確性,而非純物理的想象。 正因爲拋開了像黎曼幾何和閔可夫斯基幾何等的代入,二維圖像描述圖讓少點知識的人因圖畫更像勾股定理而產生疑惑— —反直覺;讓多點了解的人又會覺得爲科普而失嚴謹。 除此以外,更多的思考忍不住往外冒。 首先作爲一本圖解廣義相對論,讓我體驗到物理規避數學的極致典範,發現一,模型建立是大膽構想的基礎,二,規避到最後,數學始終都規避不了。它永遠試圖用最少的符號,表達最多的關係。極致壓縮,簡化統一一切。 量子力學讓經典物理主導一切的思想幻滅,但數學的簡潔和精確性卻在其中更屹立不倒;“不可感知的維度”在想象裏帶有多一維度去解釋的誤導嫌疑,而弦理論雖然不成熟,卻因爲數學計算的統一而讓增加多維度的需求更具科學性。 這是數學和物理的關係,更是人類追求科學發展的“測地線”。描述到最後,愛因斯坦似乎成了作者眼中的“孤膽英雄”,發現了真知。 但科學進步的路徑不是這樣的,人們猜想,驗證,後人推翻前人的理論,在錯誤中反覆累積,“一個人站上去,拉後面的人上來”(陶哲軒),呈現螺旋結構的上升。 展開去講,這更是人的合作— —一顆物理想象力爆棚的心靈可以配合一個數學思維嚴謹的頭腦完成一個項目,各司其職。甚至在教育中都值得深思。比如學生的數學可以被物理帶動,又不能以標準化的方式過早壓制一個人的想象力;建模需要豐富大膽的想象,又不能失去數學驗證的繮繩;理論需要什麼,講解一個理論需要掌握什麼;類比的適用範圍;甚至要教會一個學生“現實”與“虛構”有時候界限並不是非黑即白…… 思考這些,也同時輕易識別出自己對某個知識模塊的認知很快到了上限。 但永遠可以再深入。 也是爲什麼必須授人以漁。
本書的核心思想: 1. 從日常現象切入:書中先複習狹義相對論的結論——運動的鐘變慢、運動的直尺縮短;並指出靠近大質量天體時,鍾會更慢、空間長度也會改變,這種“不均勻”正是時空彎曲的直接表現。 2. 講解彎曲時空的概念:作者用“大質量物體放在彈性膜上導致凹陷”的模型,說明物質如何彎曲時空,以及物體如何沿彎曲時空中的測地線運動,從而替代了傳統“引力是一種力”的圖像。 3. 深入到數學與物理的銜接:書中不僅展示時空圖、摺疊時空等直觀圖形,還藉助等效原理、黎曼幾何等工具,解釋爲什麼“物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何運動”這一句廣義相對論的核心概括。 4. 應用與延伸:在闡述完基本機制後,作者可能進一步討論引力波、黑洞、宇宙膨脹等現象,說明廣義相對論在現代宇宙學中的地位,以及它如何改寫了我們對引力、時間和空間本質的認識。
真的沒有讀完本書。感覺真的需要專業知識和真實的需求。
講得很透徹,澄清了以往“望圖生義”的許多誤區
已經講的很通俗了,依舊看得糊里糊塗。大概意識到,時空是相對的,是會彎曲的。彎曲的時空就可以解釋引力之類。這個宇宙太奇怪,或許,因爲我們不懂才覺得奇怪的。人生很短,懂與不懂,都是一生,只是體驗感不同吧?
對於我這個文科生而言,全部都都能讀懂,非常難,我最多消化了30%,狹義相對論和廣義相對論,是物理世界裏程碑式的理論,我想,我只能只知其一了,理解太燒腦。
感覺有的結論很突兀,不知道從哪來的,不過很科普,還是要先看破解引力那本~
把複雜深邃的概念用淺顯易懂的方式說明白。
說了什麼,好像又什麼都沒說,有深入,但是沒淺出。很多段落感覺話說一半,整個就是忽悠不懂的人,對於懂點的人來說又不夠詳細。有些章節反覆讀了好幾遍,也還是感覺他詞不達意,應該不是我的問題。