相对论百问(第3版)(精)/牛顿科学馆

本书用通俗的语言讲解 了相对论学习过程中108个 常见的，以及不易弄懂或容 易产生歧义的问题；包括36 个狭义相对论的基本问题， 72个广义相对论、宇宙学、 黑洞及引力波等方面的疑难 问题，第3版增加了引力波 理论和观察实测内容。 赵峥教授长期从事相对 论领域的科研与教学，经常 作科普讲座，同时参与过大 学、中学的教学研究和课程 改革，对老师和同学在讲授 和学习相对论时感受到的困 难深有体会。为了能够对相 对论的教学有所帮助，作者 尝试把长期积累的知识及感 悟以“问答录”的形式写成此 书，与广大读者交流、探讨 ，希望能够对相对论的学习 、理解和讲授有所帮助。 本书可供大学和中学的 物理老师及科研工作者在讲 解相对论时参考，也可供大 中小学生及其他有兴趣的读 者学习相对论时使用。

一、狭义相对论 1.什么是相对论？ 2.什么是以太理论？相对论诞生前夜以太理论遇到了哪些困难？ 3.什么是光行差现象？ 4.迈克耳孙实验说明了什么？ 5.相对论诞生前夜电磁理论遇到了什么困难？ 6.什么是洛伦兹收缩？ 7.什么是洛伦兹变换，它与伽利略变换有何不同？ 8.狭义相对论建立在哪两条公理的基础之上？ 9.相对性原理最初是如何提出的？ 10.牛顿的“水桶实验”是怎么回事？牛顿与马赫如何解释这一实验？ 11.相对论诞生前夜，物理学界对相对性原理有什么争论？ 12.光速不变原理是如何建立的？ 13.爱因斯坦是如何建立狭义相对论的？ 14.什么是同时的相对性？ 15.怎样从洛伦兹变换导出同时的相对性？ 16.相对论如何解释洛伦兹收缩？ 17.什么是动钟变慢效应？ 18.什么是双生子佯谬？ 19.什么是多普勒效应？ 20.星际飞船上的宇航员会看到什么景象，感受到哪些相对论效应？ 21.相对论的速度叠加公式怎么写？可以用速度叠加达到或超过光速吗？ 22.什么是相对论中的静质量和动质量？动质量究竟算不算质量？ 23.为什么相对论中的光速是极限速度？ 24.如何理解质能关系式E=mc2？经典力学中的动能与相对论能量之间有什么关系？ 25.什么是狄拉克真空？ 26.什么是反物质？反物质是如何被预言和发现的？ 27.时间有什么特点？什么是时间的“流逝性”和“测度性”？ 28.如何确定“相继时间段”的相等？ 29.不同地点的钟如何校准？为什么说真空中光速各向同性是一个约定？ 30.为什么测量的光速都是双程光速，不可能测量单程光速？ 31.相对论中空间距离如何测量？ 32.为什么说光速在相对论中处于核心地位？ 33.什么是四维时空？ 34.建立狭义相对论最困难的思想突破是什么？ 35.为什么相对论的缔造者是爱因斯坦而不是其他人？ 36.数学大师庞加莱如何评价爱因斯坦的工作？ 二、广义相对论 1.狭义相对论遇到了什么重要困难？ 2.针对上述困难，爱因斯坦有什么新思路？ 3.什么是马赫原理？ 4.什么是引力质量？什么是惯性质量？ 5.什么是等效原理？ 6.爱因斯坦升降机是怎么回事？ 7.为什么说等效原理只在一点的邻域严格成立？ 8.在相对论中惯性系如何定义？ 9.非欧几何是怎样建立的？ 10.欧氏、罗氏和黎氏几何各有什么特点？ 11.爱因斯坦怎样构建广义相对论？ 12.能否简单介绍一下广义相对论？ 13.能否对弯曲时空做一个形象的比喻？ 14.广义相对论有哪些实验验证？ 15.什么是引力红移？ 16.什么是行星轨道近日点的进动？ 17.什么是光线偏折？ 18.什么是引力波？引力波是怎样提出的？ 19.20世纪做了哪些探测引力波的努力？引力波的间接发现是怎么回事？ 20.直接探测到引力波是怎么回事？ 21.广义相对论建立后有哪些重要进展？ 三、黑洞 1.什么是黑洞？ 2.黑洞是怎样形成的？ 3.作为黑洞边界的事件视界是怎么回事？奇点与奇环是怎么回事？ 4.什么是时空坐标互换？什么是单向膜区？ 5.落向黑洞的飞船能够掉进黑洞吗？ 6.什么是白洞？ 7.转动带电的黑洞有什么特点？ 8.什么是黑洞无毛定理？ 9.什么是奇性定理？ 10.什么是宇宙监督假设？ 11.什么是黑洞面积定理？黑洞热力学是怎么回事？ 12.什么是霍金辐射？ 13.黑洞的负比热是怎么回事？ 14.什么是黑洞的信息疑难？ 15.信息不守恒会产生什么影响？ 16.霍金对信息疑难有什么看法？ 17.解决信息疑难的前景如何？ 四、字宙学 1.为什么爱因斯坦不把广义相对论用于量子论的研究，而把它用于宇宙学的研究？ 2.什么是宇宙学原理？ 3.爱因斯坦主张的“有限无边静态宇宙”是怎么回事？ 4.什么是宇宙学常数？ 5.什么是膨胀宇宙模型和脉动宇宙模型？ 6.什么是哈勃定律？ 7.什么是火球模型？ 8.如何理解宇宙的“大爆炸”？ 9.为什么说宇宙学红移不是多普勒效应？ 10.为什么河外星系的退行速度可以“超光速”？ 11.宇宙年龄有多大？宇宙的可观测距离又有多大？ 12.哪些观测结果支持了大爆炸模型？ 13.宇宙如何创生？宇宙极早期是什么情况？ 14.宇宙到底有限还是无限？ 15.什么是暗物质？ 16.什么是暗能量？ 17.有没有时空隧道？能不能制造时间机器？ 18.制造“可通过虫洞”和“时间机器”有什么困难？ 五、爱因斯坦 1.爱因斯坦究竟是哪国人？ 2.小学、中学时代的爱因斯坦是优秀学生吗？ 3.爱因斯坦为何赞扬阿劳中学的教育方式？ 4.爱因斯坦的大学生活有什么特点？ 5.爱因斯坦怎样开始自己的科学生涯？ 6.爱因斯坦的家庭、婚姻状况如何？ 7.为什么说没有比专利局更适合爱因斯坦的工作单位了？ 8.在爱因斯坦的成长过程中有哪些值得注意之处？ 9.什么是“奥林匹亚科学院”？它对爱因斯坦的成长有什么影响？ 10.为什么说1905年是爱因斯坦的丰收年？ 11.提名授