图解广义相对论 时空是怎样弯曲的+破解引力 广义相对论的诞生之路

《图解广义相对论 时空是怎样弯曲的》运动的钟变慢，运动的直尺缩短；靠近地球的钟变慢，靠近地球的直尺变长。这些改变让地球周围的时间和空间变得不均匀。这种不均匀性在几何上的表现就是时空弯曲，在物理上的表现就是苹果掉下来。这些结论就是相对论的主要内容，本书采用直观的示意图对这些内容做了详细解释说明。比如采用时空图解释了时间为什么变慢、空间为什么收缩。采用折叠时空解释了地球周围时间为什么变慢、空间为什么变长。利用时间和空间的不均匀性解释了时空是怎样弯曲的，特别对时间的弯曲做了详细说明。 《破解引力 广义相对论诞生之路》本书分为五篇对广义相对论进行了介绍，第1篇主要讨论等效原理、空间观和时间观的历史渊源、形成过程和对经典力学的早期批判；第2篇包括经典力学的危机在电磁学发展过程中的暴露情况，为了解决危机而诞生狭义相对论的过程；第3篇介绍了在推广狭义相对论过程中，爱因斯坦的思想认识是如何一步步向前推进的，以及对牛顿引力进行修正的早期探索；第4篇详细介绍了爱因斯坦在1912—1915年对引力场方程进行艰难探索的详细过程；第5篇以地球为例子对广义相对论本身进行展示说明。本书作为广义相对论的入门书籍，完全避开了直接采用黎曼几何去介绍广义相对论给读者造成的数学障碍，而是只采用最基础的微积分和线性代数运算来展示相关物理和思想，并辅以大量图片，降低了读者理解的门槛。同时，本书尽量沿着物理学家的真实探索路径和历史发展顺序来阐述相关理论的来龙去脉，侧重于展示相关物理概念和物理思想的萌芽、演化和最终形成过程，从而让读者掌握广义相对论所包含的丰富物理内容和物理思想。本书适合对广义相对论感兴趣的读者阅读，可作为高中生、本科生、研究生学习广义相对论的入门书籍，也可供相关领域或科学史科研工作者、教师参考。

沈贤勇，网名@川山洞主，四川乐山人，2015年毕业于上海师范大学天体物理中心，获博士学位，研究方向为引力修改与暗能量，现为浙江树人大学讲师。

《时空是怎样弯曲的(图解广义相对论)》 上篇 苹果为什么会掉下来 开场——《星际穿越》的电影片段 第1章 樱满集星——不曾感知到的世界的真实模样 1.1 樱满集星人体验到的时间 1.2 樱满集星人体验到的空间 1.3 地球人与樱满集星人之间的协议 1.4 樱满集星人体验到的质量 1.5 樱满集星人测量出的光速值 第2章 空间的弯曲——表现为空间长度变长 2.1 地球周围空间的弯曲—同一段空间的长度变长所产生的“挤压” 2.2 空间看上去的形状 2.3 空间弯曲的表现方式 2.4 地球周围空间的弯曲程度 第3章 我们如何记录时间——难以觉察的时间性质差别 3.1 引力场不存在的情况—日常生活习惯的时间记录方式 3.2 引力场带来的本质改变 3.3 如何沿用日常生活习惯的记录方式—人为标记时间 3.4 时间的两种记录方式 3.5 两种记录方式之间的差别 第4章 时间的弯曲——表现为时间流逝变慢 4.1 需要澄清的混乱—同一段时间的两种不同含义 4.2 同一段时间的两种长度 4.3 时间的弯曲—同一段时间间隔的标准长度变长所产生的“挤压” 4.4 时间“看上去”的形状 4.5 时间弯曲的表现方式 4.6 二维时空面的弯曲 4.7 地球周围时间的弯曲程度 第5章 黑洞——时空弯曲的极端案例 5.1 中子星附近时空的弯曲程度 5.2 黑洞的边界 5.3 时间流逝趋于无穷慢的地方 5.4 我们能掉进黑洞吗 5.5 黑洞的内部—时间与空间对换 5.6 探索时空本质的信使 第6章 苹果为什么会掉下来——时间弯曲的表现 6.1 不受外部干扰的物体是如何运动的 6.2 苹果下落的真相—居然来自时间的本性 6.3 放大9亿亿倍—全部奥秘所在 第7章 卫星为什么会围绕地球旋转——时间弯曲占主导 7.1 卫星围绕地球旋转的原因也来自时间的弯曲 7.2 空间弯曲对卫星运动的影响 第8章 光线为什么会弯曲——时间弯曲和空间弯曲各贡献一半 8.1 如何判断时空弯曲所产生贡献的大小 8.2 压倒性胜出—时间弯曲的贡献远大于空间弯曲的贡献 8.3 少有的旗鼓相当—空间弯曲与时间弯曲产生的贡献相当 第9章 引力波——时空的另外一种弯曲 第10章 正确理解“时空弯曲告诉物体如何运动” 10.1 最常见的误解 10.2 误解的澄清 10.3 广义相对论核心思想的另一种表述 10.4 人类理性的闪耀 下篇 爱因斯坦如何发现这一切 第11章 肉眼可见的相对论效应——磁力是如何产生的 11.1 最熟悉的相对论效应—磁场和电场都是相对的 11.2 为什么电磁现象最容易暴露出相对论效应 11.3 相对论的世界浮出水面 第12章 光速不变——相对论效应最重要的表现 12.1 爱因斯坦当年的追光问题 12.2 相对论效应产生的必然结果：存在一个极限速度 12.3 相对论效应最重要的表现：光速不变现象 第13章 每个人都有属于自己的时间和空间——相对论的意义 13.1 光速不变—爱因斯坦所采用的最关键线索 13.2 时间流逝快慢的相对性 13.3 空间长度的相对性 13.4 同一个时刻的相对性 13.5 整个空间都是相对的 13.6 细棒变短的原因 13.7 时间流逝变慢的原因 13.8 相对论发现的最重要对象—时空 13.9 时空的光锥结构 13.10 狭义相对性存在的根源—两个常见误解的澄清 13.11 一种新时空观的诞生 第14章 质能方程——日常生活中无处不在发挥作用 14.1 一般能量的狭义相对性—质能方程 14.2 质量的狭义相对性 14.3 发生在我们身边的质能方程 14.4 重新认识时空与物质之间的界限 第15章 爱因斯坦一生中最快乐的思想——等效原理 15.1 狭义相对论到广义相对论的桥梁 15.2 等效原理所蕴含的本质思想 15.2.1 亚里士多德对运动的分类 15.2.2 笛卡尔对运动的分类 15.2.3 行星运动的真相被掩盖 15.2.4 真相被爱因斯坦揭露 15.2.5 爱因斯坦对运动的分类 第16章 苹果为什么会掉下来——更直观的解释 16.1 时间流逝变慢的根源 16.2 时空弯曲的途径—“折叠时空” 16.3 时间流逝在地球附近变慢的原因 16.4 空间真实长度在地球附近变长的原因 16.5 物体质量在地球附近会增加的原因 16.6 重力只是一种表象 附录 附录1 推导同一个时刻的相对性 附录2 推导质能方程E＝mc2 参考文献 《破解引力(广义相对论的诞生之路)》 第1篇 等效原理 第1章 什么是合乎自然的运动？——重性与惯性 1.1 自然 1.2 重性 1.3 惯性 1.4 重性与惯性 第2章 重力与惯性力