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3小時「相對論」速成班!

3小時「相對論」速成班!

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9789863778196
齋藤勝裕
陳聖怡
楓書坊
2022年11月25日
117.00  元
HK$ 99.45  






ISBN:9789863778196
  • 叢書系列:圖解雜學系列
  • 規格:平裝 / 190頁 / 12.8 x 18.2 x 1 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
    圖解雜學系列


  • 自然科普 > 物理/化學 > 概論











      ∼向愛因斯坦請教,53個想知道的物理理論∼

      從基礎開始,發現原來「相對論」竟然能應用如此廣泛!



      愛因斯坦頂著一頭白髮,對著鏡頭吐舌頭的肖像;

      在輪椅上的霍金,藉由語音合成器與外界對話。

      相信任何人對這兩位20世紀的天才並不陌生,對吧?

      不過,他們提出的理論究竟是什麼?又帶給世界如何貢獻?

      或許很多人腦內浮現的是影集《世紀天才》或電影《愛的萬物論》,一時間也很難給出回答吧?

      

      這次,3小時速成班將加開全新的課程──「相對論」。

      打開本書,文組人也能學會的相對論速成班,即將開課!



      正式開課之前,各位不妨先思考下面的問題,作為簡易的課前測驗吧!

      Q1?光的速度一直都是保持不變嗎?

      Q2?太空船上的太空人,會比地球上的人老得慢嗎?

      Q3?「質量」和「重量」有什麼不同?質量等於「能量」嗎?

      Q4?為什麼「重力波」被譽為「愛因斯坦最後的功課」?



      想要融會貫通相對論,有一點很重要,那就是保持「腦洞大開」的良好狀態。



      在物理學的世界,有別於實驗室裡具體操作實證,特別講求運用想像力,假定一切實驗條件均為最理想狀態,對一套假說在大腦中進行實驗,因此又稱做「思想實驗」。



      物理史上著名的思想實驗,包括──

      永動機??不需要額外提供能源或能量,而能恆久運作的機械。

      牛頓大砲??有一座大砲從高山上發射,發射的砲彈軌道取決於初始速度,呈現環形永不下墜軌道、橢圓軌道、拋物線軌道逃離地球。  

      孿生子悖論??雙胞胎的一人搭乘太空船旅行,另一人留在地球,當旅行者多年後回到地球,發現自己比手足更年輕。



      愛因斯坦的相對論,正是透過思想實驗來建構理論。



      當我們初次接觸相對論、甚至是難以理解的量子力學時,放下自我設限的成見,以開放的心態參與一場場的思想實驗,才能透視日常所見的巨觀世界,領略奧妙的微觀世界。



      就讓相對論推你一把,跨越想像力的限制,從此看見不一樣的宇宙吧。



    本書特色



      ◎從理論公式推導,到「黑洞」的探索新突破,由日本的理科博士轉譯抽象的相對論與量子糾纏,化為文組人也能輕鬆理解的簡明概念。



      ◎全書架構以11個章節、53個單元組成,從基本知識開始掌握,循序漸進了解相對論如何解釋宇宙與星星的誕生。



      ◎搭配主題,細數與愛因斯坦同期的偉大科學家,同步了解近代科學發展的多元面貌。

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    ◎前言

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    ●第1章 相對論為什麼如此重要?

    .1 在愛因斯坦以前的物理學

    .2 顛覆十七世紀以來的常識

    .3 量子理論如何孕育而出?

    ?專欄 瑪麗.居禮的成就

    .4 相對論是什麼樣的理論?

    ?專欄 愛因斯坦其人

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    ●第2章 相對性原理的基礎

    .1 伽利略的相對性原理

    .2 等速直線運動如何發生?

    .3 當加速度發揮作用時,物體會發生什麼事?

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    ●第3章 光速不變的原理

    .1 話說回來,「光」是什麼?

    .2 光速一直都保持不變嗎?

    .3 傳導光的物質──乙太

    .4 光速可以測量嗎?

    .5 超越光速的物質存在嗎?

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    ●第4章 在光速中時間會延遲

    .1 每個人的時間速度都一樣嗎?

    .2 用光速移動的話,就會老得比較慢嗎?

    .3 以光速移動,時間會延遲多少?

    .4 時間延遲程度的指標──勞侖茲因子

    .5 時間延遲與相對論的關係

    .6 浦島太郎的故事可能發生嗎?──孿生子悖論

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    ●第5章 在光速中長度會縮短

    .1 以光速飛行,太空船的長度會縮短?

    .2 為什麼速度愈快,長度愈短?

    .3 以接近光速移動,物體間的距離也會縮短嗎?

    .4 速度再加上光速,結果會超過光速嗎?

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    ●第6章 能量等於質量

    .1 「質量」和「重量」的差別

    .2 愈接近光速,質量就會變得愈大?

    .3 能量和質量的關係

    .4 質量可以等同能量嗎?

    .5 解謎愛因斯坦的經典公式「E=mc?2;」

    .6 粒子必然成對生成與消失嗎?──成對產生、成對消滅

    ?專欄 如何導出「E=mc?2;」

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    ●第7章 重力與時空的扭曲

    .1 「質量」和「重力」的差異

    ?專欄 希格斯玻色子

    .2 平行線會相交嗎?

    .3 重力如何扭曲空間?

    .4 重力也能扭曲光線嗎?

    .5 我們如何看到重力的作用?──重力透鏡效應

    .6 愛因斯坦最後的功課──重力波

    ?專欄 LIGO(雷射干涉儀重力波天文台)

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    ●第8章 粒子性與波動性

    .1 光是波動,電子是粒子

    .2 物質有「波」的性質嗎?──物質波

    .3 什麼是「量子化」?

    .4 光也能量子化嗎?

    .5 愛因斯坦無法接受的理論──海森堡的不確定性原理

    ?專欄 如何導出海森堡的不確定性原理

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    ●第9章 構成宇宙的物質

    .1 宇宙的起源

    .2 恆星的誕生

    .3 原子的誕生與成長

    ?專欄 原子核反應

    .4 恆星的一生

    ?專欄 元素週期表

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    ●第10章 黑洞

    .1 星星會如何結束一生?

    .2 日本觀測到星星的爆炸──神岡探測器

    .3 黑洞是什麼?

    .4 黑洞會「蒸發」?

    .5 黑洞的一生如何度過?

    .6 終於真正發現黑洞

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    ●第11章 宇宙的未來

    .1 宇宙正在膨脹嗎?

    .2 無法觀測的宇宙成分──暗物質、暗能量

    .3 宇宙發展的下一個階段

    .4 古人眼裡的宇宙

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    ◎後記

    ◎參考文獻?資料來源





    前言



      這本書為了讓逃避微積分、討厭數學的文化類讀者,也能夠愉快閱讀著名的愛因斯坦「相對論」,特別以簡單易懂的方式解說。



      這世上有好幾種堪稱經典的理論,像是歐幾里得(Euclid)的「幾何學」、牛頓(Isaac Newton)的「自然哲學的數學原理」、馬克士威(James Clerk Maxwell)的「電磁學」、克勞修斯(Rudolf Clausius)等人的「熱力學」、愛因斯坦(Albert Einstein)的「相對論」、路易.德布羅意(Louis de Broglie)等人的「量子論」等等。這些經典理論就像是在比誰最艱深似地,長得一副「怎麼能讓你輕易看懂!」的模樣。



      但是到了20世紀以後,已經確立的相對論和量子論不只是艱深費解,還包含了令人難以置信的觀點,相繼提出讓人覺得根本不可能成立的論調。在理解這些觀點以前,必須先破除僵化的思維、讓思考更靈活一點。



      也就是說,在閱讀這種理論時,先別想著「我要看懂」。不管它談了什麼都無所謂,你只需要一心一意地讀下去。如此一來,這些「難以置信的觀點」就會刻進你的腦海裡。



      第一次閱讀只要這樣就好,別奢求能夠理解多少。重點在於後面。第一次從頭通讀到最後,接著趁自己還沒有忘記太多內容時,再重新讀一次。這樣的話,一開始還難以置信的觀點,就會漸漸讓你覺得「這可能是真的」了。



      到了這個程度,它就是屬於你的知識了。即使只有一部分也無妨,請再試著去讀懂你覺得自己好像可以理解的部分。這樣是不是開始覺得讀出一點趣味了呢?



      沒錯,相對論其實很有趣。首先,它的格局非凡,談的是無邊無際的宇宙,談的是乘著光線四處馳騁、超越時間大幅飛躍。



      如果大家都能透過本書體會到相對論的樂趣,我會非常高興。

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    2021年6月 齋藤勝裕




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