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韓春好 著

圖書標籤:

• 時空測量
• 測量原理
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• 相對論
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030544292

版次：31

商品編碼：12217043

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-10-01

頁數：220

字數：278000

正文語種：中文

內容簡介

　　《時空測量原理》在9個基本公設的基礎上係統闡述瞭時空測量與時空參考係理論，分析討論瞭歐幾裏得-牛頓空間、閔可夫斯基空間和黎曼-愛因斯坦空間的時空度量問題。內容涵蓋微分幾何、矢量張量分析、狹義相對論、廣義相對論和天文參考係等基本內容。

目錄

目錄
前言
符號約定
第1章 緒論 1
1.1 宇宙及其感知 1
1.2 時空測量與真理的相對性 3
1.3 關於“光”和“電磁波” 5
1.4 關於“時間”和“空間” 8
1.5 關於“引力”和“斥力” 11
1.6 關於“質量”和“能量” 13
1.7 關於“慣性”和“萬有引力” 15
1.8 關於“自由運動”和“受迫運動” 16
1.9 關於“直綫”與“短程綫” 18
1.10 關於“時空度規” 20
1.11 時空度量的基本約定 23
第2章 歐氏空間與伽利略變換 28
2.1 歐氏空間的標量與矢量 28
2.1.1 標量和矢量的概念 28
2.1.2 矢量運算法則 28
2.2 矢量並積與張量運算 31
2.2.1 矢量並積與張量 31
2.2.2 張量運算 32
2.3 仿射坐標及其變換 34
2.3.1 空間參考架與仿射坐標 34
2.3.2 仿射變換 34
2.4 逆變坐標與協變坐標 35
2.4.1 對偶基底矢量 35
2.4.2 逆變坐標與協變坐標 36
2.5 度規係數與度規張量 36
2.5.1 坐標係與度規係數 36
2.5.2 度規張量 37
2.5.3 度規張量的基本特性 37
2.6 參考架下的張量運算 39
2.6.1 張量的坐標錶達 39
2.6.2 矢量運算 39
2.6.3 張量運算 40
2.7 伽利略變換 41
2.7.1 笛卡兒坐標 41
2.7.2 坐標鏇轉變換 42
2.8 麯綫坐標與仿射聯絡 44
2.8.1 麯綫坐標與基底矢量 44
2.8.2 麯綫坐標係中的度規張量 45
2.8.3 仿射聯絡 45
2.9 張量微分與仿射聯絡錶達 46
2.9.1 張量微分 46
2.9.2 仿射聯絡的錶達 47
2.10 度規行列式與不變體積元 48
2.10.1 度規行列式及其坐標變換 48
2.10.2 度規行列式的坐標微分 49
2.10.3 不變體積元 49
2.11 梯度、散度和鏇度 50
2.11.1 梯度與張量擴張 50
2.11.2 方嚮導數 51
2.11.3 張量的散度和鏇度 52
2.11.4 拉普拉斯算子 53
2.12 伽利略相對性與科裏奧利定理 53
2.12.1 牛頓力學與弱等效原理 53
2.12.2 慣性參考係與伽利略相對性原理 55
2.12.3 非慣性參考係與科裏奧利定理 56
第3章 閔可夫斯基空間與洛倫茲變換 58
3.1 閔可夫斯基空間 58
3.1.1 閔可夫斯基時空假說 58
3.1.2 閔可夫斯基空間的時空綫元 58
3.1.3 時空光錐 59
3.2 閔可夫斯基空間張量運算 60
3.2.1 張量運算法則 60
3.2.2 閔可夫斯基空間度規張量 60
3.3 洛倫茲變換 62
3.3.1 閔可夫斯基時空間隔 62
3.3.2 洛倫茲變換 63
3.4 狹義相對論效應 65
3.4.1 時鍾變慢效應 65
3.4.2 尺長縮短效應 66
3.5 閔可夫斯基空間中的運動方程 67
3.5.1 時空位移矢量 67
3.5.2 四維速度矢量 67
3.5.3 四維加速度矢量 69
3.5.4 角速度矢量 69
3.6 能量-動量張量 70
3.6.1 粒子的質量與動量 70
3.6.2 粒子的能量-動量張量 72
3.7 閔可夫斯基空間短程綫 73
3.7.1 類空間隔與類空短程綫 73
3.7.2 類光間隔與類光短程綫 73
3.7.3 類時間隔與類時短程綫 74
3.7.4 雙生子佯謬 75
3.8 光行差與多普勒效應 75
3.8.1 四維波矢量 75
3.8.2 光行差與多普勒效應 76
3.8.3 多普勒效應的進一步討論 77
3.9 洛倫茲力的相對論錶達 78
3.9.1 經典麥剋斯韋方程 78
3.9.2 閔可夫斯基空間中的麥剋斯韋方程 79
第4章 黎曼-愛因斯坦空間與參考係 80
4.1 相對論時空度量 80
4.1.1 時空引力場 80
4.1.2 黎曼-愛因斯坦空間及其度量 80
4.2 大尺度時空參考係 82
4.2.1 時空參考係 82
4.2.2 時空間隔與短程綫 83
4.3 度規張量及其特性 83
4.3.1 時空度規張量 83
4.3.2 度規張量的特性 84
4.3.3 張量運算 85
4.4 仿射聯絡與不變體積元 86
4.4.1 仿射聯絡矢量 86
4.4.2 不變體積元 87
4.5 張量微分 88
4.5.1 矢量張量微分 88
4.5.2 度規張量的微分 89
4.5.3 哈密頓算子與張量梯度 90
4.5.4 張量的散度、鏇度與拉普拉斯算子 90
4.6 平行移動與測地綫方程 91
4.6.1 萊維-齊維塔平移 91
4.6.2 測地綫方程 92
4.6.3 三維時變測地綫方程 93
4.7 黎曼麯率張量 93
4.7.1 黎曼張量的定義 93
4.7.2 黎曼張量的特性 94
4.7.3 黎曼張量的幾何意義 95
4.8 裏奇張量與比安基恒等式 97
4.8.1 裏奇張量 97
4.8.2 比安基恒等式 98
第5章 愛因斯坦場方程及其解 100
5.1 能量-動量張量 100
5.1.1 能量-動量張量 100
5.1.2 能量-動量守恒定律 101
5.2 愛因斯坦場方程 101
5.2.1 愛因斯坦場方程錶達 101
5.2.2 牛頓極限與場方程標量常數確定 102
5.2.3 宇宙常數及其物理含義 104
5.2.4 坐標條件 105
5.3 球對稱引力場與史瓦西度規 106
5.3.1 球對稱引力場的度規形式 106
5.3.2 球對稱引力場的仿射聯絡與裏奇張量 108
5.3.3 球對稱引力場方程的解 108
5.3.4 史瓦西各嚮同性度規 109
5.3.5 史瓦西度規的測量學意義 110
5.4 鏇轉軸對稱引力場與剋爾度規 112
5.4.1 剋爾度規錶達 112
5.4.2 剋爾度規的測量學意義 113
5.5 仿射聯絡錶達式 114
5.5.1 史瓦西標準坐標仿射聯絡 114
5.5.2 史瓦西各嚮同性坐標仿射聯絡 115
5.5.3 剋爾各嚮同性坐標仿射聯絡 116
第6章 測量中的相對論效應 117
6.1 相對論效應的概念 117
6.1.1 觀測量與坐標量 117
6.1.2 觀測模型與相對論效應 118
6.2 天體測量中的觀測量 118
6.2.1 觀測方嚮和觀測頻率 118
6.2.2 距離測量和引力時延 119
6.2.3 坐標方嚮與視差 120
6.2.4 光綫引力偏摺 120
6.2.5 本徵頻率與引力紅移 121
6.3 史瓦西場運動方程 122
6.3.1 史瓦西場三維時變測地綫方程 122
6.3.2 光子運動方程 123
6.4 史瓦西場的光綫引力偏摺 124
6.4.1 史瓦西場光綫引力偏摺 124
6.4.2 太陽光綫引力偏摺觀測 125
6.5 引力時延與雷達迴波延遲 127
6.5.1 史瓦西場引力時延 127
6.5.2 水星雷達迴波延遲 128
6.6 行星近日點進動 128
6.6.1 粒子運動方程 128
6.6.2 行星近日點進動 131
6.7 測地歲差與時空拖曳效應 132
6.7.1 托馬斯進動 132
6.7.2 測地歲差 133
6.7.3 Lense-Thirring效應 135
6.8 原子鍾計時與引力紅移 135
6.8.1 原子鍾計時技術 135
6.8.2 原子鍾引力紅移效應 136
6.8.3 時鍾變慢效應的再討論 137
第7章 後牛頓時空度規 139
7.1 坐標規範 139
7.1.1 坐標任意性 139
7.1.2 諧和坐標規範 139
7.1.3 標準後牛頓規範 140
7.1.4 諧和規範與標準 PN 規範的坐標關係 140
7.2 各嚮同性坐標 141
7.2.1 關於“優越”坐標 141
7.2.2 空間各嚮同性坐標 141
7.3 場方程的後牛頓近似 142
7.3.1 後牛頓時空度規形式 142
7.3.2 裏奇張量的後牛頓錶達 143
7.3.3 後牛頓場方程及其解 145
7.4 時空度規的 DSX 錶達 146
7.4.1 1PN度規形式的指數化錶達 146
7.4.2 DSX場方程的意義 148
7.4.3 DSX三維測地綫方程 148
7.5 引力位勢的展開式 149
7.5.1 DSX度規的位勢函數 149
7.5.2 靜態引力場的多極矩展開 150
7.5.3 BD多極矩 152
第8章 後牛頓時空參考係 154
8.1 慣性係與相對性原理 154
8.1.1 相對性原理 154
8.1.2 馬赫原理 154
8.1.3 等效原理與洛倫茲參考架 155
8.2 局域慣性係 156
8.2.1 局域慣性條件 156
8.2.2 坐標變換關係 157
8.3 局域慣性係的時空度規與測地綫方程 160
8.3.1 局域慣性係的時空度規 160
8.3.2 仿射聯絡與三維測地綫方程 162
8.4 DSX星心局域慣性係 163
8.4.1 N體係統時空參考係 163
8.4.2 DSX星心局域慣性係 164
8.5 N體係統時空度規 167
8.5.1 係統質心準慣性係時空度規 167
8.5.2 星心局域慣性係時空度規 168
8.6 星心星固坐標係及其度規 170
8.6.1 星心星固坐標係 170
8.6.2 星心星固坐標係時空度規 171
8.7 EIH平移運動方程 171
8.7.1 質點體係的時空度規 171
8.7.2 EIH平移運動方程 172
第9章 天文參考係 174
9.1 太陽係質心天球參考係 174
9.1.1 參考係與參考架 174
9.1.2 質心天球參考係時空度規 175
9.1.3 國際天球參考架 175
9.2 地心天球參考係 176
9.2.1 地心天球參考係時空度規 1

宇宙編年史：跨越光年的文明印記 引言： 本書並非專注於精確量化時間的刻度，亦非探究空間距離的極限。它是一部宏大的文明編年史，聚焦於人類文明在宇宙尺度下，自誕生之初到遙遠未來的漫長演進軌跡。我們將抽離齣冰冷的數字與公式，轉而深入探索驅動文明躍遷的內在動力、技術奇點帶來的社會重塑，以及個體在浩瀚宇宙背景下的精神圖景。 第一部：文明的搖籃與初啼（約公元前5000年 - 公元19世紀） 本部分將細緻描繪人類文明在地球搖籃中的萌芽與早期發展。我們探討的重點在於敘事結構與文化傳播的演變。 符號的誕生與記憶的構建： 焦點放在早期文字係統（如蘇美爾楔形文字、古埃及象形文字）如何從純粹的記事工具，演化為承載神話、律法和哲學思想的媒介。我們分析，早期的曆法與季節觀測，並非對“時間流逝”的純粹測量，而是人類試圖通過周期性敘事，在無序的自然界中建立秩序感和可預測性的文化行為。 地理的限製與認知的擴張： 探討古代帝國（如羅馬、漢朝）的疆域擴張，如何受到早期交通工具的物理限製。這種限製如何反嚮塑造瞭人們對“遠方”和“未知”的想象力，孕育齣早期的地理學和神話地理學。例如，大航海時代前，人們對海洋的理解，更多是基於風險評估和文化禁忌，而非精確的導航計算。 知識的積纍與共享： 關注手抄本時代和活字印刷術齣現前後的知識保存與失傳機製。重點分析知識的密度如何影響瞭社會結構和權力分配。文藝復興時期，知識的集中與爆發，是人類在特定曆史節點上，對“信息流動效率”的首次集體突破，而非單純的“信息量”的增加。 第二部：工業巨輪與人類心智的重塑（約18世紀 - 21世紀初） 進入工業革命，人類開始以前所未有的速度改造物質世界。本部分關注技術變革對人類感知和價值體係的顛覆。 蒸汽與速度的哲學： 分析蒸汽機和鐵路的普及，如何改變瞭人們對“等待”和“距離”的心理預期。火車將原本需要數周的旅程壓縮至數日，這不僅是物理距離的縮短，更是人類“時間預算”的重新分配。我們深入探討，這種對“效率”的癡迷如何成為現代性的核心驅動力。 電磁波的無形之網： 電報、電話的發明，標誌著信息傳遞首次擺脫瞭物理載體的束縛。這帶來的衝擊是深刻的——“在場感”被重新定義。本章探討瞭遠距離通信如何催生瞭早期的全球市場概念，以及這種即時性如何開始侵蝕傳統的社區邊界和慢節奏的思考模式。 大眾媒體的塑造力： 探討報紙、廣播和早期電視如何構建“共同的現實”。在這個階段，個體接收到的信息流開始被媒介工業所主導，“共識”的形成機製從地方性的口頭傳播，轉變為大規模、標準化的信息灌輸。我們審視，這種對“同步接收”的需求，如何成為現代社會組織的基礎。 第三部：信息洪流與數字的幽靈（21世紀至今） 本章聚焦於信息技術爆炸性增長的時代，關注“連接性”帶來的異化與重構。 超連接時代的認知負荷： 互聯網和移動設備的普及，使得信息獲取的門檻幾乎降至零。然而，這種“無限可得性”帶來瞭新的挑戰：信息過載導緻的決策癱瘓和注意力稀釋。本書分析瞭算法如何開始接管信息篩選的權力，並探討瞭這種外包決策權對人類主體性的影響。 虛擬身份與真實社群的悖論： 探討社交媒體如何構建齣多重、流動的數字身份。我們關注個體如何在高度數字化的環境中，尋求真實的情感連接，以及“點贊文化”對自我價值評估體係的潛移默化影響。這是一種關於存在感的新型建構。 知識的碎片化與意義的重構： 當知識被壓縮成短視頻和摘要時，深度的、長周期的思考能力是否正在退化？本部分將考察“即時滿足”的文化傾嚮如何滲透到學習、研究乃至人際關係中，並探討文明如何在高密度的信息流中，重新錨定其長期目標和意義。 第四部：文明的遠景與存在的邊界（遙遠未來展望） 本部分並非預測星際航行的技術細節，而是基於當前科技趨勢，對人類存在形態的哲學推演。 人機共生的倫理迷宮： 展望當人工智能深度融入社會肌理時，人類的創造力、勞動價值乃至“人性”的定義將如何被重塑。我們探討的不是如何計算最短的路徑，而是當路徑本身可以被優化時，“探索的意願”將如何維係。 行星尺度的文化烙印： 設想人類在太陽係內建立多個定居點後，不同環境（如火星殖民地、深空站）將如何孕育齣各自獨特的文化和價值體係。這些分離的文明，在經曆數代後，將如何看待“地球起源”？這將是一場關於文化多樣性與共同身份的終極考驗。 文明的“惰性”與“飛躍”： 曆史錶明，文明的進步並非勻速的。我們分析，在麵對全球性危機（如氣候、資源枯竭）時，人類集體行動的延遲效應（Inertia）是如何發生的。最終，本書將聚焦於，真正的“飛躍”往往源於對既有框架的徹底顛覆，而非對現有工具的微小改進。 結語： 《宇宙編年史》試圖在宏大的時間軸上，重新定位人類的努力。我們審視的不是如何更精準地量度世界，而是人類如何在不斷變化的環境中，維係其敘事、構建其意義，並持續定義“我們是誰”。這是一部關於演化、適應和永恒追問的文化史詩。

評分☆☆☆☆☆

讀完《時空測量原理》的序言，我有一種豁然開朗的感覺。序言中提到，這本書並非僅僅是枯燥的物理公式堆砌，而是試圖從哲學和曆史的角度，去審視人類對時空的認知曆程。這正是我所期待的。我一直覺得，科學的進步並非一蹴而就，而是建立在無數前人的思想和探索之上。因此，我非常希望這本書能夠帶領我迴顧那些重要的裏程碑，瞭解不同時代的人們是如何思考時間和空間的。比如，我想知道古希臘哲學傢們是如何構想時間和空間的，他們是否就已經觸及到瞭某些現代物理學的雛形？再比如，牛頓的絕對時空觀，以及後來愛因斯坦的相對時空觀，這些革命性的思想是如何齣現的？它們是如何改變瞭我們對宇宙的認知？我期待書中能夠有詳細的論述，解釋這些理論背後的邏輯和實驗依據。同時，我也希望它能夠引發我對於“時間”和“空間”本質的思考。它們是獨立存在的嗎？還是我們感知的一種幻象？這本書的哲學視角，讓我覺得它不僅僅是一本科普讀物，更是一本能夠啓發思考的智者之書，讓我能夠從更深的層次去理解我們所存在的世界。

評分☆☆☆☆☆

拿到《時空測量原理》這本書，我的第一反應是，這下終於有瞭解開我對時間和空間睏惑的鑰匙瞭！我一直以來對這兩個概念都有著模糊而又深刻的直覺，但總覺得無法用清晰的語言來描述它們。我希望這本書能夠提供一個係統性的框架，讓我能夠從根本上理解“測量”這兩個字在時空領域到底意味著什麼。我期待書中能有很多具體的例子，比如如何通過測量光的傳播速度來定義距離，或者如何通過原子鍾的精確度來定義時間單位。我希望它能夠解釋那些看似抽象的概念，例如“參照係”、“時空坐標”等等，是如何被發明和應用到測量中的。更重要的是，我希望這本書能幫助我理解，在進行時空測量時，有哪些潛在的誤差來源，以及科學傢們是如何剋服這些睏難的。我想要的是一種紮實而全麵的理解，能夠讓我不僅知其然，更能知其所以然。讀完之後，我希望能對任何關於時空測量的話題，都有信心去理解和討論，甚至能夠對一些前沿的科學探索，有更深層次的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字叫《時空測量原理》，我拿到它的時候，其實心裏是有點忐忑的。我對物理學，尤其是與時間和空間相關的理論，一直有著一種既好奇又畏懼的感覺。我印象中的物理概念，總是充斥著讓人頭疼的公式和抽象的邏輯，總擔心自己會像一隻迷失在宇宙迷宮中的螞蟻，無論怎麼努力都找不到齣口。拿到這本書，我做的第一件事就是翻閱目錄，試圖從中找到一絲絲我可以理解的綫索。當我看到其中一些章節標題，例如“日常時間感知的局限性”或是“空間感知中的主觀偏差”，我突然覺得，或許這本書並沒有我想象的那麼遙不可及。這些標題似乎暗示著，它會從我們日常生活的經驗齣發，去探討那些看似理所當然，實則充滿奧秘的時空概念。我期待它能像一位溫和的嚮導，帶領我一點點揭開時空的神秘麵紗，而不是直接把我扔進一個充滿未知數的黑洞。我希望它能用生動有趣的例子，甚至是生活中的小故事，來解釋那些復雜的科學原理，讓我在輕鬆愉快的閱讀過程中，不知不覺地掌握到一些關於時空的知識。我非常渴望，讀完這本書後，我能用一種全新的視角去看待我所處的這個世界，去理解時間流逝的意義，去感受空間存在的廣闊。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開《時空測量原理》這本書，我腦海裏立刻浮現齣那些科幻電影裏描繪的奇妙場景：蟲洞、時間旅行、多維空間……這些概念總是讓我覺得既興奮又遙遠。我一直對人類如何測量和理解時間與空間感到好奇，畢竟，這是我們存在最基本的基礎。這本書的名字《時空測量原理》恰好觸及瞭我內心深處的渴望。我希望這本書能夠深入淺齣地解釋，從古至今，人類是如何一步步發展齣對時間和空間的測量方法的。我想瞭解那些偉大的科學傢們，是如何通過觀察星辰的軌跡，測量地球的自轉，以及後來發明齣精密的時鍾，來定義和量化時間的。我也同樣好奇，在空間測量方麵，我們又是如何從簡單的丈量土地，發展到如今能夠繪製齣宇宙的星圖，甚至去理解相對論中的空間扭麯。我期待書中能夠有精彩的曆史敘述，讓我瞭解到這些測量原理背後，是無數智慧的閃光和不懈的探索。同時，我也希望它能為我打開一扇理解現代物理學關於時空的全新視角，哪怕隻是觸及到一些最基礎的概念，也足以讓我感到滿足，並且對這個宇宙多一份敬畏。

評分☆☆☆☆☆

《時空測量原理》這本書，光是聽名字，就足以勾起我對科學最原始的好奇心。我一直對那些宏大而深邃的科學問題抱有濃厚的興趣，尤其是與我們生存息息相關卻又難以捉摸的時間和空間。我希望這本書能夠以一種極其清晰、易於理解的方式，為我揭示時空測量的奧秘。我腦海中構想的理想場景是，它能從最基礎的概念講起，比如我們如何感知時間的流逝，以及空間給我們帶來的方嚮感和距離感，然後逐步深入到更復雜的理論。我非常期待它能夠詳細闡述各種測量工具的發展曆程，從最早的日晷、沙漏，到後來的機械鍾錶、原子鍾，再到如今用於探測宇宙的先進儀器。我想知道，這些工具的每一次革新，都對我們理解時空産生瞭怎樣的影響。同時，我也希望這本書能夠解釋一些令人著迷的現象，比如為什麼我們感覺時間過得有時快有時慢，以及在極端環境下，比如黑洞附近，時間是否會發生奇異的變化。我想要的是一種循序漸進的學習體驗，讓我在不知不覺中，就掌握瞭關於時空測量的重要知識。