相对论与引力理论导论 9787030507914 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵柳 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030507914

商品编码：28159635059

包装：平装

出版时间：2018-03-01

基本信息

书名：相对论与引力理论导论

定价：149.00元

作者：赵柳

出版社：科学出版社

出版日期：2018-03-01

ISBN：9787030507914

字数：

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：128开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是关于相对论及引力理论的基础理论性著作，以尽量短小的篇幅向读者介绍现代相对论引力理论的基本知识和部分前沿方向，内容包括狭义相对论回顾、等效原理与黎曼几何初步、弯曲时空中的场方程(爱因斯坦方程、引力变分原理以及弱场极限)、球对称的引力场、黑洞理论、标架形式与旋量场、高维及带宇宙学常数的时空、引力场的能量与哈密顿表述、宇宙学简介、扩展的引力理论以及额外维与时空紧化等。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《宇宙的宏伟织锦：从经典力学到量子场论的物理学之旅》 导言：探索自然规律的终极奥秘 自人类开始仰望星空，便从未停止过对宇宙本质的追问。我们脚下的大地如何运动？天体的运行遵循怎样的法则？物质的最小构成单元究竟是什么？《宇宙的宏伟织锦》旨在带领读者踏上一段跨越数个世纪的物理学探索之旅，从十七世纪牛顿力学的辉煌奠基，逐步迈向二十世纪相对论的深刻革命，最终触及量子场论的奇特前沿。本书聚焦于物理学理论框架的演进、核心概念的建立，以及这些理论如何共同编织出我们对自然界运行机制的整体理解。 本书不侧重于对单一理论的深度数学推导，而是致力于构建一个清晰、连贯的知识图谱，阐明不同物理学分支之间的内在联系与历史发展脉络。我们将探讨物理学家们如何面对实验的挑战、概念的悖论，并最终以其非凡的洞察力，重塑我们对空间、时间、物质和能量的认知。 第一部分：牛顿的遗产——经典物理学的基石 本书的开篇将回顾经典物理学的辉煌成就。我们将详细考察艾萨克·牛顿爵士构建的宏伟体系——牛顿力学。这套理论不仅成功解释了行星绕日公转的现象，也为后世所有宏观尺度的物理学研究设定了基本框架。我们深入分析了力、质量、加速度这三个核心概念，探讨了动量守恒、能量守恒等基本原理在经典世界中的普适性。 随后，我们将视角转向热力学和统计力学。从焦耳对能量形式转换的早期探索，到卡诺对热机效率的理论分析，热力学定律揭示了宇宙中能量不可逆的流动方向——熵增原理。我们随后会阐述玻尔兹曼如何通过概率论的方法，将微观粒子的无序运动与宏观可见的温度、压力等热力学量联系起来，从而构建了统计力学的坚实基础。理解经典物理学的边界，对于认识后续理论的必要性至关重要。 第二部分：概念的重塑——经典电磁学的统一与极限 在经典物理学的后期，麦克斯韦的工作标志着一个重要的里程碑。本书将详细剖析麦克斯韦方程组的革命性意义。这些优美的偏微分方程，不仅统一了电学、磁学和光学，证明光本身就是一种电磁波，更在数学上展现出惊人的内在一致性。 然而，经典电磁学在面对高速运动物体和微观现象时，暴露出其内在的局限性。我们将讨论以太问题的困境、光速的恒定性带来的哲学和物理学冲击，以及经典理论无法解释的黑体辐射问题和光电效应。这些未解之谜，如同黎明前的阴影，预示着一场更为深刻的物理学革命即将到来。 第三部分：时空的革命——经典理论的根本性突破 本部分是全书的核心之一，我们将探讨阿尔伯特·爱因斯坦对时间和空间概念的颠覆性构建。我们将侧重于对狭义相对论（Special Relativity）的深入解读，而非繁复的数学证明。重点在于理解“同时性的相对性”、“洛伦兹变换”如何取代伽利略变换，以及质能等价原理（$E=mc^2$）对物理学世界观的深远影响。我们分析了高速运动对时间和尺度的效应，以及它如何从根本上改变了我们对四维时空结构的直观感受。 紧接着，我们将引领读者进入广义相对论（General Relativity）的思想殿堂。本书会用清晰的语言描述爱因斯坦如何将引力现象从一种超距作用力，转变为时空几何的弯曲。我们将探讨等效原理（Equivalence Principle）的意义，并解释引力如何影响光线传播和时间的流逝。虽然我们将避免深入研究黎曼几何，但会清晰描绘出引力场方程的核心思想——物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。通过对引力透镜、水星近日点进动等现象的讨论，我们将展示该理论在解释宇宙尺度现象上的无与伦比的成功。 第四部分：微观世界的奇点——量子力学的兴起 与宏观世界中确定性的经典描述形成鲜明对比的是，微观粒子的行为展现出令人困惑的概率性和不确定性。本书将系统回顾量子力学的起源，从普朗克的黑体辐射假设，到波尔对原子结构的量子化描述。 随后，我们将探讨量子力学体系的建立。重点关注海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学如何殊途同归，以及波函数$psi$的概率诠释（玻恩定则）如何将物理描述从确定性转向概率性。不确定性原理（Uncertainty Principle）被视为该理论的基石之一，它揭示了测量行为对系统状态的根本性干预。我们将讨论波粒二象性，电子如何表现出波动性，光子如何表现出粒子性，以及量子叠加态和量子纠缠等反直觉但已被实验证实的现象。 第五部分：现代物理学的交汇点——场论的展望 在本书的尾声，我们将探讨物理学试图将狭义相对论与量子力学相融合的尝试，即量子场论（Quantum Field Theory, QFT）。我们介绍场作为描述基本粒子的基本实体，以及粒子被视为场的激发态的概念。 我们将简要概述量子电动力学（QED）——相对论性量子力学的第一个巨大成功，它精确描述了光与物质的相互作用。最后，本书将展望标准模型，即我们目前描述除引力外所有基本粒子及其相互作用的理论框架。虽然标准模型本身是一个极为复杂的数学结构，但本书会强调其核心思想：通过规范对称性来构建基本力的描述。 结语：未完待续的探索 《宇宙的宏伟织锦》提供了一个全面的视图，展示了人类心智如何从对苹果落地的简单观察，发展到对时空弯曲和基本粒子相互作用的精确描述。本书强调了物理学理论的相互继承性、突破性以及它们在描述自然界不同尺度上的互补性。理解这些理论的建立过程、它们之间的张力与融合，是理解现代科学精神的关键所在。宇宙的宏伟织锦仍在编织之中，更深层次的统一与全新的物理学范式，仍在等待着后继的探索者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排体现了极高的组织性。它采取了一种螺旋上升的讲解模式，即在不同的章节中，核心的数学工具（比如张量运算）会被反复使用和深化，每一次的回归都伴随着更深层次的物理内涵的揭示。例如，对林德勒图的讨论，最初可能只是作为一种数学工具出现，但随着引力辐射和宇宙学模型的展开，这个工具的重要性被重新强调，并被赋予了更丰富的物理意义。我特别喜欢作者在每一章末尾设置的“概念回顾与展望”部分，这不仅是对本章内容的有效总结，更是为下一章的内容做了精妙的铺垫，确保了知识的连贯性和流动性。这种设计使得读者在阅读过程中，不会感觉到知识点的散乱堆砌，而是能清晰地看到整个理论框架是如何一步步搭建起来的。整体而言，这本书不仅仅是知识的载体，更像是一份精心设计的学习路径图，它引领读者从一个相对熟悉的起点，稳健地走向现代物理学的深水区，其专业性与启发性达到了一个令人赞叹的平衡点。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书给我的感觉是那种既有严谨的数学推导，又不失生动物理图像描绘的“双核驱动”模式。作者似乎非常擅长在抽象的张量分析和具体的物理情境之间架起桥梁。比如，在阐述测地线概念时，他不仅给出了精确的微分方程，还巧妙地穿插了大量关于光线弯曲和行星轨道摄动的实际例子。我特别欣赏作者在处理爱因斯坦场方程推导过程中的那种耐心和分层解析。他没有直接跳到最终形式，而是先从能量守恒和时空度规的几何意义入手，逐步引入黎曼曲率张量，每一步都配有详尽的数学注脚和物理图像的辅助说明，这使得即便是对微分几何不太熟悉的读者，也能跟上推导的节奏。很多教科书在这里会显得过于跳跃，导致读者只能死记硬背公式，而这本书却致力于让读者“理解”公式背后的物理含义。我甚至感觉作者在用文字“绘制”四维时空，使得原本难以想象的弯曲时空在脑海中逐渐具象化，这种教学上的投入感，是阅读其他同类书籍时很少能体味到的。

评分☆☆☆☆☆

从学术参考价值来看，这本书的引用和参考文献部分做得非常扎实可靠，体现了作者严谨的学术态度。在涉及历史发展脉络的章节，例如爱因斯坦与希尔伯特在场方程优先权上的争论，作者的处理方式是客观而公正的，既梳理了理论发展的曲折过程，也肯定了不同贡献者的工作。特别是在处理广义相对论的几何基础时，作者没有回避克里斯托费尔符号和协变导数这些“拦路虎”，而是通过精心的图示和比喻，将其复杂性降到了一个可以被物理直觉所接受的程度。有一点让我印象深刻的是，作者在讨论等效原理时，将弱等效原理和强等效原理进行了细致的区分和论证，清晰地指出了它们在物理内涵上的差异，这对于澄清许多常见的误解至关重要。这本书的整体行文风格带着一种沉稳的、学者的味道，很少有花哨的辞藻，所有的笔墨都聚焦于知识的精确传递和理论体系的完整构建，非常适合作为一部长期置于书架上、随时可以翻阅查证的权威参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的难度设置把握得非常精准，它显然不是一本面向零基础的科普读物，但它也绝非是为那些已经精通高等数学的专业人士准备的纯粹教材。它更像是一座连接“入门”与“精深”之间的完美桥梁。对于那些已经学过经典力学和电动力学，希望系统进入现代引力理论领域的本科高年级学生或研究生而言，这本书提供的知识深度是恰到好处的。书中对惯性系与非惯性系的讨论，特别是如何用广义相对论的视角重新审视“惯性”的本质，提供了一个非常深刻的视角转换。我注意到作者在引入一些前沿概念时，比如黑洞视界或者引力波的初步概念时，总是会先将其置于一个更广阔的经典场论的框架下进行对比，这种对比极大地增强了读者对新理论革命性的认识。书中的习题部分设计得也十分巧妙，它们并非简单的数值计算，而是更多地侧重于概念的理解和逻辑的延伸，有些题目甚至能启发读者思考一些尚未完全解决的物理问题，这一点非常激发读者的求知欲。

评分☆☆☆☆☆

这本物理学著作的装帧设计得相当大气，封面采用了深邃的蓝色调，配上醒目的白色书名，给人一种严谨而又充满探索精神的视觉感受。内页纸张的质地非常精良，触感温润，印刷字体清晰锐利，即便是面对复杂的数学公式也能保持极高的可读性。初次翻阅时，我注意到作者在引言部分就展现了其深厚的学术功底与清晰的逻辑脉络。他没有急于抛出深奥的理论，而是花费了相当篇幅来回顾经典物理学在处理宏观尺度和高速运动问题时遇到的困境，这为后续引入全新的时空观和引力描述奠定了坚实的背景基础。特别是对于伽利略变换和洛伦兹变换的对比分析，作者的处理方式极为细腻，仿佛一位经验丰富的教师在循循善诱，引导读者一步步挣脱牛顿力学思维的束缚。这种从历史脉络和实验现象出发的叙事策略，极大地降低了初学者的心理门槛，让人感觉高深的物理学并非遥不可及的空中楼阁，而是建立在严谨的观察与逻辑推理之上的科学体系。排版上，关键的定义和定理都被加粗或用不同的字体突出显示，使得查找和回顾特定知识点时非常高效，这对于需要经常翻阅参考的读者来说，无疑是一个巨大的便利。