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《给孩子讲相对论》李淼

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《给孩子讲相对论》李淼

基本信息

书名:《给孩子讲相对论》
作者: 李淼
王爽(作者)
出版社: 湖南科学技术出版社
出版时间:第1版(2018年3月30日)
页数:160页
语种:简体中文
开本:16
ISBN:9787535797223,7535797229
ASIN:B079ZSVNC3
版权:中南博集天卷

编辑推荐

大物理学家、畅销科普作家李淼教授“给孩子的物理学”系列第三本,带孩子了解科学史上的瑰宝、爱因斯坦的伟大理论——相对论。他以举止瞩目的引力波探测事件切入,巧妙地用科学家的故事、有趣的思想实验,将这一对大学生来说都称得上艰深的主题讲给孩子,让他们了解这一人类文明的至高成就。

作者简介

李淼,中山大学天文与空间科学研究院院长及筹建人。
1982年毕业于北京大学天体物理专业,1984年获中国科技大学理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习,1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国,任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。
身为大物理学家的李淼也活跃于科普领域,他的《给孩子讲量子力学》《给孩子讲宇宙》深受读者欢迎,也获得各大奖项青睐。

目录

第1讲引力波是怎么探测到的?
第2讲光速是怎么影响时空的?
第3讲引力是怎么产生的?
第4讲相对论都有什么用?

经典语录及文摘

2017年10 月3 日,2017 年诺贝尔物理学奖尘埃落定。它被颁给了美国物理学家雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什,以表彰他们领导建设激光干涉仪引力波天文台(简称LIGO),进而首次直接探测到引力波的伟大成就。
事实上,爱因斯坦于1915 年就提出了广义相对论;这是他一生中提出的最伟大的理论,我在后面会详细为你介绍。仅仅在一年之后,也就是1916年,他就用这个理论预言了引力波的存在。但直到整整100 年后,也就是2016 年,人们才能真正地探测到它。你看,是不是很奇怪?众所周知,20 世纪科技发展日新月异。那为什么要花整整100 年,才能揭开引力波的神秘面纱?这节课,我就来为你解答其中的奥秘。
首先,我来讲讲什么是引力波。让我们做个思想实验。想象一个很大的池塘,里面有非常平静的水面。如果往这个池塘里扔一颗小石子,原本平静的水面立刻会泛起波纹,或者说涟漪。这些涟漪会一圈圈地向外扩散,从而让整个池塘的水面都随之波动。如果原来的水面上还漂浮着一艘小木船,那它就会随水波而上下起伏。
现在,我们把这个池塘的水面想象成时空本身,也就是时间和空间的总称。广义相对论认为,有质量的物体可以让时空本身发生弯曲。而当有质量的物体发生剧烈运动的时候,它就可以像那颗小石子一样,让时空本身也泛起涟漪。这些涟漪同样会向外传播,从而让远方的物体也随之起伏。这种时空的涟漪就是引力波。
那要是引力波传到地球,会造成什么影响呢?答案是,它会使与其传播方向垂直的空间发生周期性的形变。换句话说,当引力波经过的时候,与之垂直的空间会不断地收缩或扩张:横向收缩,纵向就扩张;横向扩张,纵向就收缩。由于空间本身在形变,置身于其中的物体自然也会跟着形变。也就是说,当引力波传来的时候,小到一把尺子,大到整个地球,都会发生周期性的伸缩。
可能有些小朋友会担心:“要是引力波传来的时候,把我们拉坏了该怎么办?”其实完全没有担心的必要。这是因为引力波使物体发生形变的比例特别小。到底小到什么地步呢?大概只有十万亿亿分之一。打个比方:如果你的尺子长达1000 千米,也就是从北京到上海的直线距离,那引力波大概能使它变动一千万亿分之一米,相当于一个原子核的直径。如果你的尺子长达10 万光年,也就是我们银河系的直径长度,那引力波大概能使它变动1 米。
其实,这正是科学家要花整整100 年才能探测到引力波的原因:因为它实在太微弱、太难测了。事实上,就连爱因斯坦本人都不相信人类能测到引力波。更夸张的是,他甚至一度想要否定引力波的存在。下面,我就来讲讲这段有趣的往事。

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