爱因斯坦的玩具：探寻宇宙和引力的秘密
出版社:清华大学出版社
出版日期:2014-1-1
ISBN:9787302339878
作者:[美] 徐一鸿
页数:310页
内容概要
徐一鸿，理论物理学家，美国加州大学圣巴巴拉分校教授，美国国家理论物理研究所永久资深研究员。徐一鸿教授是上海人，出生于昆明，后搬迁至香港，移民圣保罗，求学美国，获美国普林斯頓大学学士、哈佛大学博士学位。现定居圣巴巴拉。共发表超过250篇的学术论文。科普书、教科书及文化饮食方面知名作家。著有《力的统一》，《吞云》、《可畏的对称》、《爱因斯坦的玩具》、《简明量子场论》及《简明爱因斯坦引力论》等。相关著作在德、日、韩、西、波兰、印度等地出版。曾获美国普立兹奖提名。
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张礼，理论物理学家，清华大学高等研究中心教授，从事理论粒子物理及量子力学研究。著有《量子力学的前沿问题》、《近代物理学进展》等书。获第九届（2012-2013年度）周培源物理奖。
书籍目录
序幕： 苹果和月亮
Ⅰ引力的升起
1老人的玩具
2在空间和时间中疾行
3无所不能的必定是弱的
Ⅱ膨胀的宇宙
4出航
5夜间的黑暗
6从大冷冻到大爆炸
Ⅲ从虚无中出来的结构
7宇宙诞生物质
8富人变得更富
9从头发旋涡到创世的初期
10天空中的鬼骑手
11戴上了光环
Ⅳ引力的秘密
12引力的坠落和升起
13弦的音乐
14思索的人和发笑的上帝
跋
注记
索引
作者简介
物理学从引力开始，可能也以引力终结。
从老人的玩具到量子时代，讲解引力在宇宙中的工作和休闲；
分析宇宙演化的物理学原理，以简洁生动的笔触，阐述诸多为人熟知的物理学基本概念的深刻本质。
本书是作者在《可畏的对称》成为畅销书之后的又一部科普著作。他从引力开始，从牛顿讲到爱因斯坦，从“老人的玩具”引入作为广义相对论基础的等价原理以及时空弯曲；再由引力进入膨胀的宇宙、物质的产生以及暗物质的存在；然后再次回到引力，讲述引力和量子理论结合的问题，涉及超弦以及膜理 论；最后归结到自然的可认识问题。引力是学生学物理时最先接触的内容。宇宙演化是各方人士关注的问题，它和引力间的关系至为密切，两个方面的物理问题交织在一起。引力的秘密和宇宙的演化仍存在一些深刻的悬念。本书用通俗语言给读者解释内容，并力图深入讲解，使人们了解为什么物理认识是如此发展过来的。作者致力于告诉读者，科学家特别是大师们是怎样思考的，因此本书特别具有启发性。
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精彩书评 (总计2条)
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Modern physics popularization ,to be or not to be ，is a question？相对于反方，正方好像理屈词穷的仅仅举出：书，开卷有益，多多益善；知识就是力量。其实，其实 ？？？？知识不等于力量：疯癫的堂吉诃德，榆木疙瘩孔乙己，甚至更多走火入魔的迷信和死去活来的民科。。。。。。持强烈的反对意见（一批冷眼看世界的“专业人士”）似乎涉及这个问题的本质。现代物理的数学基础：一学年的三本《同济高等数学》《线性代数》《概率》到四年辛苦的《复变函数》《常微分方程》《偏微分方程》《实分析》《抽象代数》《泛函分析》数学专业系统学习：函数概念从连续函数和解析函数到囊括所有初等函数的特殊函数（黎曼表达式），包含狄拉克函数的广义函数理论的推广；微积分最重要的基本公式从牛顿-莱布尼茨公式到格林公式，高斯公式，斯托克斯公式到微分几何中的外微分算子下的广义斯托克斯公式，从傅里叶级数到傅里叶变换最后到《傅里叶分析》从三个基本二阶偏微分方程（波动，传热及扩散）的求解，到以线性算子和谱理论为核心的泛函分析；从寻找解析解到进行数值运算，古典解到现代弱解存在性的证明和在弱解的构造下；。。。。。。。。。物理基础：力学到分析力学的转变：牛顿三定律及其包含的二阶微分方程到变分原理囊括下的拉格朗日力学和哈密尔顿力学（朗道《力学》），甚至在对称性的指引下演绎出牛顿三定律。质点系--刚体---弹性体--粘弹性--塑性体--流体 “力学的“模型链 ”。电磁学到电动力学的变换：一个是以实验为基础和原点的归纳出麦克斯韦方程组结束，一个则是开始就是麦克斯韦方程组为基础原理演绎出实验甚至推导出光学就是电磁波；一本日本普及版《量子力学》如是说：学习量子最低限度的物理就是电动力学和分析力学最为深刻的改变是现代物理基础原理：可视和可接触性的力热光电到与常识和直观不符的量子力学和相对论，需要认识论上的改变（费曼:没有人真正了解量子力学?）和数学成熟度（语言的变换和思维的变换：公理化的方法和张量语言，算子语言，概念命题定理）现代物理本身是简单地：简单要求你到回归原始，回归原创者最初的思考；学习和思考却是困难的，需要捻须琢磨新的理论和思想，遇见难题后会有几天或几个月，甚至几年的停顿等待准备，学过量子力学的人都会有所体验，经历。。。。。。。。。。。现实冷血甚至残酷：我们对于学科的自我肯定来自于考试，而考试本身更需要的是技巧和细节的雕琢，其实与思想和知识并没有太多的关系，换句话说，考试与阅读的书籍是无关的。传统的物理教育模式：学校教师课堂同学，课本例题习题考卷，预习上课笔记复习考试；课外科普书籍的贫乏，父母在教育中是缺失的，这都是问题。其实，没有人通过这些有限量的时间学会物理。知识不等于力量，但是没有知识一定没有力量。辩论中很多时候，反对方的意见似乎显得更加确凿有力。面对现代物理能不能科普，写到这，我也有了些许怀疑。但是有一件事的回忆又不断提醒我，为什么到正方的意见现代物理可能科普是对的：我曾经旁听过一位物理教授的公开课，据我观察：台上，教授在那摇头晃脑，滔滔不绝，龙飞蛇舞的在黑板上书写符号和公式，但是台下学生昏昏欲睡，能跟上的也越来越少。下课，我一就和那位老师聊天：老师你讲的很好，但是同学们都能理解么？老师说：只要有一个听懂就可以了。徐一鸿的宇宙学科普书并适合每个人，但是只要这本书有一个人能看懂就可以了：或许这个人就是你，是他，或许是我们书的意义本身就不在于普及化，普及化太过于苛求，对于个别人有深刻的感受就足够了。科普的本意不就是如此么？徐一鸿的书让人感觉轻松的笔调下也可以写作出严肃物理，书既然可以这样写，你也可以躺着，趴着，甚至倚着墙，开怀大笑的读，破除了你过去认为现代物理只能和一大堆同学，教师习题考试，正襟危坐的学习方式；但读完后，如品茶人的满口余香，会带给你不断的思索：牛顿的万有引力与爱因斯坦的广义相对论之间的冲突？伽莫夫烹饪出的的宇宙汤，泡利和其他科学家如何追捕逃犯中微子的那段趣闻；量子力学和广义相对论在宇宙学中如电子般的互相依赖但又强烈冲突的原因是什么？思考这些问题，遇见了一个又一个的困难，你或许就有了疑惑，困顿：你就会感受仅仅活着是不够的，还需要有阳光、自由，和一朵花的芬芳，甚至还需要这本朗道那本费曼的长途漫漫陪伴和追寻。 -
引力是学生学物理时最先接触的。经典引力发展到广义相对论到达了顶峰。但引力和量子物理的结合（量子引力）至今仍未完成。宇宙演化是各方人士关注的问题，它和引力间的关系至为密切，两个方面的物理交织在一起。引力的秘密和宇宙的演化仍存在一些深刻的悬念。本书不仅是用通俗的语言给读者解释内容，而是力图讲解深入，使人们了解为什么物理认识是如此发展过来的。他致力于告诉读者，科学家特别是大师们是怎样思考的。因此本书特别具有启发性。上下四方为之宇，古往今来为之宙。《爱因斯坦的玩具》讲述的是爱因斯坦相对论的时空观。在序言“苹果与月亮”中首先讲述了牛顿的引力时空，物理学可以说是从牛顿的万有引力定律开始的，但该定律只讲述了引力怎样作用，却没有办法解释这个世界怎样产生。在爱因斯坦的第76个，也是他最后一个生日那一天，一位朋友送给他一个简单的玩具。这个玩具是由一个扫帚柄，一个黄铜球，一段绳子和一个软弹簧构成的。爱因斯坦高兴了：玩具的原理是他在五十年前研究引力理论时所创造的。这个应用了爱因斯坦所发现的等价原理而设计的玩具将我们引入了一个神奇的世界，从这个著名的轶事出发，开始了从星系的产生到时空曲率，引力波存在的证据，宇宙在存在的第一纳秒直到今天的形态等一系列现象的精彩讨论。“如果一个人自由落下，他将感觉不到自己的重量。”这个突然升起的念头令爱因斯坦吃了一惊，并由此而得出了一个引力理论，就是等价原理。引力场的物理效应和无引力情况下做匀加速运动的物理效应等价，就是这样一个简单的原理，几乎立刻能引申到空间和时间的弯曲。不可思议吧，引力就等同于弯曲的时空。本书不仅仅是讲物理上通俗的概念，而是尽量深入地引起我们的思考。无所不能的必定是弱的，这样弱的引力，你能够想象黑洞是怎样形成的吗？因为外围空间没有引力所以宇宙飞船可以漂浮？曾经的自己会真的这样以为，而飞船却只是通过自由下落而留在空中。我们生活在一个膨胀的宇宙，到底星系为什么而互相远离呢？所有的星系离我们远去，宇宙却没有中心，在这个有限但无边的宇宙中，宇宙一直在向更高维的空间膨胀。为什么一夜又一夜，黑暗总是会降临大地，除了太阳和月亮，宇宙中有无限多的星星，难道不能提供足够的光亮？是有限空间的宇宙，还有有限时间的宇宙能够解释这一个现象？如果是前者，可否计算宇宙的大小；如果是后者，怎么来推测宇宙的年龄？读本书时的我是第一次，第一次被问到为什么一夜又一夜都是黑暗，夜空的佯谬，如作者所述的自己，我也一样呆在当地，哑口无言，心中默默的想着问题出在哪里。压制自己继续读下去的欲望，可是却终于百思不得其解，还是一睹为快。遇到许多的问题，也引发了许多思考，本书就是那么流畅，一个问题的解决却又套着另一个问题的引出。而后来，我终于知道一个有结构的世界该怎样从虚无中产生。也许，这个了解并不深刻，但是它是那么明白清晰。从本书我还读到了很多有趣的天文学者和物理学家的逸闻，感动于为了测量高空大体积大气的物理特性而架气球升空，却因受凉而得肺炎死去的亚历山大；作为清洁工在天文台工作的胡马森，由于自己的好奇和智慧而成为天文学家助理，进而成为一个著名的天文学家，读到这里禁不住为了胡马森的经历而神采飞扬；还有传奇的伽莫夫，甚至我们很熟悉的两个聪明人牛顿和爱因斯坦，为了对他们了解地更多而激动不已。全书中充满了智慧的语言，这样的语言是那么的简捷有力又充满了深意，能够拨动您心中的某一根弦，使人心中一颤，产生一种强烈的共鸣，哪怕有时候并没有想到什么，仅仅是震颤。全书哲理的语言，有趣的情节，清晰的脉络，等等的这些使我在阅读中体会着作者轻松幽默、层层深入的写作风格。阅读这样一本书，是一种享受，不但可以学习到物理学中重要的新课题，也可以了解到很多作为一般的读者不是很熟悉的一些科学家的逸闻趣事，并且可以随时感受到作者思想的火花，就是这些火花，调动我们的情绪，引发我们思考。无论如何，我知道，我从这本书中体会到了的物理学的乐趣和美丽。非常高兴作者写了这样一本书，也感谢译者将它译成中文，使我有幸能读到它。
精彩短评 (总计10条)
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本身很好。就是稍微有点过时，毕竟十几年前写的了。 -
Zee 的冷笑话真的非常冷。。。 -
平淡，关于拓扑的讲述真是让人醍醐灌顶。为什么国内对于爱因斯坦的晚期评价是胡闹，而在国外则是一种高瞻远瞩呢？ -
书不错，翻译将就着看还行 -
逼格太高，但是写的很好啊！ -
2015年6月 -
1.对物理有意义的不是时间，而是不同过程发生时的温度（能量）。这也说明了引力为什么不能和量子理论统一。原子-核-粒子-普朗克常数-引力。2.四大力的统一是指各自能否与量子理论重整化，量子理论是壳。3.等价原理可以当作对称性来理解。引力和加速度只在足够小的区域中等价，比如重物在地球弧面落下的方向和火箭明显不同（35页图）等价原理神奇的推出引力使光线弯曲从而推出了时空弯曲。4.上本书里的卡鲁查-克莱因理论这本有写，是从引力端尝试统一，结果是失败的，后来弦理论尝试吸收，也是失败的。5.引力和电磁力都是长程力，他们一起从大爆炸跑到现在。 -
个人认为解释得不够透彻，关键处缺乏精准，有深度的分析，甚至有些刻意回避数学公式。如宇宙学常数、超对称、可重整化等概念的内涵还需加把火。然另一方面，此书在等效原理、暗物质等概念上介绍的很清晰，通俗易懂，给人启发。暗物质来源于星系转速过快矛盾，其实质是中微子还是轴子或是其他，暂未确定 -
前面还蛮有趣的… -
深入浅出，值得一读的科普书