为什么E=mc2

章节摘录

　　在第一章中，大家清楚地看到亚里士多德们非常依赖于直观，在他们眼里，空间和时间中充满了“杂物”。其实我们知道，作为一个万物诞生、发展、最终消亡的平台，空间并没有一个固定不变的结构，也非绝对。我们也了解到，在亚里士多德之后，伽利略推翻了“绝对空间”，却并不否认“绝对时间”的存在。上一章中，我们一同回到了十九世纪，看到了当时物理学的发展。在那时候，人们就已经发现光不过是按照麦克斯威尔方程组所描述的规律向前传播的电磁场而已。这些学界先驱们的观点给我们带来了怎样的启发？如果抛弃了绝对空间，那么空间到底是什么？既然“空间”不是绝对的，“时间”是否如伽利略所认为的那么绝对呢？我们将在本章中看到对以上问题的解答。　　毫无疑问，阿尔伯特·爱因斯坦是现代科学史上最伟大的科学家。他那头“乱糟糟”的白发，以及略显滑稽的表情几乎成为人们心中“教授”的标准形象，甚至孩童画出的科学家也常常跟爱因斯坦有几分神似。本书中所要阐述的观点却是一个年轻人的思想。当我们把时间拨回到二十世纪初，爱因斯坦就已经开始思考“时间和　　空间的本质到底是什么”这类深奥的问题。当时他年仅二十出头，新婚燕尔。虽然他没有在任何大学任教或是在研究机构中工作，却依然对物理抱有极大的热情，常常和朋友们秉烛夜谈。因为爱因斯坦常年远离大学教学和实验室科研，所以对于他的成功，很多人产生了偏见。他们认为他的成就只不过是在大量借鉴别人的研究成果后，偶然间获得的罢了。而另一方面，爱因斯坦的“特立独行”激励了一小部分热衷于“闭门造车”、“不问世事”的科学家们，使他们更加地一味坚持己见，无法接受他人的质疑。可是，大多数人并不知道，即使是在学术生涯并不顺利的初期，无法进入当时顶尖的科研机构，爱因斯坦也一直和整个物理学界保持着紧密联系和频繁交流。　　尽管当时无法取得在任何大学任教的机会，爱因斯坦依然以持之以恒的努力，去探索当时最前沿的科研问题。二十一岁时，爱因斯坦刚从苏黎世联邦理工学院毕业，并获得了大学数学以及科学的教师资格。他并没有急于寻找一份大学教员的工作，而是将大部分时间都投入到博士论文中。1901年，苏黎世大学拒绝了他提交的博士论文，那时爱因斯坦正在瑞士北部沙夫豪森州的一所私立学校任教。正所谓“塞翁失马焉知非福”，在这个打击之后，爱因斯坦搬到了伯尔尼州，并且在当地的瑞士专利局中谋得一份三等技术员的差事。这份工作给爱因斯坦提供了稳定的经济来源和充分的自由，让他能把充足的时间投入到科研之中。随后的几年成为了爱因斯坦在其科研生涯中最辉煌的时期，也是最为后人所津津乐道的几年。这段时间里爱因斯坦所取得的成就，恐怕是历史上任何一位科学家在相同短暂的时间里都无法企及的。

前言

　　本书的目的是想用最简单的语言阐述爱因斯坦在时空方面的理论，同时也想向广大读者展示其蕴涵的科学美感。最终我们将能通过和勾股定理难度相当的数学运算来得出著名的质能公式E=mc2如果你不记得什么是勾股定理没关系，我们到时候也会介绍它。我们另外一个重要目的是希望任何看完本书的读者都能够了解现代物理学家们是如何思考大自然，并且建立起那些能够对人类生活产生巨大作用和改变的理论的。爱因斯坦通过建立一个关于时间和空间的模型，为以后人们最终理解为什么恒星会发光、为什么电动机和发动机能够工作做了铺垫，最终他的理论也为所有现代物理理论提供了坚实的基础。我们也希望这本书能够对大家有一些启发，引起大家的思考。物理本身并不存在任何问题：我们在本书中将会逐步看到爱因斯坦的理论已经发展得相当完善了，而且他的理论得到了很多实验数据的支持。然而我们必须强调的是，总有一天爱因斯坦的理论必然会让位于一个比它能更准确解释大自然的理论。在科学世界里，并没有什么永恒的真理，有的只是那些现在还没有被证明是错误的观点。

媒体关注与评论

　　为了弄清楚作为爱因斯坦一生理论中最经典的公式E=mc2，他们（阔克斯和福肖）成功地开辟了一条通往那个神秘领域的道路。这条路从数学表达方式下的时空结构一直通向原子弹、天体物理学，并最终到达质量之源。　　——New Scientis　　如果想去除大多数人对爱因斯坦最著名的公式肤浅的理解，你可以聆听作为资深的科学家以及教育家布莱恩·阔克斯和杰夫·福肖的阐述。通过准确的语言和几个充分解释的公式，他们将一些物理学中最不可思议的发现平易近人地带到了读者身边。　　——Seed　　阔克斯和福肖选择了一个大多数都知道，却只有少数人能真正理解的物理公式作为对象.并将它非常清楚明确地解释给所有人听。这是一段令人兴奋的发现之旅。　　——Ann Druyan　　很多学者都尝试过解释（公式的）本质，但他们并没有都取得成功。较之布莱恩·阔克斯和杰夫·福肖，没有人更加能胜任这份工作了。他们做了一项了不起的事，包括在书的标题中就回答了问题本身。　　——BBC Focus Magazine　　年轻人的活力与专家级的知识之间完美的结合……阔克斯和福肖将万有引力、质量以及量子理论这样艰深的概念直接抛向大多数情况下害怕数学的大众们。这类读者应该能从对理解很有帮助并且几乎不涉及数学的解释当中受益匪浅。　　——Physics World　　阔克斯和福肖为非专业人士生动地描绘了一个现代科学家对于周遭世界的理解以及其形成的原因……（他们）提供了作为爱因斯坦理论出现的历史背景……（同时）非常明确地揭示了爱因斯坦理论所带来的巨大影响，包括永远地改变了科学家们对宇宙本质的看法……虽然所有的基础知识都被做了详细的解释，但是本书依然给科学爱好者们留下了很多可供思考的空间。　　——Publishers Weekly　　（Why does E=mca？）行文通篇清晰明确。并有不少的闪光点，然而丝毫没有让人感觉到任何骄傲自大……任何有着一颗探索之心的读者都能被这两位睿智的科学家笔下平实的语言所吸引而受到启发……这是一本读后会让人愉快的书。　　——The Huffington Post　　这是一本态度谦逊、不循常规并且几乎不涉及数学的书，而它的内容却是世界上最著名的物理公式……这不禁让我意识到爱因斯坦的公式并不是什么只有科学超人才能明白和思考的高深理论。相反它是一个不断影响着人们生活中方方面面的客观规律……阔克斯和福肖对于其研究对象的热情是显而易见的……你会发现他们是很亲切友好的向导。　　——Boston Globe　　（在Why does E=mc2？）中包含了很多的知识和非常好的解释。它为那些喜欢过科学或者曾经想更多地了解科学的人们提供了一个很好的机会，免去了他们必须再次回到学校学习的麻烦。在阅读这本书的时候请保持一种开放的态度和一颗好奇的心。而当你放下它时将会发现自己获得了相当丰富的知识。　　——Sacramento Book Review

内容概要

欧洲核子研究中心(CERN)杰出科学家、BBC当红科普主讲、超人气教授布莱恩·阔克斯的力作《为什么E=mc2？——人人都能读懂的相对论》，即将登陆中国，与读者见面。这是一本激发求知欲和好奇心的必读之书。

爱能量，也爱宇宙；爱时空机，也爱任意门；爱浪漫幽默，不爱艰涩枯燥。

和你们想的不一样，我不是《时间简史》，也不是难懂的《相对论》。我的作者很帅，我的内容很简单，我是——人人都能读懂的相对论。

书籍目录

前言

E=mc2这个公式要告诉我们的是，就如同美元和欧元能互相兑换一样，质量和能量可以互相转换，它们之间的兑换率则是光速的平方。

第一章 时间和空间

在爱因斯坦所描述的宇宙中，移动的钟表会变慢、运动的物体会缩小、人们可以到几十亿年之后的未来世界旅行。

第二章 光的速度

你能看见色彩斑斓的世界，是因为光进入你的眼睛带你穿过黑暗，而它的速度和麦克斯威尔只用线圈和磁铁就能推导出的电磁波的速度相同。

第三章 狭义相对论

如果我们能以99．99999999％光速的速度疾驰，我们就能在短短五十年的时间里冲出银河系，到达几乎三百万光年之外，我们的邻居星系——仙女座星系。

第四章 时空

这里我们要做一个前所未有的猜测时间和空间可以合二为一变成一个整体，我们叫它“时空”，那么时空中的距离就是具有不变性的。

第五章 为什么E=mc2?

实事求是地说，这个原理便是孕育生命的种子。如果没有它，太阳将不会发光，地球也就永远笼罩在无尽的黑暗之中。

第六章 为什么原子、捕鼠器以及星星的能量都值得我们关注?

如果运用爱因斯坦的理论将质量转化为能量，那么区区3千克的物质就能满足一座城一百年的能量需求。

第七章 质量之源

E=mc2的发现标志着人类在对能量的认识上所发生的改变，由此知道了质量本身也蕴含着巨大的能量，如果我们可以把封印在质量中的潜在能量释放出来，那么地球上所有的能源危机都会迎刃而解。

第八章 弯曲的时空

“从这样一个简单的想法——光速对于所有人都是相同的，人们打开了一个蕴藏无数秘密的盒子。”如果某一天我们需要为人类最伟大的理论成果写一篇墓志铭时，也许它就是以这样一句话开头的。

编辑推荐

　　爱因斯坦彻底地改变了人类的时空观。几乎宇宙所有的奥秘都隐含于相对论中，人类也因此对时间旅行的奥秘、原子裂变的巨大能量、宇宙的起源和终结、黑洞和暗能量都有了全新的认识，他的理论激励世人始终不懈地努力，以求最终解开这些奥秘。　　爱能量，也爱宇宙，有时空机，也爱任意门，爱浪漫幽默，不爱艰涩枯燥，和你们想的不一样，我不是《时间简史》，也不是难懂的《相对论》。我的作者很帅，我的内容很简单。

作者简介

伟大神奇的相对论终于脱下艰涩难懂的外衣向读者走来。欧洲核子研究中心两位顶级科学家用轻松易懂的语言带你一同畅游相对论的奇幻世界。

重温科学巨人带着可贵的想象力质疑亚里士多德、牛顿创造相对论的曲折历程，你会是下一个勇于突破，走向未来的人吗？

图书封面

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