自然科学总论
类型
可以朗读
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133千字
字数
2021-12-01
发行日期
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主编推荐语
本书是天文学领域从科普到专业研究之间的桥梁。
内容简介
本书用尽可能通俗的语言和高级科普性的形式，介绍广义相对论、黑洞、引力波和时空理论的基本知识与研究前沿，介绍霍金、彭罗斯等人的贡献，特别是一般书中极少见到的奇点疑难和时间理论的来龙去脉及数理知识。
本书目标是增加公众的科学知识，提高公众的科学素养，培养青年学子的科研能力和创新能力。介绍与近年来诺贝尔物理奖有关的时空理论问题。本书拟面向广大公众，特别是理工科大学生、研究生及教师。
目录
- 版权信息
- 作者简介
- 修订版序言
- 引言
- 第1章 初窥黑洞
- 加尔各答黑洞
- 拉普拉斯与米歇尔的“暗星”
- 苹果落地的故事
- 童年的牛顿
- 牛顿的丰收年
- 牛顿、胡克与万有引力定律的发现
- 牛顿与夫莱姆斯梯德的冲突
- 牛顿与莱布尼茨的争吵
- 神坛上下的牛顿
- 如何得出暗星的预言
- 高傲的拉普拉斯
- 托马斯·杨的功绩
- 奥本海默的暗星
- 第2章 恒星演化，走向黑洞
- 赫罗图
- 吻我一下吧，仙女！
- 爱丁顿的贡献
- 霍伊尔的贡献
- 恒星的演化
- 几种恒星的比较
- 弧矢射天狼
- 白矮星的发现
- 从主序星到红巨星
- 从红巨星到白矮星
- 电子自旋的发现
- 从白矮星到黑矮星
- 白矮星的质量上限
- 对中子星的预言
- 脉冲星-中子星
- 不公平的颁奖
- 超新星爆发
- 蟹状星云
- 中子星与黑洞的形成
- Ⅰa型超新星和宇宙的加速膨胀
- 第3章 弯曲的时空
- 狭义相对论的成就
- 狭义相对论的困难
- 走向新理论的第一步：广义相对性原理
- 牛顿的水桶实验
- 走向新理论的第二步：马赫原理
- 引力质量与惯性质量
- 走向新理论的第三步：等效原理
- 惯性系的新定义
- 猜想：引力是几何效应
- 奥林匹亚科学院
- 非欧几何的创立
- 黎曼几何简介
- 探究弯曲的时空
- 走向广义相对论
- 物质告诉时空如何弯曲
- 时空告诉物质如何运动
- 如何理解时空弯曲
- 广义相对论的实验验证
- 引力红移
- 行星轨道近日点的进动
- 太阳附近的光线偏折
- 第4章 奇妙的黑洞
- 四维时空
- 世界线
- 光锥
- 球对称的弯曲时空
- 线元与度规
- 奇点与奇面
- 时空坐标互换
- 单向膜区与表观视界
- 黑洞内外的光锥图
- 无限红移面
- 事件视界
- 对零曲面的诠释
- 飞向黑洞的飞船
- 史瓦西坐标的缺点
- 自由下落坐标系
- 史瓦西时空的最大扩展
- 彭罗斯图
- 爱因斯坦-罗森桥
- 第5章 黑洞附近的物理效应
- 带电球体外部的时空
- 转动星体外部的时空
- 转动带电星体外部的时空
- 再谈度规
- 时轴正交，静态与稳态
- 奇异性
- 带电的黑洞
- 旋转的黑洞
- 旋转、带电的黑洞
- 单向膜区与能层
- 拖曳效应与静界
- 克尔-纽曼时空的彭罗斯图
- 极端黑洞和裸奇异
- 宇宙监督假设
- 无毛定理
- 彭罗斯过程
- 米斯纳超辐射
- 对自发辐射的猜想
- 爱因斯坦的辐射思想
- 激光的特点
- 负能困难
- 狄拉克真空
- 打击真空
- 赵忠尧的贡献
- 反物质
- 王淦昌的贡献
- 转动、带电黑洞视界附近的狄拉克能级
- 第6章 探索黑洞的明星
- 少年霍金
- 在牛津的大学生涯
- 霍伊尔与斯亚玛
- 疾病来袭
- 初露锋芒：与霍伊尔的争论
- 幸会彭罗斯
- 面积定理
- 贝肯斯坦的大胆创新：黑洞有熵和热
- 贝肯斯坦-斯马尔公式
- 霍金的反驳
- 霍金观点的转变：黑洞有热辐射
- 真空涨落
- 霍金辐射
- 克尔-纽曼黑洞的温度
- 安鲁效应
- 黑洞的负比热
- 两颗明星
- 第7章 黑洞的信息佯谬
- 信息疑难
- 重子数、轻子数是否守恒
- 幺正性与概率守恒
- 霍金打赌
- 维尔塞克与帕瑞克的证明
- 黑洞表面的势垒
- 隧穿过程的图像
- 猜测：不存在信息守恒定律
- 黑洞过程信息不守恒
- 帕瑞克证明的漏洞
- 黑洞中的信息当真不会逸出吗？
- 动态黑洞的启示
- 动态黑洞热性质的探索
- 动态黑洞信息逸出的可能性
- 时空扰动引来的启示
- 结论与讨论
- 第8章 引力波
- 引力波的疑云
- 审稿风波
- 探测引力波的先驱
- 脉冲双星与引力波
- 引力波的直接探测
- 巨型干涉仪
- 引力波来自黑洞碰撞
- 喜讯不断传来
- 中国的引力波探测
- 第9章 奇点
- 奇点定理的哲学意义
- 内禀奇点与坐标奇点
- 栗弗席兹与卡拉特尼科夫的失误
- 彭罗斯的创新思维
- 奇点：时空中无法修补的洞
- 奇点：时间的开始与终结
- 测地线与仿射参量
- 时空的因果结构
- 能量条件
- 共轭点
- 与超曲面共轭的点
- 最长线：无共轭点的测地线
- 奇点定理的证明思路
- 步入探讨奇点的殿堂
- 对奇点困难的另类思考
- 奇点伴随温度异常
- 用安鲁效应研究测地线的温度
- 对类光测地线加速度的研究
- 奇点的证明与热力学第三定律冲突
- 第10章 时间测量的疑难与探索
- 用周期运动度量时间
- 度量时间需要先做“约定”
- 用运动定律度量时间
- 庞加莱的推测
- 爱因斯坦遇到难解之谜
- 庞加莱对爱因斯坦的启发
- 爱因斯坦的突破：“约定光速”来定义“同时”
- 朗道的发现：“同时的传递性”需要条件
- 突发奇想
- 对钟的新等级：钟速同步传递性
- “钟速同步传递性”等价于热力学第零定律
- 绵延的相等：“时间段”相等的定义
- “约定光速”可以定义“相等的时间段”
- “约定光速”等价于“约定时空的对称性”
- 第11章 千古难题：时间是什么
- 难以回答的问题
- 时间是永恒的映像
- 时间是运动的计数
- 无始无终的循环的时间
- 螺旋形发展的时间
- 有始有终的线性时间
- 牛顿与莱布尼茨的争论
- 相对论的时空观
- 爱因斯坦晚年对时空的看法
- 时空的泡沫与浪花
- 是否存在“虚时间”？
- 物理学把时间“空间化”了吗？
- 时空弯曲与时间之矢
- 熵：时间流逝的计量
- 时间意味着创造
- 柏格森对普里高津的启示
- 耗散结构
- 宇宙学的时间箭头
- 心理学的时间箭头
- 时间之矢何以产生？
- 展望
- 主要参考书目
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评分及书评
评分不足
1个评分
- 给这本书评了5.0宇宙的黑洞和时间原来如此
之前在网易公开课听过赵峥老师讲广义相对论，所以特意学习了这本书，书里赵老师把他们对黑洞的研究，扩展到对时间的思考，特别是把热力学第零，一，二，三定律与时间的特性关联起来研究，得到一些有趣的结论，值得一看。
出版方
清华大学出版社
清华大学出版社成立于1980年6月，是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府，秉承清华人“自强不息，厚德载物”的人文精神，清华大学出版社在短短二十多年的时间里，迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向，把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务，并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金，逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色，在教育出版领域树立了强势品牌。
