(VCD)万有引力-Discovery物质科学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中央教育科学音像出版

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页数:0

译者:

出版时间:2002-01

价格:28.00

装帧:平装

isbn号码:9787880131406

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探索宇宙的宏伟交响：一部关于行星动力学与时空本质的著作 书名：群星的律动：行星运动的奥秘与引力场图景 内容简介 本书带领读者踏上一段穿越时空、探索宇宙基本构造的旅程。它并非仅仅对日常现象的简单描述，而是一部深入剖析支配着天体运行、塑造着宇宙结构的根本力量——万有引力的精深学术著作。我们试图揭示的，是隐藏在牛顿经典力学框架之下的更深层次的物理现实，以及爱因斯坦广义相对论如何以一种惊人的优雅性，重新定义了我们对空间、时间和引力的理解。 本书的叙事结构分为三大核心部分，每一部分都旨在层层递进地揭示引力理论的演进及其在现代天体物理学中的应用。 第一部分：经典引力的奠基与扩展（牛顿体系的辉煌与局限） 本部分首先回顾了人类理解引力历程中的里程碑事件，重点聚焦于艾萨克·牛顿爵士的《自然哲学的数学原理》。我们将详细解析牛顿万有引力定律的数学形式，探讨其如何成功地统一了地面上的物体坠落与天体围绕太阳的运动。 运动定律的基石： 我们将细致地分析牛顿第一、第二和第三运动定律，阐释它们如何构成了理解宏观运动的不可动摇的框架。随后，引力定律如何作为一种“超距作用”的力，被精确地引入到这些定律之中。 开普勒定律的必然性推导： 读者将看到，开普勒关于行星运动的三大经验定律——椭圆轨道、面积速率守恒和周期平方与半长轴立方的关系——并非孤立的观察结果，而是牛顿引力定律在特定边界条件下的必然数学结果。我们将使用微积分工具，对这些推导进行严谨的论证。 潮汐现象的力学解释： 本章深入探讨了引力在不同距离上的差异性（潮汐力）。我们将量化地计算月球和太阳对地球海洋产生的周期性影响，揭示潮汐力在稳定地球自转轴中的隐秘作用。 理论的裂痕： 尽管牛顿理论取得了惊人的成功，本部分最后会引入其无法解释的观测现象，特别是水星近日点的微小进动。这一“不和谐音”为后来的理论革命埋下了伏笔，它标志着对绝对时空观的第一次深刻质疑。 第二部分：时空的新维度——广义相对论的几何叙事 本书的第二部分是对物理学概念的一次彻底的范式转移。我们不再将引力视为一种力，而是理解为物质和能量对时空几何结构本身产生的弯曲效应。 等效原理的基石： 我们从伽利略的自由落体实验出发，阐述爱因斯坦的等效原理——引力质量与惯性质量的等同性——如何成为连接时空弯曲与引力现象的桥梁。惯性参考系的概念被颠覆，加速运动与引力场被视为局域上不可区分的。 黎曼几何与测地线： 为理解时空的弯曲，我们必须引入必要的数学工具。本章将以直观的方式介绍微分几何的基本概念，特别是张量分析和黎曼曲率张量。重点在于理解“测地线”的概念：物体在弯曲时空中自然遵循的最短（或最长）路径，即我们所观测到的“引力作用”。 爱因斯坦场方程的解析： 这是广义相对论的核心。我们将详细剖析场方程的张量形式，解释左侧的“几何部分”（爱因斯坦张量）如何与右侧的“物质/能量部分”（能动量张量）建立起深刻的内在联系。我们不会回避其复杂性，而是聚焦于其物理意义：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。 经典检验与预言： 本部分将详细回顾广义相对论对牛顿理论残余问题的完美解释，包括水星近日点的精确计算。更重要的是，我们将探讨其革命性的预言：光线在引力场中的偏折（光线弯曲），以及引力红移现象。这些预言如何通过1919年的日食观测得到证实，从而将爱因斯坦推向科学界的顶峰。 第三部分：引力在极端宇宙中的显现 在第三部分，我们将目光投向宇宙中最极端的区域，探索引力作用在强场条件下展现出的奇异物理现象。 黑洞的形成与结构： 本章从史瓦西解入手，详细描述了无旋转、不带电黑洞的数学结构。我们将剖析事件视界的物理意义——信息和物质的单向边界。读者将深入了解奇点（时空曲率无限大的点）的本质及其在物理学描述中的地位。此外，还将讨论克尔黑洞，及其引入的能层（Ergosphere）和奇点附近的时间扭曲效应。 引力波：时空涟漪的探测： 基于广义相对论的动态场方程，引力波作为时空曲率的传播扰动被预言。本章将详细解释引力波的产生机制（由加速的大质量物体产生），并重点介绍LIGO等激光干涉仪如何通过极其精密的测量，首次直接捕捉到双中子星并合和黑洞并合事件发出的时空涟漪，这为“引力波天文学”开辟了全新的观测窗口。 宇宙学中的引力： 最后，我们将把引力理论扩展到整个宇宙的尺度。在弗里德曼方程的框架下，广义相对论如何描述宇宙的整体膨胀、演化历史以及其未来命运。我们将审视暗物质和暗能量在解释宇宙大尺度结构和加速膨胀中所扮演的角色，探讨引力在这些“缺失”的宇宙成分面前所面临的挑战与整合。 本书的价值 本书旨在为严肃的科学爱好者、物理学本科生及研究生提供一个全面而深入的知识体系。我们力求在保持数学严谨性的同时，用清晰的逻辑和丰富的物理图像来阐释这些深奥的概念。它是一部关于“如何理解我们所处的时空”的经典教材，着重于理论的构建、逻辑的推演以及理论与观测的完美契合。读者将获得的，是对宇宙运行机制的更深层次的敬畏与洞察。

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这本《万有引力-Discovery物质科学》的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调和那些闪烁着微光的星云图案，立刻让人联想到宇宙的浩瀚与未知的奥秘。我原本以为这会是一本晦涩难懂的物理教材，毕竟“万有引力”这个词本身就自带一种严肃的学术光环。然而，翻开第一页我就被它的叙事方式所折服。作者似乎拥有一种魔力，能将那些复杂的数学公式和理论模型，转化成一个个生动有趣的故事。他们没有一上来就抛出爱因斯坦的广义相对论，而是从伽利略在比萨斜塔下的那个著名实验讲起，将宏观世界的落体运动和微观粒子之间的相互作用巧妙地编织在一起。阅读过程中，我感觉自己不是在学习，而是在跟随一位知识渊博的向导，穿越时空，亲眼见证人类对引力理解的每一步飞跃。特别是在描述引力波被首次探测到的那一段，那种紧张感和随后的狂喜，简直让人身临其境，仿佛自己就是LIGO实验团队的一员，共同聆听宇宙深处传来的“时空涟漪”。这本书的成功之处在于，它既保持了科学的严谨性，又充满了人文关怀，让人在敬畏自然规律的同时，也为人类探索精神感到由衷的赞叹。它成功地架起了一座桥梁，让对科学怀有好奇心的普通读者，也能窥见物质世界最深层的奥秘。

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我必须强调这本书的“可读性”和“启发性”达到了一个罕见的平衡点。很多科普读物要么为了通俗而牺牲了深度，读完后感觉浮在水面上；要么就是深度够了，但语言密度过高，让人难以坚持。这本书在这方面做得非常老道，它采用了一种非常人性化的写作节奏。每当一个复杂概念解释完毕，作者总会插入一小段哲理性的思考，或者引用一位科学家的名言，让读者有时间消化吸收。比如，在阐述引力如何塑造了我们周围的一切时，书中会停下来反思：“我们所感受到的稳定，其实是宇宙中最强大的力量之一在以最温柔的方式持续作用的结果。”这种间歇性的“慢镜放映”，极大地缓解了信息过载的压力，让阅读体验变得非常舒适。读完最后一章，我感觉我的世界观被轻轻地重塑了一遍，不再只是简单地接受“物体会掉下去”这个事实，而是开始思考“为什么时空本身会弯曲？”这种由内而外的求知欲，才是衡量一本科学书籍是否卓越的最高标准，而这本书无疑做到了这一点。

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说实话，我原本对“物质科学”这个范畴的理解比较狭隘，可能仅限于元素周期表或者原子结构。但这本书的覆盖面之广超出了我的预期，它将“引力”作为一把钥匙，撬开了从宇宙尺度到量子尺度的所有物质相互作用的大门。它不仅探讨了宏观的星系演化，还深入到极高能物理领域，讨论了引力如何在宇宙大爆炸的最初瞬间扮演的角色。书中对“引力”这一基本力的特殊性进行了深入的探讨，它与其他三种基本力（电磁力、强核力、弱核力）的差异和联系被阐述得非常清晰。特别是当它开始讨论引力是否能够被“量子化”时，那种将宏大叙事拉回到微观粒子层面的切换，处理得极为自然流畅。这种跨尺度的叙事能力，让我对“物质科学”有了全新的、更统一的认识：一切现象，无论多么庞大或多么微小，都可能源于这几种基本力的复杂交织与平衡。这本书成功地做到了将“大统一”的梦想，用清晰易懂的语言向大众进行普及。

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这本书的排版和图文配合简直可以用“教科书级别的范例”来形容，对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。那些复杂的概念，比如时空弯曲、奇点、黑洞视界，如果只看文字，我大概率会陷入一片茫然。但这本书的插图设计非常精妙，它们不是简单的装饰，而是功能性的解释工具。比如，用三维的弹簧床模型来比喻时空结构，配合清晰的箭头和渐变色块，一下子就把弯曲的几何概念具象化了。我发现自己可以清晰地“看到”质量如何影响周围的时空，引力如何不再是远距离的“拉力”，而是时空本身的形变。此外，书中对一些前沿课题的探讨也做得非常到位，比如对量子引力探索的梳理，虽然承认目前尚无定论，但它呈现了弦理论、圈量子引力等不同学派的“战场格局”，让读者了解科学探索的边界在哪里，以及物理学家们正在用哪些工具尝试突破。这种坦诚地面对未知、并给出清晰路线图的做法，极大地提升了阅读的充实感。

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坦白说，我是在一个漫长的雨天午后，带着一点消磨时间的念头翻开这本书的，没想到却被里面的历史脉络深深吸引住了。这本书对科学史的梳理简直是一绝，它没有将牛顿和爱因斯坦视为孤立的天才，而是将他们的理论置于当时的社会文化背景之下进行剖析。你会清晰地看到，17世纪的哲学思辨如何为牛顿的综合铺平了道路，以及20世纪初欧洲那股探索非欧几何的思潮如何催生了相对论的诞生。这种“人与时代”的结合叙事，让冰冷的科学定律变得有血有肉起来。我尤其欣赏它对“实验”这一环节的强调，书中详细描绘了那些关键实验的设计思路和遇到的困难，这远比直接给出结论要震撼得多。比如，书中对“检验引力场对光线弯曲”这一经典实验的还原，那种在战争阴影下，科学家们如何冒着风险去采集关键数据，最终推翻了数百年来的旧观念，读起来让人热血沸腾。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种精神的感召，它告诉我们，科学的进步从来都不是一蹴而就的灵光乍现，而是无数次质疑、验证和坚持的艰苦旅程。

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