时空之维(爱因斯坦与他的宇宙)/科学的故事系列/科学的力量科普译丛 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

该丛书由美国 科学教师协会大力 ，成为受美国中小学生爱不释手的科学史读本。在第五册《时空之维——爱因斯坦与他的宇宙》中，作者带领我们站在相对论的高度，来认识和探索浩瀚宇宙及其未来……

章 相对性原理：从伽利略到爱因斯坦

第2 章 相对论：一个关于时间的故事

第3 章 一次事件？对物理学家来说，这可不是什么聚会

第4 章 时间维度

第5 章 戴红帽的人

第6 章 双生子佯谬

第7 章 相对论中的引力

第8 章 时空弯曲

第9 章 永恒还是变化？

0 章 膨胀的时间

1 章 膨胀的宇宙

2 章 印度人的智慧

3 章 ？怎样 ？

4 章 黑洞——宇宙的奇点

5 章 引力波

6 章 大 的余温

7 章 宇宙的暴涨

8 章 纠缠态和局域态？我们是在讨论科学吗？

9 章 超新星

第20 章 信息时代的宇宙

第21 章 外面有人吗？

第22 章 远未结束的 一章

乔伊·哈基姆（Joy Hakim），美国作家，詹姆斯·米切纳写作奖得主，家长选择奖金奖和银奖得主。在史密斯学院获得教育学硕士学位和名誉博士学位。曾撰写了《美国——我们的历史》系列丛书，其鲜明的叙事风格，正在改变很多美国学生学习历史和老师讲授历史的方式。

  赵奇玮，长期高中理科试验班和 部数学教学工作。负责上海中学大学物理先修课程、STEAM课程的设计和教学。

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你想知道两周后的游行那 会不会下雨吗？那么抱歉，目前还没有人能够作出这种预测。我们可以告诉你几十亿年前宇宙的许多细节，也可以告诉你你身体里的每一个原子的原子核里头究竟发生了些什么。但是很遗憾，即使把我们知道的任何可能需要的东西都输入计算机，比方说世界各地的天气数据，也仍然不管用。你游行那天可能下雨，也可能阳光高照。现在没有任何人可以确切地为你作出预测。

    你可能知道，不断重复的过程（科学家称之为iteration，意为重复、迭代），有时会导致奇怪的结果。你可能觉得，一只蝴蝶拍打一下翅膀、一辆汽车排出的一股尾气都是微不足道的，然而重复这样的过程，蝴蝶拍打翅膀可能导致一场飓风，汽车排放尾气则可能危害整个地球的环境。这是夸大其辞吗？可不一定。不断重复的微小事件可能引发巨大的效应，从而导致无法给出合理的预测结果。

    经典物理学曾经以为，对自然界的理解将使我们能够根据 的物理世界 预测出明天物理世界的样子。但是拥有 多信息的现代科学却使我们 丧失了这种信心。现实世界的复杂程度实在是 超出了我们的想象，当然也变得 加有趣。就连现在 进的计算机和 聪明的头脑对有些事情也无法给出准确的预测，比方说你咖啡杯中的奶油会卷成什么形状，或者为什么某个人会得心脏病，又或者什么时候某种传染病将流行，以及下个月证券市场的走势。植物学家斯图尔特·考夫曼（Stuart Kauffman）在《宇宙中的家园》一书中写道：“无法预测，并不意味着无法理解或无法解释。” 英国剧作家汤姆·斯托帕德（Tom Stoppard）在剧本《阿卡迪亚》中写道：相对论和量子理论，似乎看上去将能解决悬在它们之间的所有问题，形成一种万物理论。而事实上，他们只能分别解释宏观尺度和微观尺度的现象，即宇宙和基本粒子。对那些我们日常生活中遇到的那种尺度的事物，例如诗人笔下的云彩、黄水仙和瀑布，或者咖啡杯中加入奶油会发生什么，这些都还充满了奥秘。我们对着这些秘密一无所知，就好像古希腊人对太空一无所知一样。

    对于现代的科学成就，对于我们对宇宙和微观世界的认识，我们是否过于沾沾自喜了？我们是否忽略了一些 重要的事情：日常世界以及它不可预测的复杂性？还记得柏拉图讲过的有关泰勒斯（Thales）的故事吗？“当他仰望星空时，他不小心跌进了井里。”然后他被女仆嘲笑，因为“他急着了解天上之物，却忽略了眼前和脚底的东西”。

    当一些学者开始使用计算机来研究微观世界看上去应该如何运行时，另一些科学家则开始研究一种叫作“混沌理论”或“复杂性”的东西。这门 从随机和无序中发现了秩序和规律。而 早研究宇宙中的这种复杂性的科学家们现在相信，自然界具有自组织的趋势。为什么？怎么做？他们正在研究其答案。

    正如詹姆斯·格莱克（James Gleick）在他的一本叫作《混沌》的书中所说：“我们对自然界复杂性的认识，使我们不得不怀疑，复杂性并不是我们想象的那样 出于偶然和巧合。” 的科学家利用计算机模拟代替显微镜和加速器，已经在看似无序的过程中找到无 可预测性的轶序。这给科学世界带来新的 。这还不算完。

    英国的黑洞宇宙学专家罗杰彭罗斯（Roger Penrose）在他名为《皇帝新脑》一书中写道：“我们现在对物理世界的认识，尤其是对时间的认识，正在开启一场新的思想革命，其剧烈程度将 现在的相对论和量子力学带来的革新。”爱因斯坦曾说：“自然只向我们展示雄狮的尾巴。但是，我不会怀疑雄狮是自然的一部分，虽然由于它体型巨大，它不会一下子就向我们展示全身。”整个宇宙，连同它所有的奥秘就好像那头雄狮的身体一样，还有太多等待我们去探寻。就像斯托帕德的剧作《阿卡迪亚》中的一个角色所说：“当我们站起来看时，那扇门已开了五六次了。当你发现以前所知的一切都是谬误时，生活的乐趣才刚刚开始。”我们所知的一切都是谬误吗？我不信。（别忘了你在本书中所学到的一切，其中有些迟早会用上的。）然而，我们有可能仍然还在爱因斯坦的雄狮的背后。我们生活在一个伟大的时代，还有很多奥秘，等着我们去发现！

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