哲人石係列·傳播，以思想的速度：愛因斯坦與引力波 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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丹尼爾·肯尼菲剋 著

圖書標籤:

• 科學史
• 愛因斯坦
• 引力波
• 物理學
• 科學普及
• 哲學
• 思想史
• 相對論
• 宇宙學
• 科普讀物

齣版社： 上海科技教育齣版社

ISBN：9787542851321

版次：1

商品編碼：10540078

包裝：平裝

叢書名： 哲人石叢書·當代科普名著係列

開本：32開

齣版時間：2010-12-01

用紙：膠版紙

頁數：331

産品特色

編輯推薦

　　現在所證明的正是曾經隻能想象的。

　　引力波存在嗎？事實上，就連愛因斯坦本人起初都有些拿不定主意，他曾兩次宣稱引力波不存在，但又兩次改變瞭自己的想法。想瞭解引力波這一深奧卻有趣的概念及其背後的故事，三代物理學傢為揭示相對論所預言的引力波而進行的曆時70年的探索，以及位列20世紀物理學前列的著名物理學傢圍繞引力波這一課題展開的激烈論戰，本書都是不二之選。

內容簡介

　　自愛因斯坦近一個世紀前首次描述引力波以來，引力波問題遭遇瞭可能是物理學史上持久的爭議。到目前為止，尚未探測到這些由愛因斯坦的廣義相對論首先預言的時空波動，隻是在21世紀初的今天，我們纔終於快有可能觀測它們。

2016年2月11日，LSC（LIGO科學閤作組織）宣布：人類首次直接探測到瞭引力波。

　　愛因斯坦的理論發錶後，理論論戰和棘手的辯論一直伴隨著引力波這一課題，肯尼菲剋這部劃時代的著作將帶領讀者瞭解這段曆史。那些鮮為人知的關於我們如何獲得引力波定論的故事，涉及一係列20世紀物理學的一流人物，包括費恩曼、邦迪、惠勒、索恩和愛因斯坦本人，愛因斯坦曾兩次宣稱引力波不存在，但又兩次改變瞭自己的想法。

　　本書的書名來自愛丁頓在1922年作齣的一個著名的懷疑論的評論——“引力波以思想的速度傳播”。肯尼菲剋以這個書名，來隱喻每一個物理學傢設法解決引力波問題時所錶現齣來的個人的卓越纔華，同這個領域那令人沮喪的整體進步遲緩所形成的鮮明對照。

　　本書以新的眼光看待與引力波故事有關的種種麻煩與衝突，通過直接確證引力波的存在而首次為其畫上瞭一個圓滿的句號。

作者簡介

丹尼爾·肯尼菲剋（Daniel Kennefick），1997年於加州理工學院獲物理學博士學位，現任美國阿肯色大學物理係助教，主要研究引力波物理學以及現代物理學史。肯尼菲剋博士還是LISA國際科學小組的成員，LISA是美國宇航局的一個項目，目標是在太空運行引力波探測器，國際科學小組為該項目提供理論指導。肯尼菲剋博士也是《愛因斯坦全集》（The Collected Papers of Albert Einstein）（普林斯頓）的一名編輯，該項目緻力於齣版愛因斯坦的全部文稿並對其20世紀20、30年代的研究論文進行分析。

精彩書評

　　在這本書中，肯尼菲剋描述瞭三代物理學傢為揭示相對論所預言的引力波而進行的曆時70年的探索。憑籍他的曆史學傢的技巧、他對相對論的精通和齣色的敘事能力，他編織瞭一個關於在智力上和數學上進行較量的引人入勝的故事——同時概括齣關於數學、直覺、類比、風格、證明的標準以及學術競爭等方麵的作用的引人入勝的見解。

　　——基普·S·索恩(Kip S.Thorne)，加州理工學院

　　這本書對愛因斯坦的研究工作，以及對一般物理學史都有很重要的貢獻。對於正在進行的探測引力波的嘗試也是適時的。作者以獨到的視角講述瞭這個故事。作者與愛因斯坦學者團體、過去和現在工作在引力波領域的物理學傢以及從事這一學科史研究的人都有極為緊密的聯係。

　　——米歇爾·詹森(Michel Jansson)，明尼蘇達大學

目錄

緻謝
第一章 引力波類比
第二章 愛因斯坦之前的引力波
第三章 引力波的起源
第四章 思想的速度
第五章 引力波存在嗎?
第六章 引力波及廣義相對論的復興
第七章 類比法辯論
第八章 運動問題
第九章 懷疑論者的肖像
第十章 接近探測的邊緣
第十一章 四極公式爭議
第十二章 跟上思想的速度
附錄A 審稿人的評審報告
附錄B 采訪及其他新的資料
注釋

精彩書摘

　　值得一提的是，在愛因斯坦發現廣義相對論場方程組的過程中，與電磁學的類比是個強有力的工具。愛因斯坦創立這個理論所經曆的曆程是漫長而艱辛的，近年已經有人對此進行瞭詳盡的研究。

　　關於類比和它在科學領域中的運用，已經有瞭很多描述[特彆見赫西（Hesse）1966年文章]，但對於科學的類比究竟是什麼，顯然還沒有一個簡單易懂的定義。大多數類比，比如像引力波與電磁波這樣的類比，也可以說成是一種模型化的方法。很顯然，物理學傢提到引力波和電磁波類似時，他們實際上是把後者想成瞭前者的一個模型。模型的使用是物理學的一個突齣的特徵，在此情況下，我還是選擇用類比這個詞，因為在這個領域工作的物理學傢最常用的就是這個詞。而且我認為，它有助於準確地澄清我們所談論的是什麼類型的模型。有一些模型，物理學傢認為它們是對被模型化瞭的事物的真正描述，例如氣體的動理論模型，該模型把氣體形象化地描述為由許多微小的分子所組成。如今，物理學傢們確信氣體就是這樣組成的。一個模型也可以由很多部分組成，每一部分都是虛構的，但整體卻形成瞭對研究對象的有效的等效描述（即我們提到“模型構建”時大腦裏所齣現的東西）。這種例子就包括麥剋斯韋曾嘗試將光以太構建成齒輪的力學係統模型。我們麵臨的情況是，物理學傢並不相信引力波就是電磁波（雖然當這種類比第一次齣現時，似乎真有這種可能），也沒有通過簡單地堆砌磚塊來構建模型。他們隻是說，引力波的行為像電磁波，並且還常常要對它們各自的支配方程進行一一類比。這使得類比成為描述所發生的事情的非常恰當的用詞，因為當我們提到類比這個詞時，我們常常就能明白在兩個係統間有一係列的相似性，一個係統的特點對應著另一個係統的某個特點。研究引力波時，物理學傢所說的類比指的是相當正式的、基於數學的類比，它確定瞭在支配引力波的方程及其中齣現的量與支配電磁輻射的方程間存在相似。可是對我們來說，在自然界中還存在其他更具描述性的、非正式的有趣類比，例如聲稱引力波可被看作“時空彎麯中的漣漪”，猶如在池塘的水麵上被激起的水波。為清楚起見，我將用比喻一詞來描述這種相似，而將類比一詞用在更正式的情形——對核心內容的論述上。

　　為瞭我們的目的，我們將集中在類比的兩個主要應用上。第一個應用是作為探索或發現的方法。在這種情況下，無須保證類比中的每一點都相互對應，因為我們並不假定兩個實體真的是相同的東西。庫恩（Thomas Kuhn）在他的物理學實踐中討論瞭這種類比的重要性，強調瞭在物理學傢最大可能地使用現有工具方麵，類比思維起瞭多麼重要的作用。　　……

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前言/序言

《哲人石係列·傳播》之《以思想的速度：愛因斯坦與引力波》 捲首語 想象一下，宇宙並非一片死寂的真空，而是一片由看不見的力量編織而成的宏大織錦。在這片織錦上，劇烈的宇宙事件，如恒星的誕生與死亡、黑洞的碰撞，會激起陣陣漣漪，這些漣漪以驚人的速度傳播，如同聲音在空氣中傳遞，光在空間中穿行。這就是引力波——愛因斯坦的偉大預言，宇宙最深邃的秘密之一，而我們，正處在這場人類探索史上的偉大接力賽的激動人心的新篇章之中。 《哲人石係列·傳播》旨在為讀者勾勒齣思想在人類文明中猶如火種般傳遞、演進的軌跡。《以思想的速度：愛因斯坦與引力波》作為該係列中的一篇，將視角聚焦於一個具體而又極為深刻的科學思想——愛因斯坦的廣義相對論及其最令人驚嘆的預測之一：引力波。本書並非僅僅是枯燥的物理公式堆砌，而是試圖以生動、詳盡的敘事，帶領讀者穿越時空，去理解一個天纔的思維如何誕生、發展，又如何最終被後人以現代科技的壯麗圖景所驗證。 第一章：預言的種子——從牛頓的引力到愛因斯坦的革命 在討論愛因斯坦之前，我們必須迴溯到那位被譽為“科學巨匠”的艾薩剋·牛頓。牛頓以其萬有引力定律，第一次以數學語言描述瞭天體運行的規律，為我們構建瞭一個宏大而有序的宇宙圖景。然而，牛頓的引力是“超距作用”，意味著引力似乎是瞬時發生的，這與他自己的光速有限的理念存在著微妙的張力。更重要的是，牛頓的理論雖然精準，卻無法解釋引力作用的“機製”——為什麼質量會相互吸引？這種吸引力究竟是如何傳遞的？ 進入20世紀初，物理學迎來瞭前所未有的變革。在經曆瞭以麥剋斯韋電磁理論為代錶的經典物理學輝煌之後，一係列新的實驗現象和理論思考，開始挑戰牛頓力學的根基。在這場風暴的中心，站著一位青年，他的名字即將改變我們對宇宙的認知——阿爾伯特·愛因斯坦。 本書將深入探討愛因斯坦是如何從對現有物理框架的深刻洞察中，孕育齣他革命性的思想。我們將追溯他從狹義相對論到廣義相對論的思維躍遷。狹義相對論打破瞭絕對時空的觀念，揭示瞭時間與空間並非獨立存在，而是交織在一起構成瞭一個統一的“時空”連續體，並且速度是影響時空測量的關鍵因素。但狹義相對論僅限於慣性參考係，未能解決引力問題。 於是，愛因斯坦將目光投嚮瞭引力。他提齣的關鍵思想是：引力並非一種“力”，而是時空本身彎麯的錶現。巨大的質量會使周圍的時空發生扭麯，而物體（包括光綫）在這種彎麯的時空中運動，就如同走在彎麯的路麵上，其軌跡看起來就像是被一種“力”所牽引。這種“彎麯”的思想，徹底顛覆瞭牛頓以來對引力的理解，為我們描繪瞭一個動態的、充滿活力的宇宙。 第二章：時空的漣漪——引力波的理論誕生 廣義相對論的建立，是一個漫長而艱辛的智力攀登過程。本書將詳細闡述愛因斯坦是如何藉助數學工具，特彆是黎曼幾何，來精確描述時空的彎麯。我們不會止步於概念的介紹，而是會努力展現愛因斯坦在推導愛因斯坦場方程過程中所麵臨的挑戰、他的思維辯論以及最終的突破。 在這套方程中，愛因斯坦揭示瞭物質（能量-動量）如何決定時空的幾何形狀，而時空的幾何形狀又如何反過來決定物質的運動。這是一種深刻的相互作用，宇宙中的萬事萬物都在這相互作用中扮演著角色。 而引力波，正是這套方程的自然推論。當大質量物體在加速運動時，它們會擾動周圍的時空，就像石頭投入平靜的湖麵會激起漣漪一樣。這些漣漪以光速傳播，這就是引力波。本書將解釋，為何並非所有的加速運動都會産生可探測的引力波，哪些類型的宇宙事件，例如黑洞的閤並、中子星的碰撞，是産生強大引力波的“源頭”。 我們將探討引力波的幾個關鍵特性：它們以光速傳播，幾乎不與物質發生相互作用，這意味著它們攜帶瞭宇宙最古老、最遙遠事件的純粹信息，不受遮擋，不受乾擾。它們是時空本身的波動，是宇宙最基本運動的“聲音”。 第三章：捕捉無形的巨浪——從猜想到觀測的漫漫長路 引力波的理論預言在1916年提齣，但如何觀測到這種極其微弱的時空擾動，卻成瞭一個睏擾科學傢們長達一個世紀的難題。本書將詳細描繪這場跨越時代的觀測探索史。 我們將追溯早期科學傢們試圖通過各種間接方法來證實引力波存在的努力，以及這些嘗試為何未能成功。引力波引起的時空擾動極其微弱，微弱到足以讓一個尺度為一公裏的乾涉儀，其兩臂長度的變化在百分之一原子的直徑之內。這對測量技術的精度提齣瞭近乎不可能的要求。 然後，我們將聚焦於20世紀後半葉至今，科學傢們如何一步步攻剋技術難關，建造齣探測引力波的“耳朵”——激光乾涉引力波天文颱（LIGO）和歐洲的處女座（Virgo）等探測器。我們將深入解釋乾涉儀的工作原理，它是如何巧妙地利用激光的光程差來放大那微乎其微的時空擾動。 這一章節將重點介紹這些探測器的設計理念、建造過程中的技術挑戰、以及為瞭提高靈敏度和排除乾擾所做的各種創新。我們將看到，為瞭捕捉這些“無形的巨浪”，科學傢們不僅需要精密的儀器，還需要對地球上一切可能的“噪音”——地震、交通、甚至遠處海浪——進行極其細緻的屏蔽和排除。 第四章：宇宙的迴聲——引力波天文學的黎明 2015年9月14日，一個曆史性的時刻降臨。LIGO探測器捕捉到瞭來自13億光年之外的兩個黑洞閤並産生的引力波信號。這一發現，不僅是愛因斯坦預言的直接驗證，更標誌著一個全新天文學時代的開啓——引力波天文學。 本書將詳盡描述這次裏程碑式的觀測。我們將介紹信號的特徵、如何將其與理論模型進行比對，以及科學傢們在確認這一發現過程中所經曆的嚴謹論證。這次觀測的意義是革命性的，它首次讓我們能夠“聽”到宇宙深處的聲音，而不僅僅是“看”。 此後，引力波探測的腳步並未停止。雙中子星閤並（GW170817）等重要事件的探測，更是開啓瞭“多信使天文學”的新紀元。當我們同時接收到來自同一宇宙事件的引力波信號和電磁波信號（如伽馬射綫暴、可見光、射電波等）時，我們就能從多個維度、更全麵地理解宇宙的奧秘。 本書將深入探討多信使天文學的巨大潛力。它如何幫助我們更精確地測量宇宙的膨脹速率，如何驗證愛因斯坦的廣義相對論在極端條件下的有效性，如何揭示中子星內部的極端物理狀態，以及它們在宇宙中重元素閤成中的作用。 第五章：思想的速度與傳播——引力波的未來展望 引力波的研究，不僅僅是對物理學前沿的探索，它更是人類好奇心與智慧的傳播。從愛因斯坦在書齋中的思考，到全球數韆名科學傢、工程師的共同努力，再到最終的觀測驗證，這個過程本身就是一場思想速度的接力。 本書的最後一章，將著眼於引力波研究的未來。我們將展望下一代引力波探測器，如地基的更先進的LIGO、Virgo，以及空間中的引力波探測項目（如LISA），它們將能夠探測到頻率更低、周期更長的引力波，從而揭示宇宙早期、超大質量黑洞閤並等更為宏大的事件。 我們還將探討引力波研究的更廣泛意義。它將如何幫助我們理解宇宙的起源和演化，如何尋找暗物質、暗能量的綫索，甚至可能為我們打開通往宇宙終極奧秘的大門。 《以思想的速度：愛因斯坦與引力波》旨在揭示，科學的進步並非一蹴而就，而是思想在時間長河中不斷碰撞、傳承、演進的結果。引力波的發現，是人類智慧不斷超越自我的生動寫照，是思想以其特有的速度，在宇宙的宏大舞颱上留下的最深刻的印記。本書希望點燃讀者對宇宙的好奇，對科學精神的崇敬，以及對人類探索未知無盡的嚮往。 結語 正如“哲人石”是煉金術士夢想中能夠轉化物質的傳說之石，引力波的發現，在某種意義上，也正轉化著我們認知宇宙的方式。它讓我們得以窺見宇宙最狂暴、最原始的景象，讓宇宙的低語化為可被聆聽的聲音。愛因斯坦的思想，藉由引力波，以其理論的速度，穿越瞭曆史，在今天，以最壯麗的方式，在我們眼前展開。這不僅僅是一段科學史的敘述，更是一麯人類求知精神的頌歌。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排堪稱匠心獨製，它不拘泥於傳統的時間綫敘事，而是通過一係列精心編排的片段，將看似不相關的事件巧妙地串聯起來，形成一張宏大的思想網絡。這種非綫性敘事的手法，極大地增強瞭閱讀的趣味性和探索感，讓你總是在期待下一個章節會揭示齣怎樣的關聯。作者在處理科學概念時，那種化繁為簡卻又不失深度的功力令人佩服。他似乎有一種魔力，能將那些抽象的物理定律轉化為觸手可及的畫麵感，這對於非專業背景的讀者來說，簡直是福音。我特彆欣賞作者在描述那些思想火花迸發的瞬間時所用的那種詩意化的語言，它讓冰冷的科學原理瞬間有瞭溫度和生命力，讓人忍不住停下來，反復迴味那些精妙的比喻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字功底非常紮實，行文流暢，邏輯清晰，但更難能可貴的是，它在嚴肅的學術探討中融入瞭一種近乎散文的韻律感。那種文字的張力，讓我在閱讀時能清晰地感受到作者對主題的熱愛與敬畏。它沒有陷入故作高深的泥潭，而是用一種非常誠懇、坦率的筆調，邀請讀者一同見證人類智慧的邊界是如何被拓展的。對我而言，這本書更像是一部關於“探索精神不朽性”的史詩。它告訴我們，真正的突破往往誕生於看似不可能的十字路口，而那些偉大的心靈，正是依靠著對美的感知和對邏輯的忠誠，找到瞭通往真理的道路。這種對人類理性光輝的贊美，讓我閱讀過程充滿瞭振奮感。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是，我們對“速度”的理解，遠比我們想象的要深刻和多維。它不僅僅是關於物理上的位移，更關乎信息、觀念和文化傳播的速度。作者成功地將一個硬核的物理學概念，延展到瞭哲學和社會學層麵，引發瞭我對當代信息爆炸時代下“思想傳播效率”的深刻反思。這本書的魅力在於它的多義性，它為不同層次的讀者提供瞭不同的解讀空間。如果你是科學愛好者，你會為其中嚴謹的推導而摺服；如果你是曆史或文化研究者，你會為其中對時代精神的捕捉而贊嘆。它不是一本快餐式的讀物，而是需要你沉下心來，與作者一同進行一場漫長的、充滿驚喜的智力跋涉。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得令人驚嘆，它像是在你耳邊輕聲講述一個跨越世紀的宏大故事，卻又充滿瞭現代的緊迫感。作者對人物心理的刻畫細膩入微，讓你能真切感受到那些偉大思想傢在探索未知領域時的掙紮、興奮與孤獨。那種探索未知的過程，不僅僅是公式和理論的堆砌，更是人類精神力量的集中體現。讀下去的時候，我仿佛置身於那個風雲變幻的年代，和那些先驅者們一起呼吸、一起思考。它沒有用過於晦澀的語言去阻礙讀者，而是像一位經驗豐富的嚮導，巧妙地引導我們穿越復雜的概念迷宮，直抵核心的洞見。整本書讀下來，不僅僅是知識的獲取，更像是一次精神上的洗禮，讓人重新審視我們所處的世界以及我們看待世界的方式。那種對真理的執著追求，那種不畏人言的勇氣，是這本書最打動我的地方。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我留下瞭一種久違的、對“求知”本身的尊重感。它不僅僅是在講述愛因斯坦的故事，更是在描摹一種理想主義者的生存狀態。我能從字裏行間感受到作者對於學術嚴謹性的堅持，每一個論斷的背後似乎都有著深厚的資料支撐，但這些資料的處理卻極其高明，從不喧賓奪主，總是服務於故事的流暢推進。這本書最成功的地方在於，它成功地將一個相對宏大的科學主題，切割成瞭一係列可以被情感共鳴的個體經曆。它沒有給我們標準答案，而是展示瞭通往答案的路徑是多麼麯摺和充滿智慧的博弈。讀完後，我不僅對引力的理解加深瞭，更重要的是，對如何保持獨立思考的勇氣，有瞭一次深刻的再認識。

評分☆☆☆☆☆

人類學的使者

評分☆☆☆☆☆

一對年輕的美國夫婦正沮喪地走過一個村子的廣場，他們來到印度尼西亞的這個偏遠村莊已有兩個星期瞭，希望與當地居民們進行接觸交流，但他們的每一次嘗試都被冷落或置之不理。

評分☆☆☆☆☆

在驗證引力波的年份看本書感覺非常棒。

評分☆☆☆☆☆

內容很豐富，值得大傢一讀

評分☆☆☆☆☆

無法逃避的仍是科學傢的宗教信仰。愛因斯坦不是狂熱的上帝教徒，但他有信仰，宇宙宗教。因為個性中不願服從權威的特質造就充滿激情地反抗任何種類的基於權威的教條，所以他不願屈服。但又明白人的能力有限，宇宙神奇的運行方式又不知來源於何種神奇的力量，他必然會有所思考。他說“在所有可以認識的規律和聯係背後，存在著某種微妙的、無形的、莫名的東西。對這種超越瞭可理解事物的力量的敬畏就是我的宗教。在這個意義上，我的確是有宗教信仰的。”

評分☆☆☆☆☆

挺厚的，不錯

評分☆☆☆☆☆

當格爾茨夫婦走得更靠近時，人群外圍突然有人大喊瞭一聲，這嚇瞭他們一跳。他們聽齣瞭pulisi一詞——這是巴厘島語言中的警察！鬥雞在這裏是非法的，於是人群慌忙四處逃散。他們該怎麼辦？剋利福很快想到他和妻子是閤法的旅行者，不必害怕當地的警察，他們是不會捲入麻煩的，但是某種原因促使他也加入到逃散的人群中。他抓住希爾德雷德的手臂，和一小群當地人一起奔逃。跑瞭五分鍾左右，他感到有人在用力拉他的胳膊，是一個當地人在催促他們往位於兩個村莊的房子之間的一條小巷裏跑。他跟著這位新嚮導，新嚮導在一個柵欄圍牆中找到一扇門，趕快讓這對美國人進去。不久，他們就和一群當地人坐在一起瞭，其中一位還抱著一隻剛纔格鬥過的公雞。這群人，盡管還氣喘籲籲，現在卻放鬆多瞭，大笑著，還就剛纔如何逃脫瞭警察的追逐開著玩笑。

評分☆☆☆☆☆

愛因斯坦一直在追求自由，不僅僅是身體上，思想上，學術上，甚至是情感上。“我清楚地認識到，強調自由行動和個體責任感的教育是多麼優越於崇尚外在權威的教育”，天馬行空的想象給瞭他一雙翅膀，飛翔在已有知識的上空。這麼看來，他完全可以勝任一國的教育部長。

評分☆☆☆☆☆

引力波，現在很時尚瞭。書不錯。