Танец времени и пространства: теория относительности, которую могут понять ученики средней школы
Цена: 514руб. (¥24.3)
Артикул: 559175757495
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товараПродавец:当当网官方旗舰店
Рейтинг:
Всего отзывов:0
Положительных:0
Добавить в корзину
Другие товары этого продавца
¥63.41 340руб.
¥1322 790руб.
¥222.54 702руб.
¥26.07551руб.
Чтение в Интернете
§9-15 Гравитационные волны
В начале 2016 года два“собака”Потрясла весь мир!Эти двое“собака”, один звонит“Лайгоу”(ЛИГО), один называется“Альфа”(АльфаГо).
11 февраля 2016 года команда из США (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO) объявила миру, что люди впервые напрямую обнаружили гравитационные волны.9 марта—15 марта программа искусственного интеллекта го Google AlphaGo победила лучшего игрока в го мира, южнокорейского шахматиста Ли Седоля (9 дан) со счетом 4:1. Компьютерная программа Го* победила человеческий мир*.
Из-за ограничений продолжительности жизни человека, болезней, скорости космических кораблей и межзвездных коммуникаций людям чрезвычайно трудно покинуть Солнечную систему. Искусственный интеллект станет единственным средством и инструментом для внеземных исследований и иммиграции людей.“Альфа”Это прорывная разработка в области искусственного интеллекта.И“Лайгоу”Это детектор гравитационных волн, который прислушивается к звукам природы и, наконец, получает самые чудесные звуки из глубин Вселенной.“звук”——Гравитационные волны открывают для людей новый канал исследования Вселенной.Итак, что такое гравитационные волны и что они означают?
9-15-1 Теоретическое открытие гравитационных волн
В ньютоновской механике обычно считается, что вселенская гравитация действует на расстоянии и распространяется мгновенно.После того как Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности, многие ученые поставили под сомнение специальную теорию относительности на том основании, что гравитация распространяется быстрее скорости света.В третьем томе полного собрания сочинений Эйнштейна“Дискуссия после прочтения лекции по теории относительности”Один раздел документирует эти дебаты.Эйнштейн ответил:“Возможно и даже ожидаемо, что гравитация движется со скоростью света.”“Если бы гравитация распространялась с универсальной сверхсветовой скоростью, этого было бы достаточно, чтобы раз и навсегда опрокинуть принцип относительности.Если бы оно распространялось бесконечно быстро, это дало бы нам возможность определять *время.”Поэтому проблема скорости распространения гравитации напрямую связана с основами специальной теории относительности, которая оказала большое давление на Эйнштейна и побудила его“Сумасшедшие исследования по теории гравитации”.
Еще в 1905 году Пуанкаре предположил, что скорость распространения гравитации должна быть равна скорости света, и предположил, что гравитационные волны могут существовать.В ноябре 1915 года, после того как Эйнштейн опубликовал уравнения гравитационного поля общей теории относительности, он сразу же начал исследования гравитационных волн.В июне 1916 года, изучая приближенный интеграл уравнения гравитационного поля, он пришел к выводу, что при изменении механической системы она неизбежно будет излучать гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света.В 1918 году он опубликовал статью «О гравитационных волнах», в которой развил и исправил ошибку предыдущего расчета. Он вывел уравнение гравитационных волн на основе приближенного решения гравитационного поля для слабого поля и пришел к выводу, что скорость распространения гравитационных волн равна скорости света.В 1937 году Эйнштейн сотрудничал с Розеном и снова опубликовал одноименную статью «О гравитационных волнах», в которой было дано строгое решение проблемы цилиндрических гравитационных волн.
Однако в середине был забавный и интересный эпизод.
В 1936 году, когда Эйнштейн и его помощник Розен искали решение гравитационных волн вместо приближенного, они обнаружили, что независимо от того, как они устанавливали систему координат, в пространстве и времени всегда будет сингулярность, в которой размер волны невозможно описать никакими числами, поэтому они считали, что гравитационных волн не существует.В настоящее время считается, что эта сингулярность является просто координатной сингулярностью. То, что долготу Северного и Южного полюсов на Земле определить невозможно, не означает, что Северного и Южного полюсов не существует.Это не означает, что гравитационных волн не существует. В июне 1936 года они представили статью в журнал «Physical Reviews» Американского физического общества. Название статьи было:“Существует ли гравитационная волна?”Эйнштейн написал письмо немецкому физику из Бонна, в котором говорилось:“Вместе с одним молодым сотрудником я пришел к интересному выводу, что гравитационных волн не существует, хотя в первом приближении считалось, что они существуют.Это показывает, что нелинейные уравнения поля общей теории относительности более сложны, чем мы привыкли думать, могут сказать нам больше и, точнее, ограничивают нас гораздо больше, чем мы до сих пор считали.”
Чего Эйнштейн не ожидал, так это того, что статья была отклонена.В то время Эйнштейн только что переехал в США из Германии. В отличие от немецких журналов, которые не требовали рецензирования, американские журналы внедрили систему рецензирования. Главный редактор Physical Review Тейт (см. рис. 9-44) отправил статью на рассмотрение анонимным рецензентам.Анонимный рецензент предоставил целых 10 страниц комментариев к рецензии, указал на ошибки Эйнштейна и Розена и дал предложения по доработке.Эйнштейн был так зол, что написал Тейту резкое письмо:“Мы отправляем вам статью для публикации и не разрешаем вам передавать ее для оценки так называемым экспертам.Не вижу необходимости отвечать на *ошибочные* мнения вашего анонимного эксперта.По этой причине я решу опубликовать эту статью в другом месте.”Впоследствии он и Розен представили статью в Труды Института Франклина без каких-либо изменений и больше никогда не публиковали статью в Physical Review.
Однако незадолго до того, как «Труды Института Франклина» опубликовали эту статью, Эйнштейн внес в нее исправления и изменил название статьи на“На гравитационных волнах”, и положить“Гравитационных волн не существует”Заключение изменено на“Гравитационные волны существуют”.Эйнштейн добавил примечание в конце статьи:“Вторая часть этой статьи была существенно переработана мной после приезда г-на Розена в Россию, поскольку мы изначально неверно истолковали результаты нашей формулы.Я хотел бы поблагодарить моего коллегу профессора Робертсона за любезную помощь в разъяснении моей первоначальной ошибки.”Что происходит?
Оказалось, что Розен уехал в Советский Союз работать профессором физики в Киевском университете, а новым ассистентом Эйнштейна стал молодой Инфельд.Инфельд встречает нового друга в кафе——Профессор Робертсон из Принстонского университета (см. рис. 9-44), во время беседы они обсудили вопрос о существовании гравитационных волн.Робертсон сказал, что не верит в вывод о том, что гравитационных волн не существует, и тут же провел расчеты на доске.“Я был поражен тем, что Робертсон так быстро и точно выполнил все расчеты.”(Инфельдт). Когда Инфельд рассказал об этом Эйнштейну, тот сказал, что он также обнаружил ошибку в своем доказательстве накануне вечером, но еще не нашел решения.Затем Робертсон лично объяснил свой метод Эйнштейну, используя цилиндрическую систему координат для решения проблемы сингулярности.Итак, Эйнштейн пересмотрел статью.
Прежде чем обсудить это с Робертсоном, Эйнштейна пригласили прочитать академическую лекцию в Принстоне, посвященную развитию гравитационных волн.В то время он еще не нашел выхода из затруднительного положения и в конце своей речи ему пришлось в смущении сказать:“Если вы спросите меня, существуют ли гравитационные волны, я могу ответить только: не знаю.Но это чрезвычайно интересный вопрос.”
На самом деле Эйнштейну достаточно было просмотреть 10 страниц анонимного рецензента.“*Неправильное мнение”Вы обнаружите, что в нем указаны ошибки и решения вашей статьи.Так кто же этот умный анонимный рецензент?Подозревали профессора Робертсона, но Робертсон и Тейт никому об этом не сказали.
Спустя годы было найдено письмо Робертсона Тейту от 18 февраля 1937 года, в котором он писал:“Вы не проинформировали меня о статье, которую ваш *соавтор представил прошлым летом.Но я расскажу вам, что будет дальше.Статья была отправлена в другой журнал (даже без одной или двух числовых ошибок, на которые указал ваш рецензент), но к тому времени, когда доказательства вернулись, доказательство было полностью исправлено, потому что тем временем я убедил его, что первоначальный аргумент доказал обратное тому, что он думал.Если вам интересно, взгляните на статью на странице 37 январского номера «Трудов Института Франклина» за 1937 год и сравните выводы статьи с комментариями ваших рецензентов.”
Анонимным рецензентом на самом деле был Робертсон, который ловко помог Эйнштейну исправить его ошибки, сблизившись с Инфельдом.Хотя Тейт утратил вклад Эйнштейна, он завоевал уважение людей за свою настойчивость в принципах и научной строгости, а также за свое отношение к игнорированию авторитетов.Он работал редактором Physical Review до своей смерти.
В 2005 году, 69 лет спустя, Блум, нынешний главный редактор «Physical Review», нашел в горах исторических материалов реестр рукописей того года. И действительно, в колонке рецензентов рукописи Эйнштейна было написано имя Робертсона.
Тейт и Робертсон спасли исследования гравитационных волн.Если Эйнштейн опубликует статью, в которой будет утверждаться, что гравитационных волн не существует, то многим будущим гравитационно-волновым проектам, требующим огромных денег, может быть трудно получить поддержку, если в течение длительного времени не будет обнаружено никаких результатов.
В начале 2016 года два“собака”Потрясла весь мир!Эти двое“собака”, один звонит“Лайгоу”(ЛИГО), один называется“Альфа”(АльфаГо).
11 февраля 2016 года команда из США (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO) объявила миру, что люди впервые напрямую обнаружили гравитационные волны.9 марта—15 марта программа искусственного интеллекта го Google AlphaGo победила лучшего игрока в го мира, южнокорейского шахматиста Ли Седоля (9 дан) со счетом 4:1. Компьютерная программа Го* победила человеческий мир*.
Из-за ограничений продолжительности жизни человека, болезней, скорости космических кораблей и межзвездных коммуникаций людям чрезвычайно трудно покинуть Солнечную систему. Искусственный интеллект станет единственным средством и инструментом для внеземных исследований и иммиграции людей.“Альфа”Это прорывная разработка в области искусственного интеллекта.И“Лайгоу”Это детектор гравитационных волн, который прислушивается к звукам природы и, наконец, получает самые чудесные звуки из глубин Вселенной.“звук”——Гравитационные волны открывают для людей новый канал исследования Вселенной.Итак, что такое гравитационные волны и что они означают?
9-15-1 Теоретическое открытие гравитационных волн
В ньютоновской механике обычно считается, что вселенская гравитация действует на расстоянии и распространяется мгновенно.После того как Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности, многие ученые поставили под сомнение специальную теорию относительности на том основании, что гравитация распространяется быстрее скорости света.В третьем томе полного собрания сочинений Эйнштейна“Дискуссия после прочтения лекции по теории относительности”Один раздел документирует эти дебаты.Эйнштейн ответил:“Возможно и даже ожидаемо, что гравитация движется со скоростью света.”“Если бы гравитация распространялась с универсальной сверхсветовой скоростью, этого было бы достаточно, чтобы раз и навсегда опрокинуть принцип относительности.Если бы оно распространялось бесконечно быстро, это дало бы нам возможность определять *время.”Поэтому проблема скорости распространения гравитации напрямую связана с основами специальной теории относительности, которая оказала большое давление на Эйнштейна и побудила его“Сумасшедшие исследования по теории гравитации”.
Еще в 1905 году Пуанкаре предположил, что скорость распространения гравитации должна быть равна скорости света, и предположил, что гравитационные волны могут существовать.В ноябре 1915 года, после того как Эйнштейн опубликовал уравнения гравитационного поля общей теории относительности, он сразу же начал исследования гравитационных волн.В июне 1916 года, изучая приближенный интеграл уравнения гравитационного поля, он пришел к выводу, что при изменении механической системы она неизбежно будет излучать гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света.В 1918 году он опубликовал статью «О гравитационных волнах», в которой развил и исправил ошибку предыдущего расчета. Он вывел уравнение гравитационных волн на основе приближенного решения гравитационного поля для слабого поля и пришел к выводу, что скорость распространения гравитационных волн равна скорости света.В 1937 году Эйнштейн сотрудничал с Розеном и снова опубликовал одноименную статью «О гравитационных волнах», в которой было дано строгое решение проблемы цилиндрических гравитационных волн.
Однако в середине был забавный и интересный эпизод.
В 1936 году, когда Эйнштейн и его помощник Розен искали решение гравитационных волн вместо приближенного, они обнаружили, что независимо от того, как они устанавливали систему координат, в пространстве и времени всегда будет сингулярность, в которой размер волны невозможно описать никакими числами, поэтому они считали, что гравитационных волн не существует.В настоящее время считается, что эта сингулярность является просто координатной сингулярностью. То, что долготу Северного и Южного полюсов на Земле определить невозможно, не означает, что Северного и Южного полюсов не существует.Это не означает, что гравитационных волн не существует. В июне 1936 года они представили статью в журнал «Physical Reviews» Американского физического общества. Название статьи было:“Существует ли гравитационная волна?”Эйнштейн написал письмо немецкому физику из Бонна, в котором говорилось:“Вместе с одним молодым сотрудником я пришел к интересному выводу, что гравитационных волн не существует, хотя в первом приближении считалось, что они существуют.Это показывает, что нелинейные уравнения поля общей теории относительности более сложны, чем мы привыкли думать, могут сказать нам больше и, точнее, ограничивают нас гораздо больше, чем мы до сих пор считали.”
Чего Эйнштейн не ожидал, так это того, что статья была отклонена.В то время Эйнштейн только что переехал в США из Германии. В отличие от немецких журналов, которые не требовали рецензирования, американские журналы внедрили систему рецензирования. Главный редактор Physical Review Тейт (см. рис. 9-44) отправил статью на рассмотрение анонимным рецензентам.Анонимный рецензент предоставил целых 10 страниц комментариев к рецензии, указал на ошибки Эйнштейна и Розена и дал предложения по доработке.Эйнштейн был так зол, что написал Тейту резкое письмо:“Мы отправляем вам статью для публикации и не разрешаем вам передавать ее для оценки так называемым экспертам.Не вижу необходимости отвечать на *ошибочные* мнения вашего анонимного эксперта.По этой причине я решу опубликовать эту статью в другом месте.”Впоследствии он и Розен представили статью в Труды Института Франклина без каких-либо изменений и больше никогда не публиковали статью в Physical Review.
Однако незадолго до того, как «Труды Института Франклина» опубликовали эту статью, Эйнштейн внес в нее исправления и изменил название статьи на“На гравитационных волнах”, и положить“Гравитационных волн не существует”Заключение изменено на“Гравитационные волны существуют”.Эйнштейн добавил примечание в конце статьи:“Вторая часть этой статьи была существенно переработана мной после приезда г-на Розена в Россию, поскольку мы изначально неверно истолковали результаты нашей формулы.Я хотел бы поблагодарить моего коллегу профессора Робертсона за любезную помощь в разъяснении моей первоначальной ошибки.”Что происходит?
Оказалось, что Розен уехал в Советский Союз работать профессором физики в Киевском университете, а новым ассистентом Эйнштейна стал молодой Инфельд.Инфельд встречает нового друга в кафе——Профессор Робертсон из Принстонского университета (см. рис. 9-44), во время беседы они обсудили вопрос о существовании гравитационных волн.Робертсон сказал, что не верит в вывод о том, что гравитационных волн не существует, и тут же провел расчеты на доске.“Я был поражен тем, что Робертсон так быстро и точно выполнил все расчеты.”(Инфельдт). Когда Инфельд рассказал об этом Эйнштейну, тот сказал, что он также обнаружил ошибку в своем доказательстве накануне вечером, но еще не нашел решения.Затем Робертсон лично объяснил свой метод Эйнштейну, используя цилиндрическую систему координат для решения проблемы сингулярности.Итак, Эйнштейн пересмотрел статью.
Прежде чем обсудить это с Робертсоном, Эйнштейна пригласили прочитать академическую лекцию в Принстоне, посвященную развитию гравитационных волн.В то время он еще не нашел выхода из затруднительного положения и в конце своей речи ему пришлось в смущении сказать:“Если вы спросите меня, существуют ли гравитационные волны, я могу ответить только: не знаю.Но это чрезвычайно интересный вопрос.”
На самом деле Эйнштейну достаточно было просмотреть 10 страниц анонимного рецензента.“*Неправильное мнение”Вы обнаружите, что в нем указаны ошибки и решения вашей статьи.Так кто же этот умный анонимный рецензент?Подозревали профессора Робертсона, но Робертсон и Тейт никому об этом не сказали.
Спустя годы было найдено письмо Робертсона Тейту от 18 февраля 1937 года, в котором он писал:“Вы не проинформировали меня о статье, которую ваш *соавтор представил прошлым летом.Но я расскажу вам, что будет дальше.Статья была отправлена в другой журнал (даже без одной или двух числовых ошибок, на которые указал ваш рецензент), но к тому времени, когда доказательства вернулись, доказательство было полностью исправлено, потому что тем временем я убедил его, что первоначальный аргумент доказал обратное тому, что он думал.Если вам интересно, взгляните на статью на странице 37 январского номера «Трудов Института Франклина» за 1937 год и сравните выводы статьи с комментариями ваших рецензентов.”
Анонимным рецензентом на самом деле был Робертсон, который ловко помог Эйнштейну исправить его ошибки, сблизившись с Инфельдом.Хотя Тейт утратил вклад Эйнштейна, он завоевал уважение людей за свою настойчивость в принципах и научной строгости, а также за свое отношение к игнорированию авторитетов.Он работал редактором Physical Review до своей смерти.
В 2005 году, 69 лет спустя, Блум, нынешний главный редактор «Physical Review», нашел в горах исторических материалов реестр рукописей того года. И действительно, в колонке рецензентов рукописи Эйнштейна было написано имя Робертсона.
Тейт и Робертсон спасли исследования гравитационных волн.Если Эйнштейн опубликует статью, в которой будет утверждаться, что гравитационных волн не существует, то многим будущим гравитационно-волновым проектам, требующим огромных денег, может быть трудно получить поддержку, если в течение длительного времени не будет обнаружено никаких результатов.
Введение
«Танец времени и пространства».——«Теория относительности, понятная учащимся средних классов» представляет специальную теорию относительности и общую теорию относительности ярким и простым языком.Хотя повествовательный язык этой книги максимально прост, в ней систематически представлены преобразования Лоренца, эффект масштаба, одновременная теория относительности, эффект замедления часов, формула синтеза скорости, теорема о кинетической энергии, уравнение массы-энергии Эйнштейна и т. д. в специальной теории относительности.В этой книге также даются относительно простые для понимания объяснения. глубоких знаний общей теории относительности, таких как принцип эквивалентности, гравитационное замедление времени, радиальное гравитационное сжатие и искривление пространства-времени.
Во введении в теорию относительности эта книга также вкрапляет много очень интересных астрономических знаний, таких как эффект фар, аберрация света, планеты Эйнштейна, пульсары, гравитационные линзы, кольца Эйнштейна и т. д., что не только помогает читателям расширить свои знания, но также очень помогает в пробуждении интереса читателей.
Эта книга также концентрируется на некоторых элементарных математических выводах теории относительности в приложении, чтобы помочь заинтересованным читателям глубже понять математическую красоту теории относительности.
Во введении в теорию относительности эта книга также вкрапляет много очень интересных астрономических знаний, таких как эффект фар, аберрация света, планеты Эйнштейна, пульсары, гравитационные линзы, кольца Эйнштейна и т. д., что не только помогает читателям расширить свои знания, но также очень помогает в пробуждении интереса читателей.
Эта книга также концентрируется на некоторых элементарных математических выводах теории относительности в приложении, чтобы помочь заинтересованным читателям глубже понять математическую красоту теории относительности.
об авторе
Чэнь Хайтао, окончивший факультет математики и факультет компьютерных наук Пекинского университета со степенью бакалавра и магистра соответственно, в настоящее время занимается исследованиями и разработками программного обеспечения.Когда-то он работал помощником исследователя в Microsoft Research Asia и исследователем в Инновационном институте Шанда, а также на несколько лет открыл собственный бизнес.Любительское онлайн-имя“Сяозуй”Активно участвуя в крупных форумах BBS, однажды он был веб-мастером Weiming BBS и Completely Mess BBS Пекинского университета, а также модератором астрономического форума сообщества Шуйму и т. д. Впервые он поднял тему астероидов в солнечной системе на астрономическом форуме сообщества Шуйму.“阋 阋 阋 阋”Китайское именование. Я интересовался астрономией и теорией относительности со средней школы и на протяжении многих лет тщательно изучал и размышлял о теории относительности.