相對論百問(第3版)（簡體書）

本書用通俗的語言講解了相對論學習過程中108個常見的，以及不易弄懂或容易產生歧義的問題；包括36個狹義相對論的基本問題，72個廣義相對論、宇宙學、黑洞及引力波等方面的疑難問題，第3版增加了引力波理論和觀察實測內容。。



趙崢教授長期從事相對論領域的科研與教學，經常作科普講座，同時參與過大學、中學的教學研究和課程改革，對老師和同學在講授和學習相對論時感受到的困難深有體會。為了能夠對相對論的教學有所幫助，作者嘗試把長期積累的知識及感悟以“問答錄”的形式寫成此書，與廣大讀者交流、探討，希望能夠對相對論的學習、理解和講授有所幫助。



本書可供大學和中學的物理老師及科研工作者在講解相對論時參考，也可供大中小學生及其他有興趣的讀者學習相對論時使用。

趙崢，北京師範大學物理系教授、博士生導師。1967年畢業于中國科技大學物理學，1981年于北京師範大學天文系獲碩士學位，1987年于布魯塞爾自由大學獲博士學位。



曾任北京師範大學研究生院副院長、物理系主任、中國引力與相對論天體物理學會理事長、中國物理學會理事、《大學物理》雜誌副主編。



趙崢教授長期從事廣義相對論、黑洞與引力波的教學與研究，發表科研論文100餘篇，出版科研專著、教材及科普書籍10餘本。曾兩次獲得教育部科技進步二等獎，兩次獲得中國圖書獎。

一、狹義相對論

1.什麼是相對論？

2.什麼是以太理論？相對論誕生前夜以太理論遇到了哪些困難？

3.什麼是光行差現象？

4.邁克耳孫實驗說明了什麼？

5.相對論誕生前夜電磁理論遇到了什麼困難？

6.什麼是洛倫茲收縮？

7.什麼是洛倫茲變換，它與伽利略變換有何不同？

8.狹義相對論建立在哪兩條公理的基礎之上？

9.相對性原理最初是如何提出的？

10.牛頓的“水桶實驗”是怎麼回事？牛頓與馬赫如何解釋這一實驗？

11.相對論誕生前夜，物理學界對相對性原理有什麼爭論？

12.光速不變原理是如何建立的？

13.

14.什麼是同時的相對性？

15.怎樣從洛倫茲變換導出同時的相對性？

16.相對論如何解釋洛倫茲收縮？

17.什麼是動鐘變慢效應？

18.什麼是雙生子佯謬？

19.什麼是多普勒效應？

20.星際飛船上的宇航員會看到什麼景象，感受到哪些相對論效應？

21.相對論的速度疊加公式怎麼寫？可以用速度疊加達到或超過光速嗎？

22.什麼是相對論中的靜質量和動質量？動質量究竟算不算質量？

23.為什麼相對論中的光速是極限速度？

24.如何理解質能關係式E=mc2？經典力學中的動能與相對論能量之間有什麼關係？

25.什麼是狄拉克真空？

26.什麼是反物質？反物質是如何被預言和發現的？

27.時間有什麼特點？什麼是時間的“流逝性”和“測度性”？

28.如何確定“相繼時間段”的相等？

29.不同地點的鐘如何校準？為什麼說真空中光速各向同性是一個約定？

30.為什麼測量的光速都是雙程光速，不可能測量單程光速？

31.相對論中空間距離如何測量？

32.為什麼說光速在相對論中處於核心地位？

33.什麼是四維時空？

34.建立狹義相對論最困難的思想突破是什麼？

35.為什麼相對論的締造者是愛因斯坦而不是其他人？

36.數學大師龐加萊如何評價愛因斯坦的工作？

二、廣義相對論

1.狹義相對論遇到了什麼重要困難？

2.針對上述困難，愛因斯坦有什麼新思路？

3.什麼是馬赫原理？

4.什麼是引力質量？什麼是慣性質量？

5.什麼是等效原理？

6.

7.為什麼說等效原理只在一點的鄰域嚴格成立？

8.在相對論中慣性系如何定義？

9.非歐幾何是怎樣建立的？

10.歐氏、羅氏和黎氏幾何各有什麼特點？

11.

12.能否簡單介紹一下廣義相對論？

13.能否對彎曲時空做一個形象的比喻？

14.廣義相對論有哪些實驗驗證？

15.什麼是引力紅移？

16.什麼是行星軌道近日點的進動？

17.什麼是光線偏折？

18.什麼是引力波？引力波是怎樣提出的？

19.20世紀做了哪些探測引力波的努力？引力波的間接發現是怎麼回事？

20.直接探測到引力波是怎麼回事？

21.廣義相對論建立後有哪些重要進展？

三、黑洞

1.什麼是黑洞？

2.黑洞是怎樣形成的？

3.作為黑洞邊界的事件視界是怎麼回事？奇點與奇環是怎麼回事？

4.什麼是時空坐標互換？什麼是單向膜區？

5.落向黑洞的飛船能夠掉進黑洞嗎？

6.什麼是白洞？

7.轉動帶電的黑洞有什麼特點？

8.什麼是黑洞無毛定理？

9.什麼是奇性定理？

10.什麼是宇宙監督假設？

11.什麼是黑洞面積定理？黑洞熱力學是怎麼回事？

12.什麼是霍金輻射？

13.黑洞的負比熱是怎麼回事？

14.什麼是黑洞的信息疑難？

15.信息不守恆會產生什麼影響？

16.霍金對信息疑難有什麼看法？

17.解決信息疑難的前景如何？

四、字宙學

1.為什麼愛因斯坦不把廣義相對論用於量子論的研究，而把它用於宇宙學的研究？

2.什麼是宇宙學原理？

3.

4.什麼是宇宙學常數？

5.什麼是膨脹宇宙模型和脈動宇宙模型？

6.什麼是哈勃定律？

7.什麼是火球模型？

8.如何理解宇宙的“大爆炸”？

9.為什麼說宇宙學紅移不是多普勒效應？

10.為什麼河外星系的退行速度可以“超光速”？

11.宇宙年齡有多大？宇宙的可觀測距離又有多大？

12.哪些觀測結果支持了大爆炸模型？

13.宇宙如何創生？宇宙極早期是什麼情況？

14.宇宙到底有限還是無限？

15.什麼是暗物質？

16.什麼是暗能量？

17.有沒有時空隧道？能不能製造時間機器？

18.

五、愛因斯坦

1.

2.小學、中學時代的愛因斯坦是優秀學生嗎？

3.

4.

5.

6.

7.為什麼說沒有比專利局更適合愛因斯坦的工作單位了？

8.在愛因斯坦的成長過程中有哪些值得注意之處？

9.什麼是“奧林匹亞科學院”？它對愛因斯坦的成長有什麼影響？

10.為什麼說1905年是愛因斯坦的豐收年？

11.提名授予愛因斯坦諾貝爾獎的領域有哪些？

12.授予愛因斯坦諾貝爾獎的理由是什麼？為什麼說愛因斯坦未因創立相對論獲諾貝爾獎？

13.此後頒發的哪些諾貝爾獎與愛因斯坦的成就有關？

14.

15.

16.霍金是怎樣成長為卓越的學者的？他的主要成就有哪些？

主要參考文獻