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黑洞裡的時間旅行者:穿越奇點、探索未來,物理學家的超時空冒險記!

作者
出版日期
2022
閱讀格式
EPUB
書籍分類
學科分類
ISBN
9786263322707

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愛因斯坦:「上帝是不擲骰子的。」
  霍金:「上帝不僅擲骰子,而且有時還把骰子擲到人們看不見的地方去了。」
  上帝:???那好吧,你們倆打一架算了!

  科學界扛霸子大集合 × 熱門物理話題集錦
  一次讀懂物理學界的美麗與哀愁!

  ►會行走的百科全書
  人手一機的時代裡,大家都是萬事通。
  但回到19世紀初,工業革命還未全面啟動以前,
  誰才是「世界上最後一個什麼都知道的人」?

  ►「我最近在研究測不準原理。」
  2020大選前夕,被問到是否角逐總統寶座的柯市長,
  為什麼突然提起海森堡的測不準原理?
  所謂的「測不準」原理,到底又有多「不準」呢?

  ►東西方偉人的時間大發現
  孔子:「逝者如斯夫,不舍晝夜。」
  牛頓:「絕對時間就像河流一樣流逝。」
  他們彼此不知道,卻悄悄一拍即合的時間觀……
  時間到底是什麼?讓科學家們解釋給你聽!

  ►聲明狼藉的彗星
  《你的名字》,瀧和三葉因彗星分裂而結緣;
  《千萬別抬頭》,核彈級彗星直接毀滅地球。
  現代天文迷拚命想趕上的年度盛事,
  卻是古人避之唯恐不及的可怕凶兆!
  彗星是福是禍,還是一團髒兮兮的雪球?

  ►門捷列夫:「何不燒鈔票?」
  1866年,「週期表之父」門捷列夫兩赴油田,
  透過實地考察尋找更有效利用重油的新方法。
  面對想燒石油來發電的蘇聯政府,門捷列夫說:
  「與其燒石油,還不如往灶裡扔鈔票。」
  即使放在今天也讓人覺得不可思議的言論,
  說出這句話的他到底在想什麼呢?

  ►繼續胡鬧吧!費曼先生
  打開放著原子彈機密文件的保險櫃;
  跑去賭城跟職業賭徒研究輸贏機率……
  被譽為「科學頑童」的理察.費曼,
  讓你曉得物理學家並不全都是老古板!

  ►科學史上的人道之光
  二戰期間,約里奧-居禮意外發現核連鎖反應。
  面對這項可能被用於戰爭的重大研究成果,
  科學家們是應該公諸於世,還是應該默默雪藏?
  兩相權衡之下,他們做了這樣的決定——
  • 修訂版前言
  • 第1版前言
  • 第一講 愛因斯坦與物理學的革命
    • 1.量子力學的誕生
      • 兩朵烏雲
      • 黑體輻射之謎
      • 普朗克的突破—量子假設
      • 爭論:量子還是光量子?
    • 2. 愛因斯坦的成長歷程
      • 家裡來的大學生
      • 不受學校歡迎的學生
      • 阿勞中學—孕育相對論的土壤
      • 不平常的大學生涯
      • 米列娃與格羅斯曼
      • 生活的辛酸
    • 3. 愛因斯坦的奇蹟年
      • 時來運轉
      • 愛因斯坦的豐收年
      • 專利局—科學發現的搖籃
      • 讚美阿勞中學
    • 4. 狹義相對論
      • 同時的相對性
      • 動鐘變慢
      • 動尺縮短—勞侖茲收縮
      • 速度疊加
      • 動質量算質量嗎?
      • 動能表達
    • 5. 神奇的相對論效應
      • 孿生子悖論
      • 太空飛船上看到的奇景
    • 第一講附錄 狹義相對論的創立
      • 1. 相對論誕生前夜「乙太理論」帶來的實驗困難
      • 2. 相對論誕生前夜電磁理論引起的理論困難
      • 3. 走向狹義相對論
  • 第二講 彎曲的時空 —廣義相對論
    • 1. 狹義相對論的困難
      • 慣性系無法定義
      • 萬有引力定律放不進相對論的框架
      • 有絕對空間嗎?
      • 牛頓的水桶實驗
      • 馬赫對牛頓的反駁
    • 2. 等效原理
      • 引力質量與慣性質量相等
      • 等效原理:萬有引力與慣性力等效
      • 思想的飛躍:引力可能是幾何效應
    • 3. 神奇的黎曼幾何
      • 「平行公理」導致的疑難
      • 鮑耶與高斯的探索
      • 羅巴切夫斯基的奮鬥
      • 黎曼集其大成
      • 什麼是黎曼幾何?
    • 4. 廣義相對論的建立
      • 愛因斯坦重力場方程式
      • 萬有引力不是力
      • 如何理解彎曲時空
      • 伽利略的「錯誤」
      • 彎曲時空中的直線—短程線
    • 5. 廣義相對論的實驗驗證
      • 時鐘變慢與重力紅移
      • 水星軌道近日點的進動
      • 光線偏折
      • 廣義相對論實驗驗證的進展
    • 6. 重力波的預測與發現
      • 重力波的預測
      • 重力波探測的先驅
      • 重力波的間接探測
      • 重力波的直接探測
    • 第二講附錄 愛因斯坦與廣義相對論
      • 1. 廣義相對論的建立
      • 2. 愛因斯坦論取得成就的原因,學校教育與「奧林匹亞科學院」
  • 第三講 白矮星、中子星與黑洞
    • 引子
    • 1. 對黑洞的最早預測
      • 拉普拉斯的暗星
      • 神童托馬斯.楊
      • 歐本海默的預測
    • 2. 白矮星:從發現到理解
      • 赫羅圖告訴我們什麼?
      • 紅巨星與白矮星
      • 各種恆星與黑洞的比較
      • 弧矢射天狼
      • 天狼星的神祕伴星
      • 霍伊爾的功績
      • 錢德拉塞卡的發現
      • 愛丁頓的反對
      • 包立的支援
    • 3. 中子星:從預測到發現
      • 發現中子的曲折
      • 中子星的預測
      • 「小綠人」
      • 脈衝星
    • 4. 黑洞初探
      • 奇點與奇面
      • 「時空互換」
      • 飛向黑洞的火箭
      • 進入黑洞的冒險者
      • 轉動的黑洞
    • 第三講附錄 漫談黑洞(Ⅰ)
      • 1. 閔考斯基的四維時空
      • 2. 史瓦西時空—球對稱的彎曲時空
      • 3. 時空座標互換
      • 4. 視界與無限紅移面
  • 第四講 霍金、潘洛斯與黑洞
    • 1. 霍金
      • 綽號「愛因斯坦」
      • 從牛津到劍橋
      • 劍橋:人生的轉折點
    • 2. 相對論生涯
      • 批判穩態宇宙模型
      • 奇點疑難:幸遇潘洛斯
      • 宇宙審查假說與無毛定理
      • 潘洛斯過程
    • 3. 最偉大的發現
      • 面積定理的啟示:黑洞熱嗎?
      • 爭論:真熱還是假熱?
      • 霍金輻射的發現
      • 黑洞附近的真空漲落
      • 黑洞的溫度與熵
      • 奇妙的負比熱
    • 4. 資訊疑難
      • 資訊守恆嗎?
      • 霍金打賭
      • 對資訊守恆的質疑
    • 5. 潘洛斯、霍金與諾貝爾獎
      • 諾貝爾獎的遺憾
      • 潘洛斯的貢獻
    • 第四講附錄 漫談黑洞(Ⅱ)
      • 1. 最一般的黑洞
      • 2. 極端黑洞、宇宙監督假設與無毛定理
      • 3. 黑洞的溫度
  • 第五講 膨脹的宇宙
    • 1. 浩瀚的星空
      • 獵戶當空,三星高照
      • 銀河縹緲,繁星萬億
      • 星移斗轉,北極定向
      • 恆星的命名
      • 多個「太陽」的「太陽系」
      • 我們的銀河系
      • 遙遠的河外星系
      • 星系群與星系團
      • 宇宙物質的成團結構
    • 2. 愛因斯坦的靜態宇宙
      • 從時空彎曲認識宇宙
      • 均勻的宇宙
      • 靜態的宇宙
      • 有限而無邊
      • 神祕的宇宙項
    • 3. 膨脹或脈動的宇宙
      • 弗里德曼的突破
      • 哈伯的發現
      • 愛因斯坦放棄宇宙項
    • 4. 爆炸和演化的宇宙
      • 神父的「宇宙蛋」
      • α、β、γ的原始火球
      • 勇敢加天才
      • 氦豐度的支援
      • 大霹靂的餘熱
      • 膨脹沒有中心
      • 宇宙的創生、暴脹與演化
      • 宇宙膨脹還是脈動
    • 5. 宇宙居然在加速膨脹!
      • 天文學上的測距:量天尺
      • Ⅰa型超新星:新的標準燭光
      • 排斥效應:透明的暗能量
      • 吸引效應:透明的暗物質
      • 當代的兩朵烏雲:暗物質與暗能量
  • 第六講 時空隧道與時間機器
    • 1. 澄清對「大霹靂宇宙」的幾個模糊認識
      • 大霹靂沒有中心
      • 時間與物質一起從虛無中誕生
      • 宇宙學紅移不是都卜勒效應
      • 星系的退行速度可以超光速
      • 能看到超光速退行的星系
      • 可觀測宇宙有多大?
      • 宇宙膨脹,我們自身不膨脹
    • 2. 蟲洞—時空隧道
      • 管道與手柄
      • 勞侖茲蟲洞
      • 歐幾里得蟲洞
      • 愛因斯坦的貢獻—愛因斯坦-羅森橋
      • 沒有質量的質量,沒有電荷的電荷
    • 3. 可通過的蟲洞
      • 黑洞作為太空航行通道的猜想
      • 索恩的建議
      • 索恩的開創性論文
      • 量子引力的困難
      • 回到過去的封閉類時曲線
      • 時空的泡沫與浪花
      • 宇宙泡的創生
      • 維持蟲洞需要負能量
      • 真空的邊界效應
      • 黑洞與負能量
      • 蟲洞作為時空通道的條件
      • 資訊穿過蟲洞的奇想
    • 4. 時間機器
      • 從夢想到科學
      • 回到過去的時間機器
      • 猜想與爭論
      • 物理學的兩個特別分支
      • 阿癐癐!
  • 第七講 激動人心的量子物理
    • 1. 原子物理學的發展
      • 元素週期律的發現
      • 光譜線的規律
      • X射線的發現
      • 天然放射性的發現
      • 奮鬥的女性
      • 居禮夫婦的結合
      • 默契的合作成就偉大的發現
      • 在不幸中奮鬥
      • 西瓜模型和土星模型
      • 行星模型
      • 傑出的拉塞福
      • 波耳模型:軌道量子化
      • 包立不相容原理
      • 尖刻的批評家
      • 上帝的皮鞭
    • 2. 人才特別快車
      • 你學數學沒有希望
      • 索末菲的人才快車
      • 學術的天堂:哥廷根大學
      • 愚蠢的問題受歡迎
    • 3. 矩陣力學與波動力學
      • 海島上的靈感:海森堡建立矩陣力學
      • 山峰上的靈感:薛丁格建立波動力學
      • 海森堡與薛丁格的初次交鋒
    • 4. 關於量子力學本質的大論戰
      • 我真後悔來這裡:波耳與薛丁格的論戰
      • 論戰愈演愈烈:機率波與不確定性原理
      • 薛丁格引領生物學革命
      • 單電子引來的疑難
      • 機率波的實驗支援
      • 神奇的隧道效應
      • 暗箱中的粒子
      • 既死又活的貓
      • 愛因斯坦的光子箱
      • 爭論還在繼續
      • 索爾維會議
    • 第七講附錄 波耳對愛因斯坦光子箱實驗的答覆
  • 第八講 比一千個太陽還亮
    • 1. 中子的發現
      • 拉塞福的猜想
      • 約里奧—居禮夫婦
      • 中子的發現
    • 2. 裂變與核連鎖反應
      • 裂變的發現
      • 核的液滴模型
      • 核連鎖反應
      • 裂變與聚變
      • 湯川的交換力
    • 3. 科學中心向美國遷移
      • 約里奧首提原子彈
      • 費米—物理的全才
      • 彈藥庫裡的波耳
    • 4. 原子彈的研製
      • 美國啟動曼哈頓計畫
      • 歐本海默臨危受命
      • 勇於獻身的斯洛廷
    • 5. 愛開玩笑的費曼
      • 保險櫃怎麼開了?
      • 被當做學生的教授
      • 「神奇」的製圖板
      • 誰經歷的時間最長?
      • 費曼圖和路徑積分
    • 6. 廣島與長崎的蘑菇雲
      • 槍法與內爆法
      • 廣島
      • 長崎
      • 泰勒與氫彈
      • 核電的發展
      • 取之不盡的聚變能
    • 第八講附錄 湯川對介子質量的估計
  • 第九講 漫步太陽系
    • 1. 太陽與月球
      • 太陽簡介
      • 月球與探月歷程
    • 2. 行星與衛星
      • 地球:我們的家園
      • 水星:離太陽最近的行星
      • 地球的鄰居:金星與火星
      • 消逝的火星人
      • 金星:大氣的高壓與高溫
      • 木星:「木紋」與「大紅斑」
      • 木星的衛星:是否存在生命?
      • 土星和它的光環
      • 天王星:用望遠鏡發現的第一顆行星
      • 海王星:萬有引力定律預測的行星
      • 冥王星:被除名的大行星
      • 太陽的大家庭
    • 3. 小行星
      • 神祕的提丟斯—波德定律
      • 上帝會浪費這片空間嗎
      • 撞擊地球的危險
    • 4. 彗星
      • 彗星從何而來
      • 彗星的撞擊
      • 歷史上的彗星
      • 天文用於考古
    • 5. 隕石與流星
      • 通古斯隕石之謎
      • 流星和流星雨
      • 隕鐵與隕石
    • 6. 天文觀測簡介
      • 太陽系有多大!
      • 天文臺與望遠鏡
  • 第十講 時間之謎
    • 1. 時間是什麼?
      • 百花齊放,百家爭鳴
      • 柏拉圖:時間是永恆的影像
      • 亞里斯多德:時間是運動的計數
      • 走向統一的世界
      • 孔子:逝者如斯夫
      • 螺旋發展的時間
      • 牛頓的時間觀:永遠平靜流逝的河流
      • 不同的聲音
      • 時空的維數
      • 愛因斯坦:時空是一個可彎曲的整體
      • 愛因斯坦:時空是物質廣延性的表現
      • 量子引力:時間的泡沫與浪花
    • 2. 時間有沒有開始與終結?
      • 時空的奇點
      • 奇點:時間的起點與終點
      • 能否避免奇點?
    • 3. 時間的測量
      • 時間的流逝性與測度性
      • 用週期運動測量時間帶來的疑問
      • 異地時鐘的校準:先約定光速
      • 龐加萊對愛因斯坦的啟發
      • 尤拉的「好鐘」
      • 相對論中如何確定「同時」
      • 愛因斯坦假定:「同時」可以傳遞
      • 朗道:「同時」不一定能傳遞
      • 時間的定義與熱力學定律有關嗎?
      • 「鐘速同步」的傳遞性
      • 約定光速:尋找相等的時間段
      • 時間的性質與熱力學密切相關
  • 插頁詩句的註釋與隨想
    • 1. 讀趙嘏詩《聞笛》
    • 2. 讀王陽明詩《月夜二首》
  • 主要參考書目
  • 版權頁

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