给孩子讲相对论：让孩子轻松读懂爱因斯坦的伟大理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

李淼，王爽 著

图书标签:

• 相对论
• 科普
• 儿童
• 物理
• 科学
• 爱因斯坦
• 思维启蒙
• 亲子阅读
• 知识
• 教育

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535797223

版次：1

商品编码：12318374

品牌：博集天卷

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

页数：160

字数：80000

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

大物理学家、畅销科普作家李淼教授“给孩子的物理学”系列第三本，带孩子了解科学史上的瑰宝、爱因斯坦的伟大理论——相对论。他以举止瞩目的引力波探测事件切入，巧妙地用科学家的故事、有趣的思想实验，将这一对大学生来说都称得上艰深的主题讲给孩子，让他们了解这一人类文明的至高成就。

内容简介

这是物理学家李淼写给孩子的关于相对论的普及读物。爱因斯坦的相对论是科学史上的瑰宝，它推动了20世纪的科技革命，给我们的世界带来了翻天覆地的变化。它改变了我们对时间、空间、物质、运动等的认知，它一系列梦幻般的预言一一应验，包括近年来被探测到的引力波。在本书中，淼叔从这一举世瞩目的事件讲起，将引力、时空、光速等不易理解的概念，用故事的方式讲给孩子。书中也有大量精彩插图，配合各种有趣的思想实验，带孩子了解这一对现代物理影响巨大的领域。

作者简介

李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长及筹建人。
1982年毕业于北京大学天体物理专业，1984年获中国科技大学理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习，1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理教授，1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国，任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。
身为大物理学家的李淼也活跃于科普领域，他的《给孩子讲量子力学》《给孩子讲宇宙》深受读者欢迎，也获得各大奖项青睐。

目录

第1讲 引力波是怎么探测到的？
第2讲 光速是怎么影响时空的？
第3讲 引力是怎么产生的？
第4讲 相对论都有什么用？

精彩书摘

2017年10 月3 日，2017 年诺贝尔物理学奖尘埃落定。它被颁给了美国物理学家雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什，以表彰他们领导建设激光干涉仪引力波天文台（简称LIGO），进而首次直接探测到引力波的伟大成就。
事实上，爱因斯坦于1915 年就提出了广义相对论；这是他一生中提出的最伟大的理论，我在后面会详细为你介绍。仅仅在一年之后，也就是1916年，他就用这个理论预言了引力波的存在。但直到整整100 年后，也就是2016 年，人们才能真正地探测到它。你看，是不是很奇怪？众所周知，20 世纪科技发展日新月异。那为什么要花整整100 年，才能揭开引力波的神秘面纱？这节课，我就来为你解答其中的奥秘。
首先，我来讲讲什么是引力波。让我们做个思想实验。想象一个很大的池塘，里面有非常平静的水面。如果往这个池塘里扔一颗小石子，原本平静的水面立刻会泛起波纹，或者说涟漪。这些涟漪会一圈圈地向外扩散，从而让整个池塘的水面都随之波动。如果原来的水面上还漂浮着一艘小木船，那它就会随水波而上下起伏。
现在，我们把这个池塘的水面想象成时空本身，也就是时间和空间的总称。广义相对论认为，有质量的物体可以让时空本身发生弯曲。而当有质量的物体发生剧烈运动的时候，它就可以像那颗小石子一样，让时空本身也泛起涟漪。这些涟漪同样会向外传播，从而让远方的物体也随之起伏。这种时空的涟漪就是引力波。
那要是引力波传到地球，会造成什么影响呢？答案是，它会使与其传播方向垂直的空间发生周期性的形变。换句话说，当引力波经过的时候，与之垂直的空间会不断地收缩或扩张：横向收缩，纵向就扩张；横向扩张，纵向就收缩。由于空间本身在形变，置身于其中的物体自然也会跟着形变。也就是说，当引力波传来的时候，小到一把尺子，大到整个地球，都会发生周期性的伸缩。
可能有些小朋友会担心：“要是引力波传来的时候，把我们拉坏了该怎么办？”其实完全没有担心的必要。这是因为引力波使物体发生形变的比例特别小。到底小到什么地步呢？大概只有十万亿亿分之一。打个比方：如果你的尺子长达1000 千米，也就是从北京到上海的直线距离，那引力波大概能使它变动一千万亿分之一米，相当于一个原子核的直径。如果你的尺子长达10 万光年，也就是我们银河系的直径长度，那引力波大概能使它变动1 米。
其实，这正是科学家要花整整100 年才能探测到引力波的原因：因为它实在太微弱、太难测了。事实上，就连爱因斯坦本人都不相信人类能测到引力波。更夸张的是，他甚至一度想要否定引力波的存在。下面，我就来讲讲这段有趣的往事。

给孩子讲相对论：让孩子轻松读懂爱因斯坦的伟大理论 一、 穿越时空的奥秘：从日常现象到宇宙的深层结构 想象一下，你正坐在公园的长椅上，看着孩子们在草地上追逐嬉戏。阳光暖洋洋地洒在身上，微风轻轻拂过脸颊。在这样的日常景象里，我们似乎很少去思考那些最根本的物理规律。然而，爱因斯坦的相对论，恰恰是从这些看似普通，却又充满无限可能的现象中，揭示出宇宙运行的深刻本质。 1. 光的速度：一位不屈不挠的信使 在我们生活的世界里，距离和时间是相对静止的。你跑得越快，越能看到更远的风景；你等待的时间越长，越会觉得焦急。但如果将速度的概念推向极致，推向光速的境界，一切就变得截然不同了。光，这位宇宙中最快的信使，它拥有一个独一无二的特质：无论你如何追赶它，无论你以多快的速度奔跑，你测量到的光速总是恒定不变的。这听起来是不是有些违反直觉？就好像你站在高速行驶的列车上，向外扔出一个小球，小球的速度会与列车的速度叠加。但光却不是这样。它的速度，永远是那个固定的“c”。 这份“速度的坚持”，是爱因斯坦点亮相对论之光的第一个火花。它告诉我们，在宇宙的尺度上，我们习以为常的空间和时间，并非绝对不变的背景，而是会受到运动的影响，会发生奇妙的伸缩和扭曲。 2. 时间的延缓：慢下来的生命旅程 既然光速是恒定的，那么当物体以接近光速的速度运动时，会发生什么呢？答案是：时间会相对于静止的观察者“变慢”。这并非科幻小说里的情节，而是经过严格数学推导和实验验证的事实。 想象一下，如果你能乘坐一艘能够以接近光速飞行的宇宙飞船，去进行一次星际旅行。当你返回地球时，你会发现，船上的时间流逝比地球上的时间要慢得多。这意味着，你可能只在飞船上度过了几年，而地球上却已经过去了数十年，甚至更久。你的朋友们可能已经白发苍苍，甚至离开了人世。 这种“时间膨胀”的现象，在微观粒子实验中已经得到了无数次的证实。例如，高速运动的μ介子在地球上能够比理论预期的存在更长的时间，正是因为相对论效应。 3. 空间的收缩：拥挤的旅途 与时间延缓相伴随的，是空间的收缩。当物体以接近光速运动时，它在运动方向上的长度会相对于静止的观察者变短。你所看到的，会是一个被“压扁”的物体。 对于速度飞快的宇宙飞船来说，它在运动方向上的长度会比它在静止状态下测量的要短。这就好比，当你快速掠过一个长长的隧道时，从你的视角来看，隧道似乎变得比实际长度要短一些。 4. 质量与能量的亲密关系：E=mc² 的传奇 而爱因斯坦最令人惊叹的发现之一，莫过于那个简洁而又充满力量的公式：E=mc²。这个公式揭示了质量（m）和能量（E）之间深刻的等价关系，其中c代表光速。 这个公式告诉我们，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。微小的质量，蕴含着巨大的能量。这就是核能的原理，也是恒星发光发热的秘密。太阳之所以能够持续燃烧几十亿年，正是因为它通过核聚变将自身的质量转化为巨大的能量，将光和热播撒到整个太阳系。 这个公式不仅在宏观宇宙中发挥着作用，也在微观粒子物理学中扮演着核心角色。例如，在高能粒子碰撞实验中，粒子的动能可以转化为新的粒子，这正是能量转化为质量的体现。 二、 相对论的两大支柱：狭义相对论与广义相对论 爱因斯坦的相对论并非单一的理论，而是由两个紧密相连的部分组成：狭义相对论和广义相对论。 1. 狭义相对论：运动的相对性与时空的统一 狭义相对论主要处理的是物体在匀速直线运动情况下的物理规律。它的核心思想是“相对性原理”，即所有惯性参考系（相对于静止或匀速直线运动的参考系）中的物理定律都应该是相同的。这意味着，不存在一个绝对静止的参考系，一切运动都是相对于其他物体而言的。 狭义相对论建立在两个基本公设之上： 相对性原理： 物理定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式。 光速不变原理： 在所有惯性参考系中，真空中的光速都是一个常数。 正是这两个看似简单的公设，推导出了前面提到的时间膨胀、长度收缩以及质能方程等一系列颠覆性的结论，彻底改变了我们对空间、时间和物质的理解。它将时间和空间不再视为独立的实体，而是融合成了一个四维的“时空”连续体。 2. 广义相对论：引力的新视角与时空的弯曲 如果说狭义相对论处理的是匀速直线运动，那么广义相对论则更进一步，将引力也纳入了相对论的框架，并且处理的是加速运动的情况。 在爱因斯坦之前，牛顿用万有引力定律来描述引力。牛顿认为，引力是一种瞬时作用在物体之间的力。但广义相对论则提出了一个截然不同的观点：引力并非一种力，而是时空本身的一种弯曲。 想象一下，你将一张绷紧的橡皮膜平铺开来，然后在上面放置一个重重的保龄球。保龄球会使橡皮膜向下凹陷，形成一个“曲面”。如果此时你在这个曲面上滚动一个小弹珠，弹珠会沿着凹陷的路径滚向保龄球。 在广义相对论中，质量和能量就像那个保龄球，它们会“压弯”周围的时空。而我们感受到的“引力”，实际上是物体沿着弯曲的时空路径运动的表现。行星围绕太阳运动，并非因为太阳在“拉扯”它们，而是因为太阳巨大的质量使得周围的时空发生了弯曲，行星只是沿着这个弯曲的时空“自由”地运动。 广义相对论的预言，也得到了许多实验的证实，例如： 光线在引力场中的弯曲： 光线经过大质量物体（如太阳）附近时，会发生弯曲。这在日全食观测中得到了证实。 水星近日点的进动： 牛顿力学无法完全解释水星轨道近日点的微小移动，而广义相对论却能精确预测。 引力红移： 光在从强引力场中逃逸出来时，其频率会降低，波长会变长（红移）。 引力波： 时空的涟漪，由大质量物体的加速运动产生。近年来，引力波的直接探测更是为广义相对论提供了强有力的证据。 三、 相对论的深远影响：理解宇宙的钥匙 爱因斯坦的相对论，其意义远不止于理论的深刻。它不仅重塑了我们对宇宙基本构成要素的认知，也为我们探索宇宙的奥秘提供了强大的工具。 1. 宇宙学：描绘宇宙的宏伟图景 相对论是现代宇宙学的基础。宇宙的膨胀、黑洞的存在、引力波的探测，都与广义相对论息息相关。它帮助我们理解宇宙的起源（大爆炸理论）、演化过程以及终极命运。没有相对论，我们对宇宙的认识将停留在非常浅薄的层面。 2. 天体物理学：揭示天体的运作机制 恒星的形成与死亡、黑洞的奇特性质、中子星的极端状态，以及宇宙中物质与能量的分布，都离不开相对论的解释。例如，黑洞的形成正是广义相对论预言的极端引力现象。 3. 粒子物理学：微观世界的规律 虽然狭义相对论主要处理宏观物体，但其对时空观的改变，以及质能方程，对微观粒子物理学也产生了深远影响。粒子加速器的设计、高能粒子的碰撞与转化，都遵循着相对论的原理。 4. 技术应用：看得见的改变 相对论并非仅仅是象牙塔里的理论，它已经悄然地改变着我们的日常生活。最典型的例子就是GPS（全球定位系统）。GPS卫星以极高的速度绕地球运行，并且身处比地面更弱的引力场中。狭义相对论和广义相对论效应都会对卫星上的原子钟产生影响，如果不对这些效应进行修正，GPS的定位精度将会迅速下降，甚至变得毫无用处。可以说，我们每一次使用导航，都在默默地应用着爱因斯坦的相对论。 四、 为什么孩子们需要了解相对论？ 或许有人会问，相对论如此深奥，对孩子来说会不会过于抽象？事实上，正是因为孩子拥有天生的好奇心和不受传统思维束缚的特质，他们反而更容易接受相对论中那些颠覆性的概念。 激发科学探索精神： 相对论是科学史上的一个里程碑，了解它能够让孩子们感受到科学的魅力，激发他们对未知世界的好奇心和探索欲望。 培养批判性思维： 相对论的许多结论都与我们的日常经验相悖，理解这些概念的过程，正是培养孩子批判性思维和独立思考能力的过程。他们会学会质疑，学会用更广阔的视角去审视问题。 建立宇宙观： 相对论为孩子们打开了一扇认识宇宙的窗口，让他们理解宇宙的浩瀚与奇妙，培养宏大的宇宙观，从而对生命和世界有更深刻的认识。 为未来学习奠定基础： 相对论是现代物理学的基石。在孩子们未来可能接触到的更高级的科学学习中，相对论将是绕不开的概念。提前接触并理解，将能为他们未来的学习打下坚实的基础。 五、 如何让孩子轻松读懂相对论？ 《给孩子讲相对论：让孩子轻松读懂爱因斯坦的伟大理论》这本书，正是致力于用最生动、最形象、最贴近孩子生活的方式，去解析爱因斯坦的相对论。它不会用枯燥的数学公式吓倒小读者，而是通过： 精彩的故事和比喻： 将抽象的物理概念转化为孩子们能够理解的生动故事和生活场景。 循序渐进的引导： 从最基础的光速概念出发，一步步引领孩子走进时空的奇妙世界。 鼓励提问和想象： 鼓励孩子们大胆提问，激发他们的想象力，让他们在探索中学习。 强调科学思维： 不仅讲解理论内容，更重要的是传递爱因斯坦那种敢于质疑、勇于探索的科学精神。 这不仅仅是一本关于物理学的书，更是一次点燃孩子智慧火花的旅程，一次让他们遨游于宇宙奥秘的奇妙体验。通过这本书，孩子们将能够轻松地理解爱因斯坦的伟大理论，并从中获得启迪，看见一个更加广阔、更加精彩的科学世界。

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，这本书的排版和插图设计简直是教科书级别的良心制作。对于科普读物来说，视觉引导是多么重要啊！书中大量的示意图，不是那种粗糙的线条画，而是经过精心设计的、能够直击要害的比喻图形。比如，在解释引力如何弯曲时空时，那个被压扁的蹦床模型被描绘得既生动又准确，即使是初次接触这个概念的人，也能立刻在脑海中构建出那个场景。更值得称赞的是，作者在叙述节奏的把握上达到了近乎完美的平衡。他不会因为一个知识点有趣就过度纠缠，也不会因为一个概念难懂就草草带过。在关键的转折点，他总会巧妙地设置一个“停顿”，让你有时间去消化前面吸收的信息，然后再轻盈地过渡到下一个更深层次的讨论。这种行云流水的阅读体验，让我完全忘记了自己是在读一本“科学书”，而更像是在欣赏一部精心制作的视觉纪录片。

评分☆☆☆☆☆

这本书在章节之间的衔接处理上，展现了极高的专业水准。它巧妙地将狭义相对论和广义相对论两条主线编织在一起，确保了逻辑的连续性，读者不会因为突然跳跃到新的概念而感到迷失。比如，它在介绍完狭义相对论对速度和时间的影响后，立刻就引出了“如果引力也参与其中，世界会变成什么样？”这样一个自然而然的疑问，为广义相对论的登场做了完美的铺垫。这种层层递进、步步为营的结构，极大地降低了学习的认知负荷。读起来感觉就像是沿着一条设计精良的步道向上攀登，每到一个观景台，都能清晰地回顾已走过的路，并对前方的风景充满期待。对于想要系统但又不愿被复杂数学困扰的读者来说，这本书的结构安排无疑是提供了一个近乎完美的学习路径图。

评分☆☆☆☆☆

老实讲，我对这类“硬核”主题的书向来抱持着审慎的态度，总担心它会变成一本披着通俗外衣的学术论文。然而，这本书成功地避开了所有这些陷阱。它的语言风格异常地接地气，甚至偶尔会冒出一些带着幽默感的吐槽，瞬间拉近了与读者的距离。比如，当提到牛顿的绝对时空观被挑战时的那种“世界观崩塌”的感觉，作者描述得极其传神，让人会心一笑，因为我们都能理解那种思维定势被打破时的那种错愕感。这种人性化的处理，使得原本冰冷的概念变得有血有肉。它没有刻意去拔高爱因斯坦的形象，反而将他塑造成一个同样会遇到瓶颈、同样需要坚持不懈去“做白日梦”的探索者，这让我对这位科学巨匠的敬意，从单纯的学术尊敬，转变成了一种对人类探索精神的共鸣。

评分☆☆☆☆☆

这本关于相对论的书，简直是为我这种对物理世界充满好奇却又被复杂公式吓跑的人量身定做的。作者的叙事方式非常自然，像是邻家的大哥哥在娓娓道来，没有那种高高在上、故作深奥的学究气。他把抽象的概念掰开揉碎，用生活化的例子来举证，比如用慢跑和光速的对比来解释时间膨胀，那个画面感一下子就出来了。我以前总觉得相对论是大学高年级物理系才该碰的“硬骨头”，但这本书让我意识到，其实它的核心思想非常直观，只是需要一个好的引路人。特别是关于质能方程的部分，不再是冷冰冰的E=mc²，而是被赋予了深刻的哲学含义，让我开始思考质量和能量之间那种奇妙的等价关系。读完后，我感觉自己的思维框架被拓宽了，看待宇宙的方式都有了微妙的变化，不再是牛顿力学那个绝对稳定的舞台，而是一个充满弹性和相对性的动态空间。这本书的优点在于，它抓住了读者的“兴奋点”，让你在理解知识的同时，享受探索未知的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我佩服的地方，是它对“想象力”的强调，远远超过了对计算的推崇。很多科普书在讲到相对论时，都会陷入对数学推导的迷恋，结果把读者晾在了半路上。但这本书的作者显然明白，爱因斯坦的伟大首先在于他那超越时代的想象力。他引导我们去思考“如果我以光速飞行会看到什么？”、“时间对我来说和对一个静止的人来说有何不同？”。这些问题激发出的内在驱动力，比任何外部的考试要求都来得强烈。它不是在教我们如何解题，而是在教我们如何“提问”，如何以一种更开放、更具批判性的眼光去审视我们习以为常的经验世界。这种对思维方式的重塑，远比记住几个物理定律来得更有价值。它让我感觉，自己仿佛也参与了一场伟大的思想实验，那份成就感是无与伦比的。

评分☆☆☆☆☆

书的质量没的说，本来买来给孩子看，其实自己，也需要看

评分☆☆☆☆☆

拿到书后第一时间就迫不及待地花了两个小时通读了一遍，感觉还是有些失望的。这本书虽然定位是讲给孩子们的科普读物，但文字表达上并不那么浅显，尤其是对物理原理的描述上。其次，书中基本是以文字为主，穿插的图片基本和物理原理无关，都是些物理学家的头像以及可有可无的漫画。再次，延伸阅读部分尤其难懂，很多概念前文并未提及，而且各条目之间排序杂乱，并无前后关联性。作者出书的初衷是很好的，但是希望还是能更接地气一些，现在说实话大人都觉得有些部分看得云里雾里的，别说孩子了。

评分☆☆☆☆☆

拿到书后第一时间就迫不及待地花了两个小时通读了一遍，感觉还是有些失望的。这本书虽然定位是讲给孩子们的科普读物，但文字表达上并不那么浅显，尤其是对物理原理的描述上。其次，书中基本是以文字为主，穿插的图片基本和物理原理无关，都是些物理学家的头像以及可有可无的漫画。再次，延伸阅读部分尤其难懂，很多概念前文并未提及，而且各条目之间排序杂乱，并无前后关联性。作者出书的初衷是很好的，但是希望还是能更接地气一些，现在说实话大人都觉得有些部分看得云里雾里的，别说孩子了。

评分☆☆☆☆☆

为了京豆，多多评价，当然我本来就是京东的忠实用户，一直喜欢他家物流的高效，退换货方便

评分☆☆☆☆☆

在京东购物已经成为习惯，快捷的物流，良好的售后，优惠的促销都是京东的必杀器。希望京东越来越好，推出更多的优惠活动

评分☆☆☆☆☆

读书节活动每满100-50，再叠加用券200-60，比书店划算多了。

评分☆☆☆☆☆

买了许多书，这是我遇到的唯一的一本有排版印刷错误的，请出版社自检。

评分☆☆☆☆☆

价格便宜，经典书籍，值得购买。

评分☆☆☆☆☆

此用户未填写评价内容