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《再论相对论》经典读后感有感

《再论相对论》经典读后感有感

《再论相对论》是一本由[德]爱因斯坦著作,江苏凤凰科学技术出版社出版的平装图书,本书定价:39.00元,页数:88,特精心收集的读后感,希望对大家能有帮助。

《再论相对论》读后感(一):不停思考,突破已有知识的边界

封面

1905年,爱因斯坦发表《论动体的电动力学》提出狭义相对论,十年后,爱因斯坦又完成了广义相对论的基础。这本《再论相对论》收录了爱因斯坦在1920年的演讲《以太和相对论》以及1921年的演讲《几何学与经验》。

北京大学出版社有一套很好的科学素养丛书,其中的《狭义与广义相对论浅说》,收录了本书中的《以太和相对论》。

很喜欢这两篇演讲,因为其展示了爱因斯坦的思维历程。

《以太和相对论》首先介绍了“以太”,“以太”的假说产生于解释牛顿的万有引力,认为万有引力并不是真的超距作用,而是通过“以太”来传播。进一步地,对于光能在“以太”中传播,光被认为是在以太内部的振动波。随着电磁学的发展,麦克斯韦也提出了电磁以太的数学模型,其认为磁以太是被电粒子分隔的分子漩涡。但这样如果按照赫兹的理论,会带来若认为以太和普通可称量物质无差别,则光线不会因与地球相对运动产生光行差,与天文观测试试不符的矛盾。

洛伦兹将以太与物质的相互作用归结未以太和电荷的相互作用,他认为电磁场的载体是以太,否定了赫兹所提出的电磁以太会随物体运动的性质,认为其绝对静止。但这样,在运动和静止的坐标系下,由于分别相对于两个坐标系,电磁力是等价的,若以太绝对静止,则会带来理论上的不对称性。

因此,在不断思考后,爱因斯坦在狭义相对论中抛弃了以太的概念。

在《几何学与经验》中,首先介绍了我们熟悉的欧几里得几何的诞生过程,而后介绍其如何发展为现代几何。欧几里得几何帮助我们锻炼了一部分思考能力,可以通过想象,考虑到非欧几何的一些情况,并更好地理解广义相对论。

科学发展的过程就是不断提出假设,证明、完善或者反驳假设的过程。和宇宙相比,我们的认知是如此有限,但就算这样,不停思考,突破固有的知识体系,突破想象的边界,也是很有意义且浪漫的工作。

《再论相对论》读后感(二):深入浅出的讲述物理学理论

《再论相对论》一书收录了爱因斯坦的两篇文章,一篇是1920在莱顿大学的演讲《以太和相对论》,另一篇是1921年在普鲁士科这院的演讲《几何学与经验》。爱因斯坦1921年获得诺贝尔物理学奖,所以这两篇获奖前夕的演讲也可以说是爱因斯坦研究成果的一次集中反馈。

两篇演讲稿组成的书并不厚,全部不过73页,除去前言序和附录里的译名对照,正文不过60页左右。虽然如此,但内容上厚重,因为呈现了爱因斯坦创建相对论的思维过程。通过理解思考过程,进而理解爱因斯坦的思维方法,如何在前人的基础上不断验证,取舍,抛弃与创新。通过这种分享,我们也可以看到爱因斯坦如何构建起新的理论大厦,如何从狭义相对论走上广义相互论,以及对未来方向的忠告和启发。

虽然提起相对论,提起诺贝尔物理学奖,感觉似乎这些是科学们的殿堂之作,普通人可能不那么能够理解。但是在此书《再论相对论》里,爱因斯坦的讲解很平易近人,书中也附有许多科学插图,装置说明,帮助我们理解理论的由来,这些都让这本科普书非常的接地气。爱因斯坦的狭义相对论是由“以太”理论发展而来的。回顾物理学的种种发现,从牛顿力学打破接触作用力学的界限开始,诞生了超距作用力理论,为统一两种力,又出现了“以太”假说。在光的准刚性“静止光以太理论”发现后,传统的“光以太”被“电磁以太”代替。麦克斯韦将电、磁、光统一为电磁场所构成的电磁波。

科学的发现在于不断简化和不断发现本质。当电磁场理论与机械力理论两者成为二元论时,又需要一种理论来调和二者。于是有了狭义相对论。在爱因斯坦看来,“如果物理法则以最简单的形式对于坐标系K适用,那么同样的法则也应当适用于任何一个相对于坐标系K做匀速运动的坐标系K。”这意味着每个坐标系都是相对的、平等的,没有谁是绝对的、唯一确定的。

爱因斯坦深受欧几里得几何学的影响,所以他在欧几里得几何的结构建立起相对论。在《几何学与经验》的演讲里,爱因斯坦探讨了数学与现实的关系、公理化几何与实用几何的异同、有限宇宙方面的观点。在《几何学与经验》里爱因斯坦举例平面圆片和球体上圆片上几何意义的不同,并以此说明:“人类的可视化能力,完全不是注定要向菲欧几何投降的”。

圆盘投影试验里,球形几何在平面上的表征,继而将之转化到三维情境之中,也可以找到规律。在空间同质的前提下,有限的空间里随着球形的增大,空间中只能容纳有限数目的球体。想想膨胀的宇宙,宇宙中球形的不断增大,那么,宇宙是有限的空间吗?是不是只能容纳有限数目的球体?是不是膨胀到一定程度然后极速坍塌到极点呢?

相对论虽是比较深奥的物理学理论,但是在爱因斯坦的讲解里深入浅出,极为生动和明了。《再论相对论》两篇演讲稿帮助我们理解相对论原理和空间几何有帮助,也帮助我们建立先进的空间思维,理解可以突破常规的大胆想象力。

《再论相对论》读后感(三):于有限的时空中寻求无限的研究趣味

《再论相对论》收录了爱因斯坦的两篇演讲讨论稿。严格地说,它们只是为了让受众了解相对论在孕育过程中的思考,面对可能发生的困难如何克服、误区如何跨越。在现代文明高度发达的社会生存的读者,已经缺乏了“打破沙锅问到底”的勇气与自觉,即使对于理工科背景的读者,这种现象已不足为奇。 两篇演讲稿,一篇是《以太和相对性》,另一篇是《几何学与经验》。对于前者的阅读与理解,需要有一定专业基础,对于后者,更适合大众品读。 我们从睁眼看世界的那一刻起,就已经毫无选择地生活在几何的世界中——母亲的脸是椭圆的,父亲的胡子是直立的——可是,直至我们在这个星球生活十年、二十年乃至走向生命的终点,也未能发现我们对于几何概念的认知过程,究竟是思维的自然结果,还是主观经验的总结传承。 爱因斯坦认为,有关直线、点等概念,构成几何学的基础,完全是公理在发挥作用,它与直觉或经验无关,是没有任何理由地被创造、被认知、被理解。正因为如此,读者可以怀疑任何已经存在或不存在的事物,但却无法为几何学的真伪找到一个辩别的入口。

爱因斯坦还认为,几何学是最古老的物理学。其实,人类社会发展的必然结果,就是对事物认知由浅入深、由表及里,但是学科数量的丰富,并不意味着质量的提升。相反,学科越是强调自己的独特性,越是要割裂此学科与彼学科,让我们如同关进一个漆黑的屋子里,找寻不到研究的方向,却有着井底之蛙般神一样的自信——固步自封、僵化守旧。 实际刚体与几何体的等效性,尽管有些时候是显而易见的,但是如果加之温度、压力等外在因素,几何体就必然会出现不可预料的变化,如同我们不能完全以几何去断言实际刚体的性状,只能在物理规律和几何定律的取舍中,发现经验不是万能的,甚至在某些时候,现实是对经验的颠覆与重构。

两只理想的钟表,能否在任何时空都保持一致?如果实际存在的钟表不遵循同步的规则,那么它就与我们的经验发生了背离。就问题而问题,是没有任何意义的。但是作为问题的提出,是需要勇气的。科学是基于假设的,但是假设不能代替现实。 相对论的提出,某种程度就是从宏观到微观,去播种科学的种子,并不是所有的种子都能发芽,但是我们需要做的是研究哪些种子“发芽”以及“发芽”的环境。在这个过程中,科学有着自己的话语体系,而且科学不相信权威,即使百分之九十九的追随者打着权威的旗号,模仿着权威的语气,也会被百分之一的挑战者找到破绽,正如量子理论对于传统物理学的对峙,在不可调和的矛盾中拓展了我们对于时空的深度认知。

《再论相对论》读后感(四):仰之弥高,钻之弥坚,瞻之在前,忽焉在后

1.1 以太和奥卡姆剃刀

爱因斯坦在第一篇《以太和相对论》中,回顾了以太学说的演进和修正。静止光以太、电磁以太(赫兹)、电磁以太(洛伦兹)将以太的主要性质进行了很多调整,如果我们比较一下最初的“以太”和最后的“以太”,甚至很难说这两个以太到底是不是一个东西。

如果以太这种东西如果真的存在的话,为什么在理论演进中的性质发生了如此巨大的变化?虽然我没有太读懂这部分,但我想起了比较熟悉的托勒密地心说到本轮—均轮理论的演进,以太的理论变化也呈现出了相似的情况。在对观察结果建立科学理论的过程中,最初观测到的现象比较简单,或许有着很多解释方法都可以使之符合实际情况。假设只有太阳和地球两个天体,那么由于运动的相对性,日心说和地心说就是完全等价的;如果只有太阳、月亮和地球三个天体,那么地心说就要比日心说更能描述观测结果,因为月亮确实是围绕地球运动,而太阳也可以相对描述为围绕地球运动,那么地心理论必然比日心理论更简单,如果要用日心理论,那反而要用本轮—均轮模型去修正了。我们很容易理解为什么长期以来地心说都比日心说传播更广,因为先民最早观测的就是太阳和月亮这两个直觉上最明显的星体,地心说更能拟合观测结果。但如果我们将眼光放到太阳系的主要行星,地心说很明显就很难描述其它行星的运动(比如很难解释水逆),引发的结果就是本轮—均轮学说越发复杂,最终无法跟上天文观测进步的脚步而崩溃。

“奥卡姆剃刀”所说的“如无必要,勿增实体”非常适用于这个演进过程,当一个理论越发庞杂,科学家可能就会思考是不是出发点出了问题,而推翻根本性的假设另起炉灶。爱因斯坦也是做出了“以太根本不存在”这一颠覆性的假设,才推导了狭义相对论。当然他在推广到广义相对论的过程中,又提出了“拯救以太”的说法,此时的以太已经是哲学上所说“否定之否定”的以太,与最初的“以太”相距更远了。

1.2几何学和宇宙

相对论说光速是不可超越的极限,又因为宇宙大爆炸至今的时间是有限的,宇宙边界的扩张速度不会高于光速,所以宇宙的空间尺度也是有限的。那么跟随而来的问题就是,宇宙之外又是什么?

如果我们所在的宇宙在任何一个时点都是一个有限边界的三维立体物,那么宇宙之外的三维立体空间是否也会存在类似的三维立体物。两个三维立体物不断扩张,交界处会有什么涌动?这种情况其实相对好理解,因为还没有突破同一三维空间。可能苏伊士运河挖通的时候,地中海和红海的生物就经历了两个三维空间的突然交叠,充满了懵逼。

将视野扩展到四维空间。两个不在同一平面的有限平面可能相交为一个线段,如果两个平面宇宙上都有二维生物,那个线段就会成为沟通两个平面宇宙的通道。当二维生物的认知还没有达到一定高度的时候,就会将那个线段视为异象或神迹。如果不在同一三维空间的两个有限三维体相交,相交处可能是一个面,那个面也会被三维空间里的生物视为异象或神迹。但人类目前的观测能力实在太弱,连当前这个有限边界的三维立体物都了解太少,即使这个相交的面已经出现了,也未必能被发现,更遑论更复杂的事物了。

所以吾生有涯而知也无涯,也多少生出了些朝闻道夕死可矣的悠然神往。

《再论相对论》读后感(五):我们为什么要再论相对论?

前不久,关于爱因斯坦相对论的新闻居然冲上了网络热搜,原因是河北燕山大学教授、博士生导师李子丰的研究项目“坚持唯物主义时空质能观,发展牛顿物理学”宣称已推翻“误导物理学界和人类认识世界的基本方法”的爱因斯坦的相对论,“为科学的健康发展扫清了一个巨大障碍”。该项目一经公示便引起大众高度关注和广泛讨论,论文中提到的“用马列主义推翻爱因斯坦”甚至企图用哲学体系去驳斥物理体系。具体的情况和内容大家可以从很多渠道中去了解,做出自己的判断。

科学理论是在一直进步与发展的,可能随时面对推翻与被推翻的过程,但是上百年过去了,相对论仍然是每个人都会在课本里学到的物理知识,哪怕我们所学所知的只是几个等式或几个小理论。如今最基本的科学理论范式仍然局限于相对论、量子力学和两者结合下产生的量子场论,哪怕那些天马行空的科幻电影、漫威宇宙里提及的穿越时空、平行宇宙、量子世界等等也都建立在这些理论的 延展和假设之上。最质朴的理论不应该被遗忘。

通常我们以为的爱因斯坦相对论有关的论文,都是晦涩难懂的物理理论和大量复杂的数学公式,而《再论相对论》则是很少的几本科普读物之一,这本薄薄的小书收录了爱因斯坦的两篇演讲,一篇是1920年他在莱顿大学发表的《以太和相对论》,另一篇是1921年他在普鲁士科学院所作的演讲《几何学与经验》。为了降低阅读的门槛,书中配有大量的图片和注释,几乎解释了书中提及的所有专业名词以及科学家的理论,读者完全不用担心读不下去,读的云里雾里。

当人们发现了微观世界的存在,各种射线、粒子、光速的运行已经不再适用于牛顿的三大定律,这时由300多年前由古希腊哲学家亚里士多德提出的以太理论得以复活,用来解释光波就是以太的弹性振动。《以太和相对论》就是讲述的爱因斯坦从以太的研究修正到最后抛弃绝对空间和以太,构建出狭义相对论的整个过程。而《几何学与经验》则是关于几何学从诞生到发展到成熟,再到现代几何学在相对论上的重要应用,爱因斯坦在演讲中提及了哲学和数学对他的重要影响。

爱因斯坦之所以选择以这两个内容此作为演讲的内容,除了普及相对论的诞生历史,同时可能也是为了鼓励学生们追寻勇于探索、敢于创新、全面学习的精神。推翻、质疑并不是坏事,但是科学只能被科学打败,而不是靠哗众取宠和“精神胜利”。所以,相对论需要被论、再论、反复论。

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