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顯然愛因斯坦是非常偉大的科學家,但是大多數人並不完全瞭解他的理論,所以只有基礎物理知識的人把相對論讀個大概需要多長時間?
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  • 1 # 科學聯盟

    題主你好。題主的問題裡應該混淆了兩個詞語的含義:通讀和通曉。"通讀"指的是將文章或者書籍從頭至尾讀一遍;"通曉"不僅指的是要通讀文章,還要透徹地明白其中的含義。

    通讀相對論其實並不難,買一本愛因斯坦文集,看看目錄,然後翻看一遍,慢的十幾分鍾吧,快的一分鐘不到。

    但通曉相對論就難了。不說別的,就說狹義相對論,通曉狹義相對論其實並不容易。德國有個叫辛格(Jhohn Lighton Synge)的相對論專家,寫了一本狹義相對論的書(《相對論:特殊理論》),不比他的廣義相對論書(《相對論:一般理論》)薄多少(網上有djvu格式的文字,可以下載看看)。這老兄用了十幾章來闡述狹義相對論的基本理論和具體應用。那些認為自己狹義相對論學得還可以的朋友們可以去讀讀看他的書。反正小編讀完的感覺是,讀懂辛格的狹義相對論比讀懂愛因斯坦的論文還要費勁。辛格的書極大地豐富了愛因斯坦的狹義相對論,讓狹義相對論不再是僅僅討論運動物體,對於洛倫茲群、粒子碰撞、分立系統等問題,辛格都做了討論。作為狹義相對論的進階學習的參考資料,辛格的書是很好的選擇。

    學會狹義相對論少則幾周,多則一個月。如果學的時間太長,就要注意自己的學習方式是否正確了。但是要想學會廣義相對論,就不好說了。小編在大學時候用課餘時間學廣義相對論,歷經了兩年時間才學得隨心應手(捂臉,大學時代主要是幹別的去了)。其實用心學廣義相對論也就兩三個月時間就能上手做一些計算工作了。不過要強調的是,基礎物理要學到家才行,比分析力學、電動力學都得精通,否則廣義相對論就是天書。此外,微分幾何也要懂,黎曼幾何是保底的。辛格的書裡還提出了芬斯勒幾何,這個要求就高一點了。這樣算起來,微分幾何、理論物理基礎加起來至少得半年到一年時間。如果想更深入地研究廣義相對論,那就得看諸如霍金的《時空的大尺度結構》或者溫伯格的《引力論與宇宙學》或者惠勒等人的《引力論》,這是因為辛格的書成書太早(1960年前後),對廣義相對論的後來發展書裡沒有提到,而這三本書成書熟比較遲,對廣義相對論後來的發展有更深入的討論。這樣算起來花的時間就更長了。

    【另外,國內也有一些比較好的相對論著作,比如劉遼先生的《狹義相對論》《廣義相對論》就寫得很適合入門者學習。俞允強先生的《廣義相對論基礎》也很好,雖然很薄,但是麻雀雖小五臟俱全。一般來說,對有基礎的朋友來說,梁燦彬老師的《微分幾何入門與廣義相對論》是最好的選擇。梁老師的書算是對霍金的《時空的大尺度結構》的再注(所謂再注指的是梁老師的書是對霍金的書的注——沃爾德的《廣義相對論》的注)。】

    【此外,狹義相對論還有量子理論形式,即所謂的量子場論,如果學過了狹義相對論覺得相對論對高能粒子的解釋還不足夠,那麼可以讀一讀量子場論的書。同樣,廣義相對論也有量子理論形式,只是現在還有完全得到自洽完備的量子引力。如果感興趣可以讀一讀卡爾羅·羅威利的《量子引力》或者威騰的《超弦理論》。】

  • 2 # 犍為真人

    這個完全取決於學習相對論人的物理基礎,數學基礎,還有理解能力。

    一個高中理科畢業的中等偏上水平的人,如果方法得當,專心去學,把狹義相對論的基本理論搞清楚,估計只需要1到3周,假設每天學習理解4小時以上。

    但是要是想把廣義相對論弄懂個七八成,還是按上面的假設,沒有個三五年的高強度學習,基本不可能。絕大多數人都沒有這樣的毅力,理解力和數學功底。換句話說,多數人一輩子都不可能學會廣義相對論。可以這麼說,如果你連碩士研究生統一考試都過不了,連這樣的毅力和智商都沒有,那基本就不要去奢望廣義相對論了(我也很不幸就是這樣的人群)。

    下面分享一下我的經驗,供大家參考。我看過很多關於相對論的書,有科普的,包括什麼號稱是個人就能看懂的《時間簡史》,還有果殼宇宙,還有其他五六本科普書。也大致瀏覽過一些科班的專業教材。發現都不是特別容易理解,要麼就是科普書,說的太淺顯,只說結果沒有過程和細節,要麼就是太過於專業,一上來就整一堆公式,看著頭大。我真正讓我茅塞頓開的是兩本書。一本是張三慧的力學,這是我當年的大學教材,現在還經常拿出來翻。它關於狹義相對論的章節只有40多頁,建議前半部分要一個一個字看,一個公式都不要漏掉。不多,堅持把前20頁看完,就入門了。這個難度剛好適合具有高中學歷的普通人。不像科普書,一個公式都沒有,也不像專業書,通篇都是公式。另一本是我最近才發現的,叫《閔氏幾何與狹義相對論》,看完後真的是大徹大悟啊!我看的所有相對論書籍和網上文章評論,從來沒有一個像本書一樣說的透徹又好理解的。看本書也只需要高中學歷,最多再加上一點高等數學的基礎(大學一年級水平)。我雖然會高數,但是看本書的時候,涉及高數一律跳過,基本不影響理解。看了本書前幾章,基本上就可以徹底搞清楚兩個相對運動參考系各自眼中的世界了。普通的文章和科普書中,從來都是隻談一個人(或一個參考系)眼中的世界。比如高速運動的鐘變慢,到底誰變慢了,你的鐘是幾點,我的鐘是幾點,總共有幾個鍾,鍾是如何運動的,相信很少有文章講清楚過的。而用本書的所謂的閔氏幾何或閔氏空間或閔可夫斯基空間,用世界線一畫,太清楚太直觀了!比一萬字的敘述和100個公式都強大!所謂一圖勝千言。

    理解狹義相對論,必須理解相對性。甲相對於乙作高速運動,甲聲稱乙高速運動,鍾變慢了變年輕了。那麼在乙的眼中,甲又何嘗不是高速運動鍾變慢變年輕呢?如何理解這種相對性?到底是甲變慢了還是乙變慢了?不可能同時都變慢吧?要理解這些,就需要花點功夫了,如果用我剛推薦的那兩本書,保證你能徹底搞清楚。然後,隨著學習,當把雙生子佯謬(雙胞胎掉頭回家後到底誰更年輕)真正搞清楚後,基本就可以認為得到了狹義相對論的精髓了。是否理解雙生子佯謬也就成了一個關鍵的轉折點,分水嶺。至於相對論中的質量變大,動能,動量,還有什麼質能方程,對於普通科學愛好者,遠遠沒有時間膨脹那麼有意義,不理解也無所謂了。

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