馬雲、徐小平、羅振宇的「私享課」老師來給孩子講相對論

引力波是怎麼探測到的？

光速是怎麼影響時空的？

引力是怎麼產生的？

相對論都有什麼用？

囊括狹義相對論和廣義相對論的理論精華

以故事的方式趣味講述

父母和孩子可以一起玩一起學

Relativity for Children

這是物理學家李淼寫給孩子的關於相對論的普及讀物。愛因斯坦的相對論是科學史上的瑰寶，它推動了20世紀的科技革命，給我們的世界帶來了翻天覆地的變化。它改變了我們對時間、空間、物質、運動等的認知，它一系列夢幻般的預言一一應驗，包括近年來被探測到的引力波。在本書中，淼叔從這一舉世矚目的事件講起，將引力、時空、光速等不易理解的概念，用故事的方式講給孩子。書中也有大量精彩插圖，配合各種有趣的思想實驗，帶孩子了解這一對現代物理影響巨大的領域。

This is a popular reader on relativity written by Chinese physicist Li Miao. Albert Einstein"s relativity is the gem in the history of science, which drove the technological revolution in the 20th century, bringing tremendous change to our world. It changed our understanding of time, space, substance and movement. Its series of prophecies have come true, including gravitational wave that has been detected in recent years. In the book, starting from the event that has drawn the world"s attention, Li Miao tells the impalpable concepts such as gravity, space-time and speed of light to children in stories. It has a great many fine illustrations with various diverting experiments of thoughts, leading children to know the field that has great influence on modern physics.

大物理學家、暢銷科普作家李淼教授「給孩子的物理學」系列第三本，帶孩子了解科學史上的瑰寶、愛因斯坦的偉大理論——相對論。他以舉止矚目的引力波探測事件切入，巧妙地用科學家的故事、有趣的思想實驗，將這一對大學生來說都稱得上艱深的主題講給孩子，讓他們了解這一人類文明的至高成就。

李淼教授「給孩子的物理學」系列

文摘

2017年10 月3 日，2017 年諾貝爾物理學獎塵埃落定。它被頒給了美國物理學家雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什，以表彰他們領導建設激光干涉儀引力波天文台（簡稱LIGO），進而首次直接探測到引力波的偉大成就。

事實上，愛因斯坦於1915 年就提出了廣義相對論；這是他一生中提出的最偉大的理論，我在後面會詳細為你介紹。僅僅在一年之後，也就是1916年，他就用這個理論預言了引力波的存在。但直到整整100 年後，也就是2016 年，人們才能真正地探測到它。你看，是不是很奇怪？眾所周知，20 世紀科技發展日新月異。那為什麼要花整整100 年，才能揭開引力波的神秘面紗？這節課，我就來為你解答其中的奧秘。

首先，我來講講什麼是引力波。讓我們做個思想實驗。想像一個很大的池塘，裡面有非常平靜的水面。如果往這個池塘里扔一顆小石子，原本平靜的水面立刻會泛起波紋，或者說漣漪。這些漣漪會一圈圈地向外擴散，從而讓整個池塘的水面都隨之波動。如果原來的水面上還漂浮著一艘小木船，那它就會隨水波而上下起伏。

現在，我們把這個池塘的水面想像成時空本身，也就是時間和空間的總稱。廣義相對論認為，有質量的物體可以讓時空本身發生彎曲。而當有質量的物體發生劇烈運動的時候，它就可以像那顆小石子一樣，讓時空本身也泛起漣漪。這些漣漪同樣會向外傳播，從而讓遠方的物體也隨之起伏。這種時空的漣漪就是引力波。

那要是引力波傳到地球，會造成什麼影響呢？答案是，它會使與其傳播方向垂直的空間發生周期性的形變。換句話說，當引力波經過的時候，與之垂直的空間會不斷地收縮或擴張：橫向收縮，縱向就擴張；橫向擴張，縱向就收縮。由於空間本身在形變，置身於其中的物體自然也會跟著形變。也就是說，當引力波傳來的時候，小到一把尺子，大到整個地球，都會發生周期性的伸縮。

可能有些小朋友會擔心：「要是引力波傳來的時候，把我們拉壞了該怎麼辦？」其實完全沒有擔心的必要。這是因為引力波使物體發生形變的比例特別小。到底小到什麼地步呢？大概只有十萬億億分之一。打個比方：如果你的尺子長達1000 千米，也就是從北京到上海的直線距離，那引力波大概能使它變動一千萬億分之一米，相當於一個原子核的直徑。如果你的尺子長達10 萬光年，也就是我們銀河系的直徑長度，那引力波大概能使它變動1 米。

其實，這正是科學家要花整整100 年才能探測到引力波的原因：因為它實在太微弱、太難測了。事實上，就連愛因斯坦本人都不相信人類能測到引力波。更誇張的是，他甚至一度想要否定引力波的存在。下面，我就來講講這段有趣的往事。

版權聲明

編輯：Aegean cici

文摘出自《給孩子講相對論》

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！