物理世界奇遇记(中译本20世纪科普经典特藏)

作者简介

罗素·斯坦纳德，1931年生于英国，1956年在伦敦大学大学学院获得物理学博士学位， 1971年起任英国开放大学物理学教授。他一贯热心科普工作，曾获得英、美两国的多项科普图书奖。 乔治·伽莫夫，1904年生于俄国的敖德萨市，系天才的俄裔美籍科学家。在原子核物理学和宇宙学方面成就斐然，“大**”宇宙理论的创始人之一，在生物学上首先提出“遗传密码”理论。他还是一位杰出的科普作家，许多科普作品风靡**。《从一到无穷大》、《物理世界奇遇记》是他***的科普作品。

内容简介

汤普金斯先生犹豫了一会儿，然后鼓起勇气说： “我实在不想硬缠着你，不过，我不知道是不是可以 问你一个问题——只是一个小问题？上次在这里的时 候，我碰上一位火车司机，他坚持说，车上的乘客比 住在城里的居民老得慢(而不是倒过来)的原因，全都 在于火车不断开开停停。我不明白……” 教授想了一下，然后开始说：“如果两个人都处 在匀速相对运动中，那么，其中每一个人都认为另一 个人会老得比他自己慢——这是相对论的时间延长效 应。火车上的乘客会认为车站上的售票员老得比他慢 一些，同样，售票员也会作出结论说，老得比较慢的 不是别人，而是车上的乘客。” “但是，他们不可能都是对的呀，”汤普金斯先 生提出了异议。 “为什么不可能呢？从他们各自的观点来看，他 们双方都是对的。” “那么，到底谁是真对呢？”汤普金斯先生打破 沙锅问到底。 “你不能这样笼统地提问题。在相对论中，你的 观察结果总是要牵涉到一个特定的观察者——一个相 对于所要观察的事物进行一定运动的观察者。” “可是我们知道，确实是车上乘客看起来比售票 员年轻啊——这是个无法回避的事实嘛。”接着，汤 普金斯先生便描述了他上次碰到那位经常外出的绅士 和他的孙女的情形。 “好了，好了！”教授有点不耐烦地打断他的话 。“这正好是双生子佯谬的重演。你大概还记得，我 在**次演讲中谈到过这个问题。那位祖父经常*到 加速；同他的孙女不一样，他没有保持恒定的匀速运 动状态。所以，正是她能够正确地指望当她祖父回到 家里，可以面对面地进行比较时，他会显得比她*年 轻。” “我想起来了，”汤普金斯先生同意了。“可是 ，我还是不明白这是怎么回事。那位孙女可以利用相 对论的时间延长效应来解释为什么她祖父比她年轻， 这是没有问题的。对于怎样去认识他的孙女比他*老 这件事，那位祖父难道不会感到为难吗？他怎么解释 这件事呢？” “哦，”教授回答道，“但是，这个问题我已经 在第二次演讲中讨论过了，你还记得吗？” 这时汤普金斯先生只好说明他是怎么漏过那次演 讲的，并且正想努力通过阅读讲稿把它补回来。 “我明白了。”教授扼要地说，“好吧，我就这 样把它归纳一下：为了使那位祖父能够理解所发生的 事，他必须考虑到在他改变他的运动状态时在他孙女 身上会发生什么事。” “那是什么事呢？”汤普金斯先生问道。 “听着，当他以匀速前进时，他的孙女老得比较 慢，这是一般的时间延长。但是，一旦司机扳动制动 阀，或者后来在回程中进行加速，那就会对他孙女的 老化过程产生正好相反的效果：在那位祖父看来，孙 女的老化过程正在加快进行。正是在这些短暂的非匀 速运动的时间内，她的赛老行程超过了她的祖父。因 此，即使她当时认为她在家里匀速地围着锅台转时， 她的老化速度一般会比较慢，但他回家时产生的净效 果却是他应该预料到她会比他*老——而这正是他回 家后看到的情形。” “多么不可思议啊！”汤普金斯先生感叹说。“ 不过，关于这一点，科学家们有没有什么证据？有没 有什么实验表明确实发生了这种不同的老化过程呢？ ” “当然有啦。在我的**次演讲里，我提到过在 *内瓦的欧洲核子研究中心实验室里，那环绕空心轮 胎回旋的不稳定μ子。由于它们的速度接近于光速， 它们在衰变前的寿命要比实验室中静止不动的μ子长 30倍。这种运动着的μ子就像是那位祖父，它们在完 成一圈圈短程的旅行，并且*到驱动它们前进和把它 们带回出发点所需要的力的作用。而静止不动的μ子 却像是那位孙女，它们以正常的速度老化，因而比那 些运动着的μ子*早地发生衰变——或者说*早地死 亡。 P24-P26