目录

  • 1 爱因斯坦与物理学的革命
    • 1.1 物理学的起源
    • 1.2 “物理”一词在中国
    • 1.3 物理学的诞生
    • 1.4 “1642年”在物理学上的意义
    • 1.5 热学的发展
    • 1.6 明朗天空的两朵乌云
    • 1.7 并非神童的爱因斯坦
    • 1.8 求职不顺的爱因斯坦
    • 1.9 爱因斯坦的丰收年
  • 2 相对论从乌云中降生
    • 2.1 相对论的建立(Ⅰ)
    • 2.2 相对论的建立(Ⅱ)
    • 2.3 相对论的建立(Ⅲ)
    • 2.4 狭义相对论(Ⅰ)
    • 2.5 狭义相对论(Ⅱ)
    • 2.6 双生子佯谬
    • 2.7 爱因斯坦的创新之处
    • 2.8 爱因斯坦的关键贡献
  • 3 激动人心的量子之谜
    • 3.1 元素周期律的发现
    • 3.2 放射性的发现
    • 3.3 探索原子模型
    • 3.4 人才培养的成功方式
    • 3.5 矩阵力学与波动力学
    • 3.6 奇妙的波粒二象性
    • 3.7 关于薛定谔
    • 3.8 关于爱因斯坦
    • 3.9 相对论性量子理论
  • 4 比一千个太阳还亮
    • 4.1 中子的发现
    • 4.2 裂变的发现
    • 4.3 链式反应的发现
    • 4.4 原子弹与氢弹的研制背景
    • 4.5 伟大的奥本海默与玩“龙尾巴”的斯洛廷
    • 4.6 爱开玩笑的费曼
    • 4.7 原子弹的研制
    • 4.8 氢弹的研制及聚变原理
    • 4.9 中国决心制造原子弹
    • 4.10 中国原子弹研制的趣事
    • 4.11 原子能的和平利用
    • 4.12 杨振宁对科学的贡献
  • 5 点燃科学的朝霞
    • 5.1 中心火——毕达哥拉斯的宇宙
    • 5.2 地心火
    • 5.3 哥白尼与“地心说”
    • 5.4 伽利略与土星的光环
    • 5.5 开普勒——行星运动三定律
    • 5.6 牛顿与万有引力
    • 5.7 牛顿的生平
    • 5.8 走下神坛的牛顿
  • 6 弯曲的时空——广义相对论
    • 6.1 狭义相对论的困难
    • 6.2 马赫原理
    • 6.3 等效原理
    • 6.4 爱因斯坦对新理论的构想
    • 6.5 黎曼几何
    • 6.6 广义相对论的建立
    • 6.7 广义相对论的三个实验验证
    • 6.8 相对论的进展
    • 6.9 探索引力波
    • 6.10 展望
    • 6.11 爱因斯坦的学术成就与影响
  • 7 从白矮星、中子星到黑洞
    • 7.1 历史上的黑洞
    • 7.2 恒星的演化
    • 7.3 西北望 射天狼
    • 7.4 白矮星与红巨星
    • 7.5 中子星与脉冲星
    • 7.6 超新星爆发
    • 7.7 球对称黑洞
    • 7.8 转动和带电的黑洞
  • 8 霍金与黑洞
    • 8.1 黑洞的“激发态”
    • 8.2 霍金的学业生涯
    • 8.3 初露锋芒的天才
    • 8.4 奇性定理与面积定理
    • 8.5 霍金辐射
    • 8.6 真空热效应与边界效应
    • 8.7 霍金的主要成就和中国之行
    • 8.8 黑洞与时空性质的研究
    • 8.9 信息疑难与霍金打赌
  • 9 星空与太阳系
    • 9.1 太阳与月球
    • 9.2 八颗行星及其卫星
    • 9.3 小行星
    • 9.4 彗星
    • 9.5 什么是流星雨?
    • 9.6 星空巡礼
    • 9.7 星系与星系团
  • 10 膨胀的宇宙,虫洞和时间机器
    • 10.1 什么是宇宙学原理?
    • 10.2 爱因斯坦有限无边的宇宙模型
    • 10.3 膨胀的宇宙
    • 10.4 暗物质与暗能量
    • 10.5 关于“大爆炸”的错误观念
    • 10.6 虫洞——时空隧道
    • 10.7 时空涨落与时空泡沫
    • 10.8 时间机器
  • 11 对时间的认识和探索
    • 11.1 古希腊与中国古代的时间观
    • 11.2 两种科学时空观的争论
    • 11.3 时间的性质
    • 11.4 对奇性定理的质疑与第三定律
    • 11.5 自由光线的加速度
    • 11.6 时间的度量
    • 11.7 热力学第零定律
  • 12 文明的起源--探索人类的童年
    • 12.1 宇宙何时创生
    • 12.2 宇宙的编年史
    • 12.3 崇拜与图腾、文明与野蛮
    • 12.4 海洋文明与大河文明(Ⅰ)
    • 12.5 海洋文明与大河文明(Ⅱ)
    • 12.6 埃及考古与希腊考古
    • 12.7 三版《尚书》之辩
    • 12.8 司马迁与《史记》
    • 12.9 班固兄妹与《汉书》
    • 12.10 陈寿与《三国志》
    • 12.11 司马光与《资治通鉴》
    • 12.12 商代考古
  • 13 东西方文明的演进和比较
    • 13.1 思想大解放的时代:百家争鸣
    • 13.2 列强争霸与韬光养晦
    • 13.3 灿烂的古希腊文明
    • 13.4 大统一的西方:马其顿与亚历山大科学院
    • 13.5 大统一的西方:布匿战争与罗马的崛起
    • 13.6 大统一的东方:领先世界的秦汉
    • 13.7 大统一的东方:帝国的兴衰
    • 13.8 冲击东西方的游牧民族
    • 13.9 处于世界巅峰的隋唐
    • 13.10 宋:繁荣和创造的黄金时代
    • 13.11 资本主义前夜的曙光
    • 13.12 革命与变革:危机与机遇并存
  • 14 阅读
    • 14.1 阅读
  • 15 直播
    • 15.1 第一次直播
    • 15.2 第二次直播
相对论的进展
  • 1 视频
  • 2 章节测验




引力场源对位于其后的天体发出的电磁辐射所产生的会聚或多重成像效应。因类似凸透镜的汇聚效应,因而得名。引力透镜效应是阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象,由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播),使得观察者可以看见在空间上被大质量天体所遮挡的光源。如果在观测者到光源的视线上有一个大质量的前景天体则在光源的两侧会形成两个像,就好像有一面透镜放在观测者和天体之间一样,这种现象称之为引力透镜效应。对引力透镜效应的观测证明阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论确实是引力的正确描述。

引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象,由于时空在大质量天体附近会发生畸变,使光线在大质量天体附近发生弯曲(光线沿弯曲空间的短程线传播)。在有些情况下,起引力透镜作用的天体是一个星系,它对光的弯曲作用能产生类星体或其他星系等更遥远天体的多重像。有些天文学家认为,多达2/3的已知类星体可能由于引力透镜效应而增加了亮度。 

爱因斯坦广义相对论预言:物质决定时空,引力使光线发生弯曲。在宇宙中,前景的大质量天体能够增亮视线上的背景星系或扭曲其图像,其原理非常类似光学透镜的作用,因而称为引力透镜效应。

引力透镜可以增亮背景天体,从另一方面说,背景天体也可以起个手电筒的作用把中间天体给“照亮”,大家可能有概念,星系和星系团的质量大部分是暗物质提供的,暗物质虽然不发光,但它的引力作用和我们常见的物质是一样的,所以通过分析引力透镜(尤其是引力透镜弧)我们就能探知所有物质的质量分布,并非常准确地测量星系团等的质量。

这种测质量的方法的优越性是不言而喻的: 不必做太多假设就能把所有物质的质量全包括进来。并且这一点对我们探测非常遥远的天体和事件非常有利,包括高红移的星系,类星体,伽玛射线等等。它们发出的光线在穿越时空到达我们之前的漫漫长旅中,可能会在中间遇到星系或星系团,星系或星系团做为透镜使得背景天体成了像。在这种情况下像可以有多个,有些像是增亮了,为我们研究背景天体和上百亿年前的宇宙提供了机会。属于不同像的光线偏折程度不尽相同,所以它们实际走过的距离是不一样的,所以如果背景天体由于某种原因发生光变,几个像之间的光变就有早有晚,通过分析这些像和时间延迟,我们还能得到对宇宙学的一些参数(比如哈勃常数)的限制。



指在现在的宇宙膨胀相的开端,时空被高度地畸变,并且具有很小的曲率半径。

宇宙大爆炸有一个初始奇点,那是时间开始的地方。黑洞内部有一个奇点,那是时间终结的地方。

霍金70年代研究爱因斯坦的引力理论,他发现在很一般的条件下,空间和时间一定存在奇点,时空似乎被无限弯曲。不过当时还不清楚奇点是否真实存在。伦敦伯克贝克学院的罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)证实,奇点确实会在黑洞中形成。后来,彭罗斯和霍金将同样的想法应用到整个宇宙中,并表明爱因斯坦的理论预测我们在遥远过去的奇点,这就是宇宙大爆炸。霍金与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。