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NEWTON牛頓科學雜誌 9月號/2016 第107期:衍生自相對論的現代物理學

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商品資料
內容簡介

在距今111年前的1905年,20世紀的代表性物理學家愛因斯坦(Albert Einstein,1879∼1955)發表了融合時間與空間的革命性理論「狹義相對論」(special relativity)。而經過10年後的1915年到1916年,他將狹義相對論更進一步進化,完成了「廣義相對論」(general relativity)。
事實上,這二個理論從GPS(全球衛星定位系統)到釹磁鐵、核電廠,與我們的生活有密切的關聯。相對論所影響的層面還不僅只如此。處理構成這個世界之最基本單位「基本粒子」的「基本粒子物理學」,使用不久之前終於成功直接觀測到的「重力波」(gravitational wave)切入各種宇宙之謎的「重力波天文學」,以及追究宇宙誕生與演化的「宇宙論」,在談到這些理論時都不能沒有相對論。相對論對現代物理學而言,是不可或缺的存在。
此外,愛因斯坦還倡議「光不僅具有波的性質,同時也擁有粒子的性質」的「光量子假說」(light quantum hypothesis)。以「光量子假說」為發端,研究開發出使用像數位相機這類技術或光之通訊技術的「應用光學」(applied optics)。另外,從雷射指標(laser pointer)到硬碟的讀取等各種生活中所用到的「雷射光」放射原理,也是愛因斯坦想出來的。

再者,愛因斯坦在1920 年代中葉,預言在絕對零度(零下約273℃)附近的超低溫環境下,會有某種物質處於稱為「玻色-愛因斯坦凝聚」(Bose-Einstein condensation,BEC)的特殊狀態。
BEC可以說是與雷射光十分相似。所謂雷射光就是大量的光相位一致(同調),行為像是一個大波的光。根據量子力學,像電子、原子這類微小粒子也同時具有波的性質。BEC就是100萬個左右的「原子之波」相位一致,形成一個大波運動。BEC就像愛因斯坦所預言的,在1995年實現了。現在科學家們期待利用其機制,能夠精密測定重力等。
本期除詳細闡述相對論對現代物理學的影響外,更介紹一部依據「萬物理論-超弦理論」為主題劃時代3D影片《從9維度來的男人》,本部片為主要目的是希望透過影像技術,傳達物理學家發現自然界最基本的定律,逐漸闡明宇宙的肇始、宇宙的發展等各種謎題的情況,目前在日本科學未來館上映。
本期持續關心超大地震研究,從本期開始針對超大規模地震研究將會有陸續新的理論發現,同樣處於地震帶的我們值得深思此課題。
篇篇精采的科學報導,請見《牛頓科學雜誌》2016年9月號(107期)

作者簡介:

為日本NEWTON雜誌授權繁體中文版,Newton牛頓科學雜誌是一本科普雜誌,內容有5大特色:

1. 文字淺顯,易讀易懂:文字深入淺出,將艱深知識淺顯化,可以讓對科學有興趣的人輕鬆閱讀。

2. 圖文連貫,完整概念:不但文字之間陳述連貫,圖文之間也緊密契合,將一個概念完整呈現,長期閱讀可以培養邏輯思維、組織分析能力。

3. 圖含深意,圖解詳細:圖文並茂,每張圖均深具意義,將艱深知識以圖解方式鉅細靡遺解說,可以解答讀者科學方面的問題。

4. 摘要說明,清楚解說:內容利用摘要方式呈現,閱讀、查詢均方便,可以讓讀者快速抓到重點。

5. 圖片珍貴,值得收藏:每期均有宇宙電子傳真影像、生態高密度特寫、大自然的瑰麗景致、電腦三維立體模型繪圖,每張圖照珍貴經典,值得收藏,可反覆研讀,或集結成科學工具書。

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