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趣味相對論

為了解決平方換算的問題，作者大宮信光 這樣論述：

　　有趣易懂！ 　　一同踏入相對論的世界， 　　解開宇宙誕生的祕密！ 　　牛頓力學雖然撐起了現代文明， 　　碰上電磁現象卻無用武之地！ 　　科學家進行各式各樣的研究， 　　最終誕生了相對論和量子力學。 　　◎用光速追逐光，會看到什麼呢？ 　　◎壽命在宇宙中會延長嗎？ 　　◎太空船內外的時間流逝相同嗎？ 　　◎物體遠離地表而去時速度較快？ 　　◎狹義和廣義有何不同？ 　　◎光線會因太陽重力場而彎曲？ 　　◎相對論也可能實現星際旅行？ 　　讓我們看電磁現象如何剝奪時空概念的絕對性； 　　狹義相對論與量子力學如何為電子電波活動打下 　　基礎，發展出新幹線及噴射機等交通工具； 　　能量與質量等價理

論又如何促成核彈的誕生！ 本書特色 　　1、 相對論的迷人之處！相對論涉及廣袤宇宙的時空祕密，和能量與質量間的謎題，並揭露了電磁現象在時間、空間及因果描述上的制約，雖然深奧卻充滿魅力，讓許多人深陷相對論深不見底的學問中難以自拔。 　　2、 掌握基礎原理，輕鬆閱讀！相對論背後的基礎原理，其實只有「相對性原理」和「光速不變原理」。只要確實掌握這兩點，相對論便能迎刃而解。只要謹記此原則，跟著本書將不明白的部分慢慢思考清楚、逐步前進，想必就能體會相對論對我們的生活有多麼重要了。 作者簡介 大宮信光 　　科學評論家，科學記者。1938年出生於東京，就讀於東京教育大學（現筑波大學）時期，即開

始擔任家庭教師、經營補習班，1967年加入SF同人雜誌《宇宙塵》。約從1978年起，以SF亂學者和科學評論家之名，狩獵、採集並料理以科學技術和文明未來為中心的主題。主要著作有《有趣易懂的 科學有趣之謎》、《引人入勝懂很大之化學》、《引人入勝懂很大之氣象結構》（以上由日本文藝社出版）、《在世界發光的日本科學家們》（講談社出版）、《圖解不可不知的天災地變》（かんき出版 ）等。 譯者簡介 黃姿瑋 　　東吳日文系畢，曾任編輯與教職。讀書、看劇、旅遊、吸收新知，與愛貓度過每一天。譯有《甜蜜摩洛哥旅行繪本誌》、《蜜袋鼯飼養與生活指南》、《惡德偵探制裁社》2～4集等。 　　hemingwork.we

ebly.com   前言 第1章  相對論誕生前的物理學 伽利略的發現，宣告中世紀的結束 - 「慣性座標系」必然存在 伽利略的相對論是？ - 未來愛因斯坦相對論的基石 重力和光都能經由以太傳送？ - 光的真面目，有2種說法 光是電磁統一的象徵 - 決定所有電磁現象的馬克士威方程式 如何計算地球的絕對速度 - 利用鏡子計算速度 20世紀初葉，壟罩物理學界的烏雲 - 邁克森—莫雷實驗 牛頓力學的破綻 - 以太究竟在哪裡…… 狹義相對論，誕生前夕 - 電磁學與牛頓力學的矛盾 column1 愛因斯坦的人生(1) ～生於19世紀德國的意義～ 第2章  狹義相對論的世界 愛因斯

坦，16歲的夢 - 用光速追逐光，會看到什麼呢？ 愛因斯坦的三級跳 - 愛因斯坦版本的相對論即將誕生 全宇宙通用的物理定律 - 制定「原理」，了不起的愛因斯坦 相對性原理支配了物理學！ - 所有的慣性座標系都是同等的 不隨時空變化的光速 - 光速不變原理 2個原理推導出的奇妙現象 - 光速會無視觀察者的速度 顛覆科學常識的狹義相對論 - 時空圖乃狹義相對論的基礎 用時空圖表示移動中物體收縮的狀態 - 在狹義相對論的世界，物體會收縮 將時間和空間合而為一 - 以光為媒介的相對性原理和光速不變原理 用光鐘觀察時間膨脹 - 壽命在宇宙中會延長 從時空圖認識時間膨脹！ - 太空船內外的時間流逝 物體愈

接近光速，就縮得愈短 - 物體長度收縮公式 質量隨速度增加 - 消耗的運動能量會變成質量！？ 時間流逝愈久，速度愈難改變 - 何謂慣性質量和靜止質量？ 能量與質量的不單純關係 - 能量用在增加質量上 為什麼是E=mc2？ - 能量與質量的關係可透過光速的平方換算 歡迎來到四維時空 - 以四維幾何學的形式表述 column2 愛因斯坦的人生(2) ～離開德國，至義大利和瑞士生活～ 第3章  跟著量子力學，進入微觀世界 用噴射機測試時間膨脹的男人 - 證明相對論預測的實驗 宇宙射線隱藏的謎團 - 來自宇宙的基本粒子的命運 相對論對生命進化亦有貢獻 - 證明緲子壽命延長的實驗 探究宇宙創生之謎的粒

子加速器 - 將能量轉變為物質！！ 應用在癌症治療的狹義相對論 - 相對論的時間膨脹帶來的神奇效果 沒有相對論，就沒有20世紀後的文明！ - 相對論衍生的產物(1) 核能與原子彈的相對論世界 - 相對論衍生的產物(2) 核分裂和核融合也是相同原理 - 太陽能的基礎也是核融合 相對論也可能實現星際旅行？ - 將理論可行的技術付諸實現 column3 愛因斯坦的人生(3) ～由瑞士重返德國～ 第4章  廣義相對論的全貌 解決難題的提示是？ - 人在墜落時，感覺不到自己的重量 狹義相對論的2個弱點 - 加速座標系的重力問題 廣義相對論的「某個難題」 - 如果在下墜的電梯裡放開手中的蘋果…… 由3個

原理構築的廣義相對論 - 廣義相對性原理、等效原理、重力不存在時，狹義相對論方能成立 2個重量之謎 - 「重力質量」和「慣性質量」有何不同？ 實驗證明2種重量是相等的 - 重力質量和慣性質量是相等的 光會因重力而彎曲！ - 光和重力的密切關係(1) 距離地表愈遠，光行進的速度愈快 - 光和重力的密切關係(2) 重力位能愈高，光的行進速度愈快 - 光和重力的密切關係(3) 在重力場中，空間會彎曲 - 歐幾里得空間 用廣義相對論處理彎曲的時空 - 廣義相對論是非歐幾里得性的，也活用了黎曼幾何學 column4 愛因斯坦的人生(4) ～前往美國～ 第5章  跟著宇宙論，進入巨觀的世界 觀測日食，證

明廣義相對論 - 讓愛因斯坦一炮而紅的實驗 「太陽光的紅移」實驗 - 重力會使光改變 闡明光和宇宙！！ - 「狹義」存在於光、「廣義」存在於重力的世界 來自外星「小綠人」的訊號 - 中子星的發現與時空彎曲 在時空中振翅飛舞的蝴蝶──重力波 - 就算不存在物質，也會出現重力 黑洞與相對論 - 從方程式得知黑洞的大小 宇宙會伸縮！？ - 宇宙常數引導出宇宙創生的關鍵 大霹靂之前，宇宙不存在 - 相對論解開的「天地創造」之謎 什麼是宇宙暴脹？ - 初始的宇宙充滿真空能量！ 行車導航器也是相對論的衍生產品 - 我們都生活在相對論的世界裡！ 結語 前言 　　愛因斯坦提出相對論前，走過的是一條由先

人智慧累積而成的漫漫長路。伽利略繼承了古希臘阿里斯塔克斯和16世紀哥白尼提倡過地動說，而其後的牛頓則統整了伽利略的「慣性定律」，提出「牛頓第一運動定律」，進而完成以三項「運動定律」為基本原理的牛頓力學。 　　很快地，牛頓力學成為科學概念的基礎，將時空視為絕對關係的世界觀，在工業革命的技術革新中占據不可或缺的重要性。工業革命及隨後由19世紀中葉至20世紀初期的泛英和平盛世（Pax Britannica），可說是靠著牛頓力學才取得先機。 　　然而另一方面，在英國法拉第率先起頭、由馬克士威完成的電磁學理論的發展下，物理學家逐一發現各種牛頓力學無法說明的現象。荷蘭物理學家勞侖茲的實驗，亦證明牛頓力

學理論無法通用於電磁現象。 　　牛頓力學雖然撐起了現代的物質文明，碰上電磁現象卻無用武之地。為了解開這個謎團，科學家進行了各式各樣的研究，最終才誕生了相對論和量子力學，從而揭露電磁現象在時間、空間和因果描述上的制約，剝奪了時空概念的絕對性。科學家向世人展現，人們從牛頓力學衍生的近代生產技術，最終反而超越了牛頓力學。 　　狹義相對論發表於1905年，可說是象徵了世界中心由19世紀大英帝國繁盛巔峰的泛英和平，轉移至20世紀美國主導的泛美和平時代的重大事件。 　　狹義相對論與量子力學相互輔助，為電腦和通訊機器內外的電子及電波活動打下基礎，發展出新幹線和噴射機等交通工具，而能量與質量等價的理論（

E=mc2）更促成核彈的誕生。狹義相對論就在這樣的發展下，成為美蘇冷戰時期的幕後黑手。 　　然而，狹義相對論依然存在2個弱點。其一，是這個理論只適用於慣性座標系，無法用在其他具有加速度的座標軸；其二，是並未處理到重力問題。為了解決這2個問題，愛因斯坦在正值第一次世界大戰的1916年，提出了廣義相對論。 　　……以上就是相對論誕生前的過程概述，而接下去的發展，就要請各位閱讀本書了。 　　沒錯，相對論涉及廣袤宇宙的時空祕密，和能量與質量間的謎題，確實相當深奧，難以輕易理解全貌。如今仍有許多人陷在相對論深不見底的學問中，嘗盡挫敗。 　　不過，相對論背後的基礎原理，其實只有「相對性原理」和「光

速不變原理」而已。只要確實掌握這兩點，相對論便能迎刃而解。各位只要謹記此原則，將不明白的部分慢慢思考清楚、逐步前進，想必就能體會相對論對我們的生活有多麼重要了。希望各位可以愉快地閱讀本書。 第1章    相對論誕生前的物理學伽利略的發現，宣告中世紀的結束 - 「慣性座標系」必然存在任何物體在無外力作用時，都會保持等速度運動（＝無論物體是否處於靜止狀態，只要沒有外力作用，都會持續維持在相同的狀態），這樣的性質稱為惰性或慣性，「所有物體均具有慣性」的規則，則稱為「慣性定律」。「慣性定律」由伽利略．伽利萊（Galileo Galilei）所提出，堪稱是讓歐洲揮別中世紀的巨大發現。而偉大的牛頓（1

642～1727年），也將慣性定律納入牛頓力學的第一定律中。舉例來說，請各位想想馬車的移動方式。因為馬持續出力拉車，馬車才能持續前進。亞里斯多德（西元前384～西元前322年）認為，物體必須持續施以外力，才能保持運動狀態，中世紀的歐洲知識分子也都這麼認為。伽利略支持哥白尼的地動說，即使面臨宗教審判，依然堅持「地球會轉動」。相信天動說的人們向他質問：若從高塔上丟下一塊石頭，在石頭下墜的期間，若地球真的會轉動，那麼石頭落地的位置，應該會稍微偏離塔底。伽利略回答：若搭乘一艘移動中的船，從桅杆上丟下一塊石頭時，無論船是否正在移動，石頭都會掉在桅杆的正下方。因此，無法因為石頭會落在塔的正下方，就斷言地球

不會轉動。雖然同樣也無法據此證明地球會轉動，但如果從另一條小船觀察這艘船，石頭落下的路徑就會不同。伽利略從這項研究中，推導出相對性原理。直到牛頓提出慣性定律後，地動說才終於得到廣泛的認可。伽利略的相對論是？ - 未來愛因斯坦相對論的基石如果伽利略生在現代，應該不會提出爬上桅杆這種實驗方法。當各位坐在等速前進的電車座位上時，可以拿出自己的鑰匙圈，舉高後手放開，讓鑰匙圈掉到地上。鑰匙圈會掉在正下方。電車停止時，當然也會掉在正下方。這個現象符合慣性定律，也就是牛頓運動定律的第一定律。伽利略已於實驗中證明，當物體自由落下時，在重力的持續作用下，物體會呈等加速度運動。靠著牛頓第二定律，這個實驗結果才成為

普遍的認知。

平方換算進入發燒排行的影片

彈性3D成形技術：曲面熱刮製程及佈料頭座向控制之軟體程序開發

為了解決平方換算的問題，作者林俊佳 這樣論述：

本研究的主要目的是針對「彈性3D成形技術」的數據資料處理軟體部分的進行新功能的配套開發，在維持原軟體功能及效能的同時，增添基於曲棒的曲面熱刮製程規劃及佈料方向相對於成形方向的調整(即佈料頭座向控制)的程序實現。「彈性3D成形技術」的亮點在於可調整的佈料寬度以及沿物件切線方向佈料，藉此提升成型速度。為改善成品表面粗糙度，在佈料製程後增添了熱刮機制進行處理，由於原熱刮棒對於處理複雜曲面存在一定的局限性，故將其從直棒調整為曲棒，並以此為基礎開發其配套軟體進行路徑規劃。同時為實現水平方向上的增厚列印，將五軸機台運動學模型進行轉換改造，以實現佈料頭的座向控制。針對曲棒熱刮的軟體方面，將現有的資料數據進

行重新梳理、提取，通過對原有構型幾何中表面三角形切面數據的捕獲，建立新的資料結構，根據不同的運用場景，開發出三種基於曲棒的模型表面匹配方式，用於優化熱刮路徑，使其盡可能的靠近成品本身曲率，並擴展出在厚切模型下成品表面曲率的優化方式。在佈料頭座向控制中，根據路徑轉換為控制機台中的控制碼這一過程，建立相應的轉換算法，使佈料頭有更強的適應性及足夠的調整空間，降低其在增厚列印中的干擾，並完成了初步的驗證。