狹義相對(duì)論

內(nèi)容概要

本書(shū)在1987年初版基礎(chǔ)上作了全面修訂和擴(kuò)充，較系統(tǒng)地?cái)⑹隽霜M義相對(duì)論的基本內(nèi)容。全書(shū)共分6章，分別討論狹義相對(duì)論的產(chǎn)生背景，狹義相對(duì)論的基本原理和時(shí)空觀，四維閔可夫斯基時(shí)空幾何及其四維張量，電動(dòng)力學(xué)的相對(duì)論形式，相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)以及相對(duì)論的拉格朗日和哈密頓表述，并附有頗具爭(zhēng)議的“時(shí)間機(jī)器”簡(jiǎn)介和狹義相對(duì)論發(fā)展簡(jiǎn)史。    本書(shū)可作為高等學(xué)校理工科本科生、研究生以及有關(guān)科技工作者和教師的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  經(jīng)典時(shí)空觀及其危機(jī)  1  經(jīng)典物理的時(shí)空觀    1.1  伽利略變換    1.2  伽利略相對(duì)性原理    1.3  以太假說(shuō)  2  幾個(gè)重要的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)    2.1  霍克實(shí)驗(yàn)    2.2  斐佐實(shí)驗(yàn)    2.3  邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)    2.4  特魯頓-諾伯爾實(shí)驗(yàn)  3  經(jīng)典時(shí)空觀的危機(jī)    3.1  洛倫茲的收縮理論    3.2  里茲的發(fā)射理論    3.3  龐加萊對(duì)相對(duì)論的貢獻(xiàn)第2章  狹義相對(duì)論時(shí)空觀  4  狹義相對(duì)論的基本原理  5  洛倫茲變換    5.1  洛倫茲時(shí)空變換    5.2  洛倫茲速度變換    5.3  洛倫茲變換群  6  同時(shí)的相對(duì)性  7  空間距離的相對(duì)性  8  時(shí)間間隔的相對(duì)性  9  因果律和光速極值原理    9.1  事件的時(shí)間序列性    9.2  因果律和光速極值原理    9.3  關(guān)于光速極限原理的說(shuō)明第3章  四維閔可夫斯基時(shí)空  10  閔可夫斯基幾何    10.1  閔可夫斯基時(shí)空結(jié)構(gòu)    10.2  閔氏時(shí)空的長(zhǎng)度和角度度量    10.3  類(lèi)時(shí)世界線長(zhǎng)度與固有時(shí)間    10.4  閔氏時(shí)空中的洛倫茲變換  11  相對(duì)論時(shí)空觀的幾何表示    11.1  同時(shí)的相對(duì)性    11.2  長(zhǎng)度收縮和時(shí)間延緩    11.3  例：時(shí)鐘佯謬    11.4  例：長(zhǎng)度收縮佯謬    11.5  例：雙生子佯謬  12  歐氏空間的張量分析    12.1  歐氏度規(guī)和線元    12.2  歐氏空間的轉(zhuǎn)動(dòng)變換    12.3  三維張量及其變換    12.4  三維張量的運(yùn)算規(guī)則    12.5  例：連續(xù)介質(zhì)和電磁場(chǎng)的應(yīng)力張量  13  閔氏時(shí)空的張量分析    13.1  閔氏度規(guī)和線元——時(shí)空間隔    13.2  閔氏時(shí)空的轉(zhuǎn)動(dòng)變換——洛倫茲變換    13.3  四維張量及其變換    13.4  四維張量的運(yùn)算規(guī)則第4章  電動(dòng)力學(xué)的相對(duì)論形式  14  電磁場(chǎng)方程的協(xié)變性    14.1  麥克斯韋電磁場(chǎng)方程    14.2  場(chǎng)方程的四維電磁勢(shì)表示    14.3  場(chǎng)方程的電磁場(chǎng)張量表示    14.4  介質(zhì)中場(chǎng)方程的電磁場(chǎng)張量表示  15  電磁場(chǎng)的洛倫茲變換    15.1  電磁勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)的洛倫茲變換    15.2  電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互關(guān)系    15.3  運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的電磁場(chǎng)  16  電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程    16.1  電磁場(chǎng)動(dòng)量定理和能量定理    16.2  四維運(yùn)動(dòng)方程和電磁場(chǎng)能動(dòng)張量    16.3  電磁場(chǎng)能動(dòng)張量的洛倫茲變換第5章  相對(duì)論力學(xué)  17  相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)    17.1  瞬時(shí)慣性系與固有量    17.2  四維位移和四維速度    17.3  四維加速度和加速度變換    17.4  固有洛倫茲變換    17.5  托馬斯進(jìn)動(dòng)  18  相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程    18.1  四維力和力的變換    18.2  相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程    18.3  電磁場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程  19  相對(duì)論質(zhì)量、動(dòng)量和能量    19.1  相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)速關(guān)系    19.2  相對(duì)論能量和質(zhì)能關(guān)系    19.3  能量動(dòng)量矢量及其變換    19.4  質(zhì)點(diǎn)系能量動(dòng)量守恒律  20  光子的能量動(dòng)量及其效應(yīng)    20.1  四維波矢量和相位不變性    20.2  多普勒效應(yīng)    20.3  光行差效應(yīng)    20.4  高速運(yùn)動(dòng)物體的視像問(wèn)題  21  微觀粒子的能量動(dòng)量及其守恒律    21.1  微觀粒子的德布羅意波    21.2  能量動(dòng)量守恒律的矢量解法    21.3  例：康普頓散射和逆康普頓散射  22  相對(duì)論連續(xù)介質(zhì)力學(xué)    22.1  連續(xù)介質(zhì)的連續(xù)性方程    22.2  四維運(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張量    22.3  理想流體的運(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張量    22.4  荷電理想流體的運(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張量第6章  相對(duì)論的拉格朗日表述  23  運(yùn)動(dòng)方程的拉格朗日表述    23.1  變分原理和哈密頓原理    23.2  拉格朗日和哈密頓正則方程    23.3  質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的拉格朗日表述  24  場(chǎng)方程的拉格朗日表述    24.1  哈密頓原理的場(chǎng)量形式    24.2  拉格朗日和哈密頓正則方程的場(chǎng)量形式    24.3  電磁場(chǎng)方程的拉格朗日表述  25  時(shí)空對(duì)稱(chēng)性與守恒律    25.1  對(duì)稱(chēng)變換和對(duì)稱(chēng)性    25.2  對(duì)稱(chēng)性與守恒律——諾特定理    25.3  閔氏時(shí)空的對(duì)稱(chēng)性與守恒律    25.4  電磁場(chǎng)能動(dòng)張量及守恒律附錄A  固有洛倫茲變換的嚴(yán)格推導(dǎo)附錄B  關(guān)于“時(shí)間機(jī)器”附錄C  狹義相對(duì)論大事記參考文獻(xiàn)索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　經(jīng)典時(shí)空觀及其危機(jī)　　1　經(jīng)典物理的時(shí)空觀　　時(shí)間和空間是物質(zhì)的基本屬性，也是認(rèn)識(shí)論中最根本的概念之一，如果我們仔細(xì)分析一下這兩個(gè)概念就會(huì)發(fā)現(xiàn)，時(shí)間概念來(lái)自事物運(yùn)動(dòng)變化的順序性；空間概念則來(lái)自物質(zhì)實(shí)體的廣延性，顯然，沒(méi)有物質(zhì)的存在，就不會(huì)有抽象的位置排列、運(yùn)動(dòng)和變化，時(shí)間和空間兩個(gè)概念也就失去它們存在的前提了。　　可是20世紀(jì)以前的經(jīng)典物理學(xué)（牛頓力學(xué)）卻認(rèn)為時(shí)間和空間與運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)沒(méi)有任何聯(lián)系，它們是先驗(yàn)地存在于人的意識(shí)之中的，只是在建立了相對(duì)論以后，人們才認(rèn)識(shí)到時(shí)間和空間與運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)密切相關(guān)，　　經(jīng)典時(shí)空觀首先由牛頓明確提出，牛頓在他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中，對(duì)絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間作了明確的表述（見(jiàn)本章“題記”），因此又叫做牛頓時(shí)空觀，所謂絕對(duì)，是指時(shí)問(wèn)和空間與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，實(shí)際上，絕對(duì)時(shí)空觀是人們?cè)诘退贍顟B(tài)下的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，例如我國(guó)唐代大詩(shī)人李白的著名詩(shī)句：“夫天地者，萬(wàn)物之逆旅；光陰者，百代之過(guò)客”，就是對(duì)絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的形象比喻?！　?.1伽利略變換　　以自由質(zhì)點(diǎn)為參照物所定義的慣性坐標(biāo)系，僅僅要求時(shí)間和空間構(gòu)成四維連續(xù)域，并沒(méi)有先驗(yàn)地認(rèn)定時(shí)間和空間是否存在著聯(lián)系，以經(jīng)典時(shí)空觀為前提，亦即認(rèn)為時(shí)間空間獨(dú)立無(wú)關(guān)，反映不同慣性系之間變換關(guān)系的公式，是所謂伽利略變換。

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