狹義相對論

內(nèi)容概要

本書在1987年初版基礎上作了全面修訂和擴充，較系統(tǒng)地敘述了狹義相對論的基本內(nèi)容。全書共分6章，分別討論狹義相對論的產(chǎn)生背景，狹義相對論的基本原理和時空觀，四維閔可夫斯基時空幾何及其四維張量，電動力學的相對論形式，相對論質點運動學、質點動力學和連續(xù)介質力學以及相對論的拉格朗日和哈密頓表述，并附有頗具爭議的“時間機器”簡介和狹義相對論發(fā)展簡史。    本書可作為高等學校理工科本科生、研究生以及有關科技工作者和教師的參考用書。

書籍目錄

第1章  經(jīng)典時空觀及其危機  1  經(jīng)典物理的時空觀    1.1  伽利略變換    1.2  伽利略相對性原理    1.3  以太假說  2  幾個重要的經(jīng)典實驗    2.1  霍克實驗    2.2  斐佐實驗    2.3  邁克耳孫-莫雷實驗    2.4  特魯頓-諾伯爾實驗  3  經(jīng)典時空觀的危機    3.1  洛倫茲的收縮理論    3.2  里茲的發(fā)射理論    3.3  龐加萊對相對論的貢獻第2章  狹義相對論時空觀  4  狹義相對論的基本原理  5  洛倫茲變換    5.1  洛倫茲時空變換    5.2  洛倫茲速度變換    5.3  洛倫茲變換群  6  同時的相對性  7  空間距離的相對性  8  時間間隔的相對性  9  因果律和光速極值原理    9.1  事件的時間序列性    9.2  因果律和光速極值原理    9.3  關于光速極限原理的說明第3章  四維閔可夫斯基時空  10  閔可夫斯基幾何    10.1  閔可夫斯基時空結構    10.2  閔氏時空的長度和角度度量    10.3  類時世界線長度與固有時間    10.4  閔氏時空中的洛倫茲變換  11  相對論時空觀的幾何表示    11.1  同時的相對性    11.2  長度收縮和時間延緩    11.3  例：時鐘佯謬    11.4  例：長度收縮佯謬    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  歐氏空間的轉動變換    12.3  三維張量及其變換    12.4  三維張量的運算規(guī)則    12.5  例：連續(xù)介質和電磁場的應力張量  13  閔氏時空的張量分析    13.1  閔氏度規(guī)和線元——時空間隔    13.2  閔氏時空的轉動變換——洛倫茲變換    13.3  四維張量及其變換    13.4  四維張量的運算規(guī)則第4章  電動力學的相對論形式  14  電磁場方程的協(xié)變性    14.1  麥克斯韋電磁場方程    14.2  場方程的四維電磁勢表示    14.3  場方程的電磁場張量表示    14.4  介質中場方程的電磁場張量表示  15  電磁場的洛倫茲變換    15.1  電磁勢和場強的洛倫茲變換    15.2  電場和磁場的相互關系    15.3  運動電荷產(chǎn)生的電磁場  16  電磁場的運動方程    16.1  電磁場動量定理和能量定理    16.2  四維運動方程和電磁場能動張量    16.3  電磁場能動張量的洛倫茲變換第5章  相對論力學  17  相對論質點運動學    17.1  瞬時慣性系與固有量    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  托馬斯進動  18  相對論質點運動方程    18.1  四維力和力的變換    18.2  相對論質點運動方程    18.3  電磁場中的質點運動方程  19  相對論質量、動量和能量    19.1  相對論質量和質速關系    19.2  相對論能量和質能關系    19.3  能量動量矢量及其變換    19.4  質點系能量動量守恒律  20  光子的能量動量及其效應    20.1  四維波矢量和相位不變性    20.2  多普勒效應    20.3  光行差效應    20.4  高速運動物體的視像問題  21  微觀粒子的能量動量及其守恒律    21.1  微觀粒子的德布羅意波    21.2  能量動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  相對論連續(xù)介質力學    22.1  連續(xù)介質的連續(xù)性方程    22.2  四維運動方程和能動張量    22.3  理想流體的運動方程和能動張量    22.4  荷電理想流體的運動方程和能動張量第6章  相對論的拉格朗日表述  23  運動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  質點運動方程的拉格朗日表述  24  場方程的拉格朗日表述    24.1  哈密頓原理的場量形式    24.2  拉格朗日和哈密頓正則方程的場量形式    24.3  電磁場方程的拉格朗日表述  25  時空對稱性與守恒律    25.1  對稱變換和對稱性    25.2  對稱性與守恒律——諾特定理    25.3  閔氏時空的對稱性與守恒律    25.4  電磁場能動張量及守恒律附錄A  固有洛倫茲變換的嚴格推導附錄B  關于“時間機器”附錄C  狹義相對論大事記參考文獻索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　經(jīng)典時空觀及其危機　　1　經(jīng)典物理的時空觀　　時間和空間是物質的基本屬性，也是認識論中最根本的概念之一，如果我們仔細分析一下這兩個概念就會發(fā)現(xiàn)，時間概念來自事物運動變化的順序性；空間概念則來自物質實體的廣延性，顯然，沒有物質的存在，就不會有抽象的位置排列、運動和變化，時間和空間兩個概念也就失去它們存在的前提了?！　】墒?0世紀以前的經(jīng)典物理學（牛頓力學）卻認為時間和空間與運動著的物質沒有任何聯(lián)系，它們是先驗地存在于人的意識之中的，只是在建立了相對論以后，人們才認識到時間和空間與運動著的物質密切相關，　　經(jīng)典時空觀首先由牛頓明確提出，牛頓在他的名著《自然哲學的數(shù)學原理》一書中，對絕對時間和絕對空間作了明確的表述（見本章“題記”），因此又叫做牛頓時空觀，所謂絕對，是指時問和空間與觀測者的運動狀態(tài)無關，實際上，絕對時空觀是人們在低速狀態(tài)下的經(jīng)驗總結，例如我國唐代大詩人李白的著名詩句：“夫天地者，萬物之逆旅；光陰者，百代之過客”，就是對絕對空間和絕對時間的形象比喻?！　?.1伽利略變換　　以自由質點為參照物所定義的慣性坐標系，僅僅要求時間和空間構成四維連續(xù)域，并沒有先驗地認定時間和空間是否存在著聯(lián)系，以經(jīng)典時空觀為前提，亦即認為時間空間獨立無關，反映不同慣性系之間變換關系的公式，是所謂伽利略變換。

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