目錄
第1章 經(jīng)典時空觀及其危機 1
1 經(jīng)典物理的時空觀 1
1.1 伽利略變換 1
1.2 伽利略相對性原理 3
1.3 以太假說 5
2 幾個重要的經(jīng)典實驗 6
2.1 霍克實驗 7
2.2 斐佐實驗 8
2.3 邁克耳孫-莫雷實驗 9
2.4 特魯頓-諾伯爾實驗 10
3 經(jīng)典時空觀的危機 12
3.1 洛倫茲的收縮理論 12
3.2 里茲的發(fā)射理論 14
3.3 龐加萊對相對論的貢獻 14
第2章 狹義相對論時空觀 16
4 狹義相對論的基本原理 16
5 洛倫茲變換 18
5.1 洛倫茲時空變換 18
5.2 洛倫茲速度變換 20
5.3 洛倫茲變換群 22
6 同時的相對性 24
7 空間距離的相對性 27
8 時間間隔的相對性 30
9 因果律和光速極值原理 34
9.1 事件的時問序列性 34
9.2 因果律和光速極值原理 35
9.3 關(guān)于光速極限原理的說明 37
第3章 四維閔可夫斯基時空 2
10 閔可夫斯基幾何 42
10.1 閔可夫斯基時空結(jié)構(gòu) 42
10.2 閔氏時空的長度和角度度量 44
10.3 類時世界線長度與固有時間 46
10.4 閔氏時空中的洛倫茲變換 48
11 相對論時空觀的幾何表示 49
11.1 同時的相對性 49
11.2 長度收縮和時問延緩 50
11.3 例：時鐘佯謬 51
11.4 例：長度收縮佯謬 53
11.5 例：雙生子佯謬 54
12 歐氏空間的張量分析 56
12.1 歐氏度規(guī)和線元 56
12.2 歐氏空間的轉(zhuǎn)動變換 57
12.3 三維張量及其變換 61
12.4 三維張量的運算規(guī)則 64
12.5 例：連續(xù)介質(zhì)和電磁場的應(yīng)力張量 67
13 閔氏時空的張量分析 69
13.1 閔氏度規(guī)和線元-時空間隔 69
13.2 閔氏時卒的轉(zhuǎn)動變換——洛倫茲變換 70
13.3 四維張量及其變換 72
13.4 四維張量的運算規(guī)則 74
第4章 電動力學(xué)的相對論形式 78
14 電磁場方程的協(xié)變性 78
14.1 麥克斯韋電磁場方程 78
14.2 場方程的四維電磁勢表示 79
14.3 場方程的電磁場張量表示 80
14.4 介質(zhì)巾場方程的電磁場張量表示 82
15 電磁場的洛倫茲變換 85
15.1 電磁勢和場強的洛倫茲變換 85
15.2 電場和磁場的相互關(guān)系 87
15.3 運動電荷產(chǎn)生的電磁場 89
16 電磁場的運動方程 92
16.1 電磁場動量定理和能量定理 92
1 6.2 四維運動方程和電磁場能動張量 94
16.3 電磁場能動張量的洛倫茲變換 96
第5章 相對論力學(xué) 98
17 相對論質(zhì)點運動學(xué) 98
17.1 瞬時慣性系與固有量 98
17.2 四維位移和四維速度 99
17.3 四維加速度和加速度變換 100
17.4 固有洛倫茲變換 102
17.5 托馬斯進動 106
18 相對論質(zhì)點運動方程 108
18.1 四維力和力的變換 108
18.2 相對論質(zhì)點運動方程 110
18.3 電磁場中的質(zhì)點運動力工程 111
19 相對論質(zhì)量、動量和能量 114
19.1 相對論質(zhì)量和質(zhì)速關(guān)系 114
1 9.2 相對論能量和質(zhì)能關(guān)系 115
19.3 能量動量矢量及其變換 118
19.4 質(zhì)點系能量動罱守恒律 120
20 光子的能量動量及其效應(yīng) 122
20.1 四維波矢量和相位不變性 122
20.2 多普勒效應(yīng) 123
20.3 光行差效應(yīng) 125
20.4 高速運動物體的視像問題 127
21 微觀粒子的能量動量及其守恒律 129
21.1 微觀粒子的德布羅意波 129
21.2 能量動量守恒律的矢量解法 130
21.3 例：康普頓散射和逆康普頓散射 132
22 相對論連續(xù)介質(zhì)力學(xué) 134
22.1 連續(xù)介質(zhì)的連續(xù)性方程 134
22.2 四維運動方程和能動張量 135
22.3 理想流體的運動方程和能動張景 137
22.4 荷電理想流體的運動方程和能動張量 139
第6章 相對論的拉格朗日表述 141
23 運動方程的拉格朗日表述 141
23.1 變分原理和哈密頓原理 141
23.2 拉格朗日和哈密頓正則方程 141
23.3 質(zhì)點運動方程的拉格朗日表述 146
24 場方程的拉格朗日表述 148
24.1 哈密頓原理的場量形式 148
24.2 拉格朗口和哈密頓正則方程的場量形式 150
24.3 電磁場方程的拉格朗日表述 151
25 時空對稱性與守恒律 154
25.1 對稱變換和對稱性 154
25.2 對稱性與守恒律-諾特定理 157
25.3 閔氏時空的對稱性與守恒律 160
25.4 電磁場能動張量及守恒律 162
附錄A 固有洛倫茲變換的嚴格推導(dǎo) 164
附錄B 關(guān)于“時間機器” 171
附錄C 狹義相對論大事記 175
參考文獻 181
索引 186