本書是作者為自家的少年撰寫的一本相對(duì)論入門書。全書共15章，按照樸素相對(duì)論、伽利略相對(duì)論、狹義相對(duì)論、廣義相對(duì)論和整體相對(duì)論的順序，以相對(duì)性思想的歷史演化為線索，詳細(xì)介紹了相對(duì)論所應(yīng)包含的數(shù)學(xué)、物理和哲學(xué)內(nèi)容。本書的一個(gè)重要特點(diǎn)是，它盡可能多地收錄了相對(duì)論的原始文獻(xiàn)和重要著作，強(qiáng)調(diào)相對(duì)論創(chuàng)立過程的細(xì)節(jié)。此外，本書還提供了修習(xí)相對(duì)論所需要的關(guān)鍵數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以及相對(duì)論關(guān)鍵人物與事件和愛因斯坦的相對(duì)論著作目錄。
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目錄
作者序之一 ix
作者序之二 xi
少年能學(xué)會(huì)相對(duì)論嗎？當(dāng)然！ 1
如何讀這本書 5
一頁紙相對(duì)論 13
兩頁紙相對(duì)論 15
第1章 引子 19
第2章 物理時(shí)空、參照框架與坐標(biāo)系 22
2.1 物理時(shí)空 23
2.2 參照框架 24
2.3 坐標(biāo)系 27
2.4 參照框架與坐標(biāo)系 28
第3章 樸素相對(duì)論 30
3.1 經(jīng)典力學(xué)范式 31
3.2 參照點(diǎn) 32
3.3 開普勒三定律 33
3.4 樸素相對(duì)論 36
第4章 伽利略相對(duì)論 40
4.1 伽利略與近代物理學(xué) 41
4.2 伽利略相對(duì)論與伽利略變換 42
4.3 伽利略相對(duì)論下的物理學(xué) 45
4.4 慣性與慣性參照框架 47
第5章 變換不變性與洛倫茲變換 52
5.1 二次型、轉(zhuǎn)動(dòng)與變換不變性 54
5.2 波動(dòng)方程的不變變換 60
5.3 麥克斯韋波動(dòng)方程 61
5.4 洛倫茲變換 63
5.5 洛倫茲變換的歷史 67
5.6 洛倫茲群與龐加萊群 73
第6章 狹義相對(duì)論基礎(chǔ) 77
6.1 狹義相對(duì)論緣起 78
6.2 長度、時(shí)間與時(shí)空 81
6.3 光速 83
6.4 相對(duì)性原理 85
6.5 為什么叫狹義相對(duì)論？ 87
6.6 愛因斯坦的開山之作 88
6.7 狹義相對(duì)論時(shí)空關(guān)系 95
6.8 狹義相對(duì)論效應(yīng) 96
6.9 再論光速 100
6.10 洛倫茲變換的一般性推導(dǎo) 102
6.11 相對(duì)論動(dòng)力學(xué) 103
6.12 相對(duì)論經(jīng)典電磁學(xué) 108
6.13 作為幾何理論的狹義相對(duì)論 113
6.14 非常特別相對(duì)論 114
第7章 相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系 118
7.1 質(zhì)量與能量 120
7.2 德.普萊托的質(zhì)能關(guān)系 122
7.3 愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系 123
7.4 電子-正電子湮滅 125
7.5 能量-動(dòng)量張量 125
7.6 勞厄和克萊因的最終證明 127
7.7 一點(diǎn)補(bǔ)充說明 128
第8章 相對(duì)論量子力學(xué) 135
8.1 相對(duì)論與量子力學(xué)的結(jié)合 136
8.2 克萊因-戈登方程 138
8.3 狄拉克方程 140
8.4 相對(duì)論量子力學(xué)方程的一般構(gòu)造 146
8.5 量子場(chǎng)論 147
第9章 彎曲空間與彎曲徑跡 150
9.1 運(yùn)動(dòng)軌跡 151
9.2 平面、直線與平直空間 152
9.3 曲線、曲線長度與曲率 154
9.4 空間的曲率 163
9.5 測(cè)地線 164
第10章 曲線坐標(biāo) 167
10.1 導(dǎo)言 168
10.2 曲線坐標(biāo)系的定義 169
10.3 協(xié)變基和逆變基 170
10.4 曲線坐標(biāo)語境下的積分與微分 171
10.5 曲線坐標(biāo)系舉例 174
第11章 變換視角下的物理量 177
11.1 物理量 177
11.2 張量變換 179
11.3 度規(guī)張量 181
11.4 協(xié)變微分 183
第12章 廣義相對(duì)論基礎(chǔ) 188
12.1 廣義相對(duì)論的前驅(qū) 189
12.2 為什么要推廣相對(duì)論？ 190
12.3 等價(jià)原理與廣義協(xié)變性 193
12.4 廣義相對(duì)論引力場(chǎng)方程 197
12.5 測(cè)地線方程 200
12.6 引力場(chǎng)方程的希爾伯特推導(dǎo) 202
12.7 關(guān)于彎曲空間的數(shù)學(xué)知識(shí)補(bǔ)充 205
第13章 引力場(chǎng)方程的解 212
13.1 史瓦西解 213
13.2 德西特解 214
13.3 多余的話 215
第14章 廣義相對(duì)論效應(yīng) 219
14.1 導(dǎo)言 219
14.2 反常水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng) 220
14.3 引力彎曲光線 222
14.4 引力紅移 226
14.5 關(guān)于光的感嘆 227
第15章 整體相對(duì)論 230
15.1 引力作用下的兩體運(yùn)動(dòng) 231
15.2 牛頓的水桶實(shí)驗(yàn) 231
15.3 愛因斯坦的馬赫原理 233
15.4 整體相對(duì)論 234
15.5 結(jié)語 235
附錄1 相對(duì)論物理數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)羅列 237
附錄2 相對(duì)論關(guān)鍵人物與事件 239
附錄3 愛因斯坦的物理學(xué)成就與年譜 250
附錄4 愛因斯坦相對(duì)論著作目錄 257
跋 274
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