目錄
第1章 經(jīng)典時(shí)空觀及其危機(jī) 1
1 經(jīng)典物理的時(shí)空觀 1
1.1 伽利略變換 1
1.2 伽利略相對(duì)性原理 3
1.3 以太假說 5
2 幾個(gè)重要的經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 6
2.1 霍克實(shí)驗(yàn) 7
2.2 斐佐實(shí)驗(yàn) 8
2.3 邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn) 9
2.4 特魯頓-諾伯爾實(shí)驗(yàn) 10
3 經(jīng)典時(shí)空觀的危機(jī) 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(duì)相對(duì)論的貢獻(xiàn) 14
第2章 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 16
4 狹義相對(duì)論的基本原理 16
5 洛倫茲變換 18
5.1 洛倫茲時(shí)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(shí)的相對(duì)性 24
7 空間距離的相對(duì)性 27
8 時(shí)間間隔的相對(duì)性 30
9 因果律和光速極值原理 34
9.1 事件的時(shí)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(shí)空 2
10 閔可夫斯基幾何 42
10.1 閔可夫斯基時(shí)空結(jié)構(gòu) 42
10.2 閔氏時(shí)空的長度和角度度量 44
10.3 類時(shí)世界線長度與固有時(shí)間 46
10.4 閔氏時(shí)空中的洛倫茲變換 48
11 相對(duì)論時(shí)空觀的幾何表示 49
11.1 同時(shí)的相對(duì)性 49
11.2 長度收縮和時(shí)問延緩 50
11.3 例：時(shí)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(dòng)變換 57
12.3 三維張量及其變換 61
12.4 三維張量的運(yùn)算規(guī)則 64
12.5 例：連續(xù)介質(zhì)和電磁場(chǎng)的應(yīng)力張量 67
13 閔氏時(shí)空的張量分析 69
13.1 閔氏度規(guī)和線元-時(shí)空間隔 69
13.2 閔氏時(shí)卒的轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)算規(guī)則 74
第4章 電動(dòng)力學(xué)的相對(duì)論形式 78
14 電磁場(chǎng)方程的協(xié)變性 78
14.1 麥克斯韋電磁場(chǎng)方程 78
14.2 場(chǎng)方程的四維電磁勢(shì)表示 79
14.3 場(chǎng)方程的電磁場(chǎng)張量表示 80
14.4 介質(zhì)巾場(chǎng)方程的電磁場(chǎng)張量表示 82
15 電磁場(chǎng)的洛倫茲變換 85
15.1 電磁勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)的洛倫茲變換 85
15.2 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互關(guān)系 87
15.3 運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的電磁場(chǎng) 89
16 電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程 92
16.1 電磁場(chǎng)動(dòng)量定理和能量定理 92
1 6.2 四維運(yùn)動(dòng)方程和電磁場(chǎng)能動(dòng)張量 94
16.3 電磁場(chǎng)能動(dòng)張量的洛倫茲變換 96
第5章 相對(duì)論力學(xué) 98
17 相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 98
17.1 瞬時(shí)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(jìn)動(dòng) 106
18 相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程 108
18.1 四維力和力的變換 108
18.2 相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程 110
18.3 電磁場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力工程 111
19 相對(duì)論質(zhì)量、動(dòng)量和能量 114
19.1 相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)速關(guān)系 114
1 9.2 相對(duì)論能量和質(zhì)能關(guān)系 115
19.3 能量動(dòng)量矢量及其變換 118
19.4 質(zhì)點(diǎn)系能量動(dòng)罱守恒律 120
20 光子的能量動(dòng)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(yùn)動(dòng)物體的視像問題 127
21 微觀粒子的能量動(dòng)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(dòng)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(duì)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(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張量 135
22.3 理想流體的運(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張景 137
22.4 荷電理想流體的運(yùn)動(dòng)方程和能動(dòng)張量 139
第6章 相對(duì)論的拉格朗日表述 141
23 運(yùn)動(dòng)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的拉格朗日表述 146
24 場(chǎng)方程的拉格朗日表述 148
24.1 哈密頓原理的場(chǎng)量形式 148
24.2 拉格朗口和哈密頓正則方程的場(chǎng)量形式 150
24.3 電磁場(chǎng)方程的拉格朗日表述 151
25 時(shí)空對(duì)稱性與守恒律 154
25.1 對(duì)稱變換和對(duì)稱性 154
25.2 對(duì)稱性與守恒律-諾特定理 157
25.3 閔氏時(shí)空的對(duì)稱性與守恒律 160
25.4 電磁場(chǎng)能動(dòng)張量及守恒律 162
附錄A 固有洛倫茲變換的嚴(yán)格推導(dǎo) 164
附錄B 關(guān)于“時(shí)間機(jī)器” 171
附錄C 狹義相對(duì)論大事記 175
參考文獻(xiàn) 181
索引 186