目录第1章 经典时空观及其危机 1 1 经典物理的时空观 1 1.1 伽利略变换 1 1.2 伽利略相对性原理 3 1.3 以太假说 5 2 几个重要的经典实验 6 2.1 霍克实验 7 2.2 斐佐实验 8 2.3 迈克耳孙-莫雷实验 9 2.4 特鲁顿-诺伯尔实验 10 3 经典时空观的危机 12 3.1 洛伦兹的收缩理论 12 3.2 里兹的发射理论 14 3.3 庞加莱对相对论的贡献 14 第2章 狭义相对论时空观 16 4 狭义相对论的基本原理 16 5 洛伦兹变换 18 5.1 洛伦兹时空变换 18 5.2 洛伦兹速度变换 20 5.3 洛伦兹变换群 22 6 同时的相对性 24 7 空间距离的相对性 27 8 时间间隔的相对性 30 9 因果律和光速极值原理 34 9.1 事件的时问序列性 34 9.2 因果律和光速极值原理 35 9.3 关于光速极限原理的说明 37 第3章 四维闵可夫斯基时空 2 10 闵可夫斯基几何 42 10.1 闵可夫斯基时空结构 42 10.2 闵氏时空的长度和角度度量 44 10.3 类时世界线长度与固有时间 46 10.4 闵氏时空中的洛伦兹变换 48 11 相对论时空观的几何表示 49 11.1 同时的相对性 49 11.2 长度收缩和时问延缓 50 11.3 例：时钟佯谬 51 11.4 例：长度收缩佯谬 53 11.5 例：双生子佯谬 54 12 欧氏空间的张量分析 56 12.1 欧氏度规和线元 56 12.2 欧氏空间的转动变换 57 12.3 三维张量及其变换 61 12.4 三维张量的运算规则 64 12.5 例：连续介质和电磁场的应力张量 67 13 闵氏时空的张量分析 69 13.1 闵氏度规和线元-时空间隔 69 13.2 闵氏时卒的转动变换——洛伦兹变换 70 13.3 四维张量及其变换 72 13.4 四维张量的运算规则 74 第4章 电动力学的相对论形式 78 14 电磁场方程的协变性 78 14.1 麦克斯韦电磁场方程 78 14.2 场方程的四维电磁势表示 79 14.3 场方程的电磁场张量表示 80 14.4 介质巾场方程的电磁场张量表示 82 15 电磁场的洛伦兹变换 85 15.1 电磁势和场强的洛伦兹变换 85 15.2 电场和磁场的相互关系 87 15.3 运动电荷产生的电磁场 89 16 电磁场的运动方程 92 16.1 电磁场动量定理和能量定理 92 1 6.2 四维运动方程和电磁场能动张量 94 16.3 电磁场能动张量的洛伦兹变换 96 第5章 相对论力学 98 17 相对论质点运动学 98 17.1 瞬时惯性系与固有量 98 17.2 四维位移和四维速度 99 17.3 四维加速度和加速度变换 100 17.4 固有洛伦兹变换 102 17.5 托马斯进动 106 18 相对论质点运动方程 108 18.1 四维力和力的变换 108 18.2 相对论质点运动方程 110 18.3 电磁场中的质点运动力工程 111 19 相对论质量、动量和能量 114 19.1 相对论质量和质速关系 114 1 9.2 相对论能量和质能关系 115 19.3 能量动量矢量及其变换 118 19.4 质点系能量动罱守恒律 120 20 光子的能量动量及其效应 122 20.1 四维波矢量和相位不变性 122 20.2 多普勒效应 123 20.3 光行差效应 125 20.4 高速运动物体的视像问题 127 21 微观粒子的能量动量及其守恒律 129 21.1 微观粒子的德布罗意波 129 21.2 能量动量守恒律的矢量解法 130 21.3 例：康普顿散射和逆康普顿散射 132 22 相对论连续介质力学 134 22.1 连续介质的连续性方程 134 22.2 四维运动方程和能动张量 135 22.3 理想流体的运动方程和能动张景 137 22.4 荷电理想流体的运动方程和能动张量 139 第6章 相对论的拉格朗日表述 141 23 运动方程的拉格朗日表述 141 23.1 变分原理和哈密顿原理 141 23.2 拉格朗日和哈密顿正则方程 141 23.3 质点运动方程的拉格朗日表述 146 24 场方程的拉格朗日表述 148 24.1 哈密顿原理的场量形式 148 24.2 拉格朗口和哈密顿正则方程的场量形式 150 24.3 电磁场方程的拉格朗日表述 151 25 时空对称性与守恒律 154 25.1 对称变换和对称性 154 25.2 对称性与守恒律-诺特定理 157 25.3 闵氏时空的对称性与守恒律 160 25.4 电磁场能动张量及守恒律 162 附录A 固有洛伦兹变换的严格推导 164 附录B 关于“时间机器” 171 附录C 狭义相对论大事记 175 参考文献 181 索引 186
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