理論物理(第4冊):相對論

前言

吳大猷先生是國際著名的學(xué)者，在中國物理界，是和嚴濟慈、周培源、趙忠堯諸教授同時的老前輩。他的這一部《理論物理》，包括了“古典”至“近代”物理的全貌。1977年初，在中國臺灣陸續(xù)印出。這幾年來對該省和東南亞的物理教學(xué)界起了很大的影響。現(xiàn)在中國科學(xué)院，特別是由于盧嘉錫院長和錢三強、嚴東生副院長的支持，決定翻印出版，使全國對物理有興趣者，都可以閱讀參考?？吹搅诉@部巨著，聯(lián)想起在1945年春天，我初次在昆明遇見吳老師，很幸運地得到他在課內(nèi)和課外的指導(dǎo)，從“古典力學(xué)”學(xué)習(xí)起至“量子力學(xué)”，其經(jīng)過就相當于念吳老師的這套叢書，由第一冊開始，直至第七冊。在昆明的這一段時期是我一生學(xué)物理過程中的大關(guān)鍵，因為有了扎實的根基，使我在1946年秋入芝加哥大學(xué)，可立刻參加研究院的工作。1933年吳老師得密歇根大學(xué)的博士學(xué)位后，先留校繼續(xù)研究一年。翌年秋回國在北大任教，當時他的學(xué)生中有馬仕俊、郭永懷、馬大猷、虞福春等，后均致力物理研究有成?？箲?zhàn)期間，吳老師隨北大加入西南聯(lián)大。這一段時期的生活是相當艱苦的，但是中國的學(xué)術(shù)界，還是培養(yǎng)和訓(xùn)練了很多優(yōu)秀青年。下面的幾段是錄自吳老師的《早期中國物理發(fā)展之回憶》一書?！敖M成西南聯(lián)大的三個學(xué)校，各有不同的歷史。……北京大學(xué)規(guī)模雖大，資望也高，但在抗戰(zhàn)時期中，除了有很小數(shù)目的款，維持一個‘北京大學(xué)辦事處’外，沒有任何經(jīng)費作任何研究工作的。在抗戰(zhàn)開始時，我的看法是以為應(yīng)該為全面抗戰(zhàn)，節(jié)省一切的開支，研究工作也可以等戰(zhàn)后再作。但抗戰(zhàn)久了，我的看法便改變了，我漸覺得為了維持從事研究者的精神，不能讓他們長期地感到無法工作的苦悶。為了培植及訓(xùn)練戰(zhàn)后恢復(fù)研究工作所需的人才，應(yīng)該在可能情形下，有些研究設(shè)備。西南聯(lián)大沒有此項經(jīng)費，北大也無另款?！抑乐缓帽M自己個人的力量做一點點工作了?！埍贝笤趰忣^村租了一所泥墻泥地的房子做實驗室，找一位助教，幫著我把三棱柱放在木制架上拼成一個最原始形的分光儀，試著做些‘拉曼效應(yīng)’的工作”。

內(nèi)容概要

本書為著名物理學(xué)家吳大猷先生的著述《理論物理》(共七冊)的第四冊。《理論物理》是作者根據(jù)長期所從事的教學(xué)實踐編寫的一部比較系統(tǒng)全面的大學(xué)物理學(xué)教材。本冊內(nèi)容共分5章：第1章敘述物理定律的變換及不變性；第2章介紹Michelson及其他實驗；第3章為狹義相對論；第4章講述電動力學(xué)的相對論形式；第5章講述相對論動力學(xué)。    本書根據(jù)中國臺灣聯(lián)經(jīng)出版事業(yè)公司出版的原書翻印出版。作者對原書作了部分更正，李政道教授為本書的出版寫了序言，我們對原書中一些印刷錯誤也作了訂正。    本書可供高等院校物理系師生教學(xué)參考，也可供研究生閱讀。

書籍目錄

序言總序?qū)а约撞? 狹義相對論　第1章  物理定律：變換及不變性　  1.1  物理定律的變換與不變性　  1.2  張量代數(shù)　  1.3  實數(shù)時間之表示：逆變及協(xié)變張量　第2章  Michelson及其他實驗　  2.1  Michelson-Morlley實驗　  2.2  Trouton-Noble實驗　  2.3  Fizeau實驗　  2.4  恒星光的偏差　第3章  狹義相對論　  3.1  時間空間：度量的觀念　  3.2  愛因斯坦的相對論　    3.2.1  相對性原理　    3.2.2  光速守恒性原則　  3.3  Minkowski的幾何表象　    3.3.1  時間性區(qū)域與類時向量　    3.3.2  空間性區(qū)域與類空向量　    3.3.3  因果關(guān)系　  3.4  Lorentz變換的結(jié)果　    3.4.1  時間的伸展(time dilatation)　    3.4.2  “同時性”觀念的相對性　    3.4.3  FitzGerald-Lorentz收縮(contraction)　    3.4.4  Doppler效應(yīng)　    3.4.5  星光的偏差　    3.4.6  速度之和　第4章  電動力學(xué)的相對論形式　  4.1  張量形式的場方程式　  4.2  運動電荷所產(chǎn)生的場　    4.2.1  Lienard-Wiechert場勢　    4.2.2  任意運動之電荷　  4.3  Lorentz力與電動力學(xué)　    4.3.1  能-動量張量　    4.3.2  能量守恒定律　    4.3.3  動量守恒定律　    4.3.4  能-動量向量　    4.3.5  平面波的能量與動量　    4.3.6  帶電質(zhì)點的能量輻射　  4.4  運動介質(zhì)的電動力學(xué)　    4.4.1  運動的電荷密度　    4.4.2  運動的電流　    4.4.3  運動的電流線圈　    4.4.4  物質(zhì)介體的能-動量張量　  4.5  有單磁極(magnetic monopole)之電動力學(xué)　  附錄  Dirac單磁極理論　    1.規(guī)范變換及相位　    2.電磁場奇異性的量子化與單磁極　第5章  相對論動力學(xué)　  5.1  運動方程式　  5.2  質(zhì)量與能的關(guān)系　  5.3質(zhì)點的能量、動量及質(zhì)量乙部  廣義相對論　第1章  張量微積分　  1.1  逆變與協(xié)變張量　  1.2  基本(或度規(guī))張量(metrie tensor)　  1.3  Christoffel三指數(shù)符號　  1.4  協(xié)變導(dǎo)數(shù)　  1.5  協(xié)變散度(covariant，divergence)　  1.6  張量密度　    1.6.1  純量密度　    1.6.2  向量密度，張量密度與散度　第2章  仿射幾何　  2.1  仿射聯(lián)絡(luò)與仿射幾何　  2.2  協(xié)變微分與Stokes定理　  2.3  曲度張量Rρ μνσRiemann張量Rμν　  2.4  平行位移與可積分性(parallel displacement and integrability)　  2.5  極端線(geodesics)　第3章  Riemann幾何　  3.1  曲度張量　    3.1.1  曲度張量Rρ μνσ　    3.1.2  Riemann張量Rμν　    3.1.3  Gaussian曲度R　    3.1.4  四維空間之曲度　  3.2  曲度空間與平度空間　  3.3  極端線　    3.3.1  由變分方程式而得　    3.3.2  由Hamilton方程式而得　  3.4  自然的或極端線的坐標系　    3.4.1  極端線坐標系或自然坐標系　    3.4.2  正規(guī)坐標系　  3.5  愛因斯坦張量Gνμ　第4章  廣義相對論　  4.1  幾何與物理　    4.1.1  長度　    4.1.2  時間　  4.2  廣義相對論　  4.3  平度時空的加速運動　第5章  愛因斯坦引力理論　  5.1  等效原理　  5.2  Riemann空間的時，空度量　  5.3  時鐘(或雙生子)的問題　  5.4  引力理論　  5.5  愛因斯坦“引力方程式”的近似解　    5.5.1  時-空度量-紅移　    5.5.2  光在“引力場”之彎曲　  5.6  愛因斯坦“引力方程式”之正確解：Schwarzschild解法　    5.6.1  水星近日點之推前　    5.6.2  光之偏折　    5.6.3  光譜線之引力紅移　  5.7  愛因斯坦Gν μ=kTν μ方程式之解的問題　  5.8  星體內(nèi)光的極端線　第6章  最近的發(fā)展　  6.1  統(tǒng)一場論的嘗試　  6.2  Einstein-Infeld-Hoffman的成果　  6.3  黑洞(black holes)索引

章節(jié)摘錄

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《理論物理(第4冊):相對論》：中國科學(xué)技術(shù)經(jīng)典文庫·物理卷

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