发表于2024-11-15
爱因斯坦于1905年发表《论动体的电动力学》,首次提出狭义相对论,完整的阐释了无重力之下的时空结构。爱因斯坦的思想发端于电磁学,但是所提出的狭义相对论只与两个公设有关:(一)相对性不变原理。(二)光速不变原理。
本书先简介爱因斯坦提出理论的背景,然后从严谨的推论说明上述两个公设在理论中的关键角色。公设:(一)可以推论出联接两个惯性系统的时空变换必须是线性的。(二)光速不变原理可以推论出这个变换(劳伦兹变换)的特殊形式。书中论证方式阐明上述两个公设举足轻重的角色。论证不仅严谨,也比原来爱因斯坦的论文简单易懂。
本书并且仿爱因斯坦的办法解释了他最着名的公式E=mc2。此外,本书详细讨论两个常见的诡论:火车进山洞和双生子。从这两个议题可看到同时性、长度收缩、时间膨胀这些概念如何出现在相对论的学习中。
作者简介
张海潮
任教台湾大学数学系,1983年升任台湾大学数学系教授,现任台湾大学数学系兼任教授。2006年出版《说数》(三民书局),入选文建会百年百大好书。2010年与项武义、姚珩合着《千古之谜》(台湾商务印书馆)。
导言
第一章 爱因斯坦的时空概念和劳伦兹变换
1.1 惯性系与惯性定律
1.2 时间与空间的意义
1.3 光速不变原理与同时性
1.4 劳伦兹变换的证明
第二章 劳伦兹变换的物理意义
2.1 长度收缩和时间伸长
2.2 长度收缩和时间伸长的思想实验
2.3 火车过山洞的故事
2.4 双胞胎的故事
2.5 速度的相加
第三章
3.1 都普勒原理
3.2 9月论文的主要内容
附录一 为什么必须是线性变换?
附录二 火车速度不能大于光速
附录三 图示劳伦兹变换
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