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少年能学会相对论吗？当然！ 1

如何读这本书 5

一页纸相对论 13

两页纸相对论 15

第1章 引子 19

第2章 物理时空、参照框架与坐标系 22

2.1物理时空 23

2.2参照框架 24

2.3坐标系 27

2.4参照框架与坐标系 28

第3章 朴素相对论 30

3.1经典力学范式 31

3.2参照点 32

3.3开普勒三定律 33

3.4朴素相对论 36

第4章 伽利略相对论 40

4.1伽利略与近代物理学 41

4.2伽利略相对论与伽利略变换 42

4.3伽利略相对论下的物理学 45

4.4惯性与惯性参照框架 47

第5章 变换不变性与洛伦兹变换 52

5.1二次型、转动与变换不变性 54

5.2波动方程的不变变换 60

5.3麦克斯韦波动方程 61

5.4洛伦兹变换 63

5.5洛伦兹变换的历史 67

5.6洛伦兹群与庞加莱群 73

第6章 狭义相对论基础 77

6.1狭义相对论缘起 78

6.2长度、时间与时空 81

6.3光速 83

6.4相对性原理 85

6.5为什么叫狭义相对论？ 87

6.6爱因斯坦的开山之作 88

6.7狭义相对论时空关系 95

6.8狭义相对论效应 96

6.9再论光速 100

6.10洛伦兹变换的一般性推导 102

6.11相对论动力学 103

6.12相对论经典电磁学 108

6.13作为几何理论的狭义相对论 113

6.14非常特别相对论 114

第7章 相对论质能关系 118

7.1质量与能量 120

7.2德·普莱托的质能关系 122

7.3爱因斯坦的质能关系 123

7.4电子-正电子湮灭 125

7.5能量-动量张量 125

7.6劳厄和克莱因的最终证明 127

7.7一点补充说明 128

第8章 相对论量子力学 135

8.1相对论与量子力学的结合 136

8.2克莱因-戈登方程 138

8.3狄拉克方程 140

8.4相对论量子力学方程的一般构造 146

8.5量子场论 147

第9章 弯曲空间与弯曲径迹 150

9.1运动轨迹 151

9.2平面、直线与平直空间 152

9.3曲线、曲线长度与曲率 154

9.4空间的曲率 163

9.5测地线 164

第10章 曲线坐标 167

10.1导言 168

10.2曲线坐标系的定义 169

10.3协变基和逆变基 170

10.4曲线坐标语境下的积分与微分 171

10.5曲线坐标系举例 174

第11章 变换视角下的物理量 177

11.1物理量 177

11.2张量变换 179

11.3度规张量 181

11.4协变微分 183

第12章 广义相对论基础 188

12.1广义相对论的前驱 189

12.2为什么要推广相对论？ 190

12.3等价原理与广义协变性 193

12.4广义相对论引力场方程 197

12.5测地线方程 200

12.6引力场方程的希尔伯特推导 202

12.7关于弯曲空间的数学知识补充 205

第13章 引力场方程的解 212

13.1史瓦西解 213

13.2德西特解 214

13.3多余的话 215

第14章 广义相对论效应 219

14.1导言 219

14.2反常水星近日点进动 220

14.3引力弯曲光线 222

14.4引力红移 226

14.5关于光的感叹 227

第15章 整体相对论 230

15.1引力作用下的两体运动 231

15.2牛顿的水桶实验 231

15.3爱因斯坦的马赫原理 233

15.4整体相对论 234

15.5结语 235

附录1 相对论物理数学预备知识罗列 237

附录2 相对论关键人物与事件 239

附录3 爱因斯坦的物理学成就与年谱 250

附录4 爱因斯坦相对论著作目录 257

跋 274

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