現代物理基礎叢書·典藏版：狹義相對論（第二版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《現代物理基礎叢書·典藏版：狹義相對論（第二版）》在1987年初版基礎上作瞭全麵修訂和擴充，較係統地敘述瞭狹義相對論的基本內容。《現代物理基礎叢書·典藏版：狹義相對論（第二版）》共6章，分彆討論狹義相對論的産生背景，狹義相對論的基本原理和時空觀，四維閔可夫斯基時空幾何及其四維張量，電動力學的相對論形式，相對論質點運動學、質點動力學和連續介質力學以及相對論的拉格朗日和哈密頓錶述，並附有頗具爭議的“時間機器”簡介和狹義相對論發展簡史。《現代物理基礎叢書·典藏版：狹義相對論（第二版）》可作為高等學校理工科本科生、研究生以及有關科技工作者和教師的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章 經典時空觀及其危機
1 經典物理的時空觀
1．1 伽利略變換
1．2 伽利略相對性原理
1．3 以太假說
2 幾個重要的經典實驗
2．1 霍剋實驗
2．2 斐佐實驗
2．3 邁剋耳孫-莫雷實驗
2．4 特魯頓-諾伯爾實驗
3 經典時空觀的危機
3．1 洛倫茲的收縮理論
3．2 裏茲的發射理論
3．3 龐加萊對相對論的貢獻

第2章 狹義相對論時空觀
4 狹義相對論的基本原理
5 洛倫茲變換
5．1 洛倫茲時空變換
5．2 洛倫茲速度變換
5．3 洛倫茲變換群
6 同時的相對性
7 空間距離的相對性
8 時間間隔的相對性
9 因果律和光速極值原理
9．1 事件的時間序列性
9．2 因果律和光速極值原理
9．3 關於光速極限原理的說明

第3章 四維閔可夫斯基時空
10 閔可夫斯基幾何
10．1 閔可夫斯基時空結構
10．2 閔氏時空的長度和角度度量
10．3 類時世界綫長度與固有時間
10．4 閔氏時空中的洛倫茲變換
11 相對論時空觀的幾何錶示
11．1 同時的相對性
11．2 長度收縮和時間延緩
11．3 例：時鍾佯謬
11．4 例：長度收縮佯謬
11．5 例：雙生子佯謬
12 歐氏空間的張量分析
12．1 歐氏度規和綫元
12．2 歐氏空間的轉動變換
12．3 三維張量及其變換
12．4 三維張量的運算規則
12．5 例：連續介質和電磁場的應力張量
13 閔氏時空的張量分析
13．1 閔氏度規和綫元——時空間隔
13．2 閔氏時空的轉動變換——洛倫茲變換
13．3 四維張量及其變換
13．4 四維張量的運算規則

第4章 電動力學的相對論形式
14 電磁場方程的協變性
14．1 麥剋斯韋電磁場方程
14．2 場方程的四維電磁勢錶示
14．3 場方程的電磁場張量錶示
14．4 介質中場方程的電磁場張量錶示
15 電磁場的洛倫茲變換
15．1 電磁勢和場強的洛倫茲變換
15．2 電場和磁場的相互關係
15．3 運動電荷産生的電磁場
16 電磁場的運動方程
16．1 電磁場動量定理和能量定理
16．2 四維運動方程和電磁場能動張量
16．3 電磁場能動張量的洛倫茲變換

第5章 相對論力學
17 相對論質點運動學
17．1 瞬時慣性係與固有量
17．2 四維位移和四維速度
17．3 四維加速度和加速度變換
……
第6章 相對論的拉格朗日錶述
附錄A 固有洛倫茲變換的嚴格推導
附錄B 關於“時間機器”
附錄C 狹義相對論大事記
參考文獻
索引

前言/序言

　　劉遼先生是我國知名的物理學教授，在相對論方麵的造詣頗深。一九八三年五月，我有幸參加在南京師範學院舉辦的“相對論討論會”，劉先生在會上講學，並印發瞭一份《狹義相對論》講義。我也把我寫的有關狹義相對論的文章拿給劉先生審閱，在討論中我們深切感到，由我國自己培養的物理學工作者，在相對論領域著書立說，對於發展我國的基礎理論研究工作，是十分必要的，共同的理想和信念，促使我們愉快閤作，當即商定以劉先生的講義為基礎，編寫一本《狹義相對論》。我們定下的宗旨是要有自己的特色：第一，深入淺齣，簡明扼要，第二，把概念講透，特彆在相對論的曆史背景、洛倫茲變換的意義以及相對論時空觀方麵，作重點論述。第三，把研究方法交代清楚，因而有必要利用張量作為工具，來展開相對論電學和相對論力學的主要內容，至於本書的實際內容是否體現瞭這一宗旨，尚有待讀者檢驗。
　　書稿幾經修改與補充，在去年完稿以後劉先生即赴美做研究工作，這篇序言就隻好由我獨自捉刀瞭，在這裏，我們由衷地感謝馮麟保教授，他仔細地審閱瞭書稿，提齣瞭許多極為有益的意見和建議。另外，本書難免還有錯誤或不妥之處，敬請同行賜教。

好的，這是一份針對您所提及書名的圖書簡介，內容將聚焦於其他物理學主題，詳細且深入，不涉及狹義相對論的內容。 --- 現代物理基礎叢書·典藏版：量子場論與粒子物理學導論 深入探索微觀世界的終極奧秘 本書是“現代物理基礎叢書”典藏版的又一力作，旨在為物理學專業學生、研究人員以及對基礎物理學抱有濃厚興趣的讀者，提供一套係統、嚴謹且前沿的量子場論（Quantum Field Theory, QFT）和粒子物理學導論。與經典理論不同，本捲緊密結閤量子力學與狹義相對論的深刻洞見，構建瞭一個描述基本粒子及其相互作用的統一框架。 第一部分：量子場論的數學與概念基石 本部分是構建完整量子場論大廈的理論基礎，重點在於從經典場論到量子場的過渡，以及量子化方法的精確闡述。 1. 經典場論迴顧與深化： 在深入量子領域之前，我們首先對拉格朗日量密度和哈密頓量的形式化方法進行瞭復習與強化。詳細討論瞭諾特定理（Noether's Theorem）在守恒律導齣中的核心作用，並引入瞭更具普適性的路徑積分（Path Integral）錶述，這為後續的正則量子化和微擾論奠定瞭數學工具。我們著重分析瞭連續對稱性在規範場論中的地位，為理解電磁場和弱核力場的結構做好鋪墊。 2. 自由標量場和狄拉剋場的量子化： 本書詳細介紹瞭對自由玻色場（如Klein-Gordon場）和自由費米場（如狄拉剋場）進行正則量子化的過程。對於玻色場，我們展示瞭如何通過對場和共軛動量進行對易關係（Commutation Relations）的規定，從而自然地導齣産生（Creation）和湮滅（Annihilation）算符，並將場算符錶達為這些算符的綫性組閤。 對於費米場，關鍵在於引入反對易關係（Anti-commutation Relations），這是滿足泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）的內在要求。我們詳細推導瞭狄拉剋場量子化後，如何解釋其正能和負能解，並清晰地闡明瞭如何通過“負能量態的重新解釋”來避免理論上的不穩定性和對“負粒子”的混淆。 3. 相對論性量子理論的挑戰與規範： 在量子化過程中，必然會齣現無窮大的問題。本部分深入探討瞭標準量子場論中齣現的紫外（UV）發散，並首次引入瞭重整化（Renormalization）的概念。我們通過一個簡化的$phi^4$理論模型，展示瞭如何通過物理觀測量來吸收和消除這些無窮大，從而得到有限且可預測的結果。這不僅是數學技巧，更是物理圖像的深刻轉變，標誌著從“點粒子”到“相互作用的場”的範式轉移。 第二部分：相互作用與微擾論的藝術 一旦建立瞭自由場的量子描述，下一步便是引入相互作用，並利用微擾論（Perturbation Theory）來計算粒子間相互作用的概率。 4. 相互作用繪景與S矩陣： 我們將係統地介紹相互作用繪景（Interaction Picture），並闡述S矩陣（Scattering Matrix）在描述粒子散射過程中的核心地位。S矩陣的元素給齣瞭一個初始態演化到最終態的概率幅。我們詳盡推導瞭S矩陣的Wick有序（Wick Ordering）展開，這是連接場論算符與實際可觀測物理過程的橋梁。 5. 費曼圖的構建與解析： 費曼圖（Feynman Diagrams）是理解和計算粒子散射振幅的強大可視化工具。本章花費大量篇幅，係統地講解瞭費曼規則的推導過程。從基本的頂點因子、傳播子（Propagators，包括時序與因果性的考量）到外部綫，我們詳細解析瞭如何將任意復雜的多圈圖轉化為精確的數學積分錶達式。通過大量的實例，如電子-電子庫侖散射（Møller Scattering）和Bhabha散射，讀者將熟練掌握利用費曼圖計算低階修正的能力。 6. 重整化進階與有效場論： 重整化是量子場論中最精妙的部分。在更高階的微擾展開中，會齣現更復雜的圈圖。本書將深入探討“可重整化”與“不可重整化”理論的區彆，並明確區分哪些理論可以通過有限數量的參數重整化，哪些則需要引入無窮多個參數，從而喪失其預測能力。我們引入瞭“截斷尺度”（Cutoff Scale）的概念，並過渡到“有效場論”（Effective Field Theory, EFT）的思想，解釋瞭為何物理學傢可以在不同能量尺度下采用不同的理論描述。 第三部分：規範場論與粒子物理學的標準模型 本部分將理論框架應用於描述自然界的基本力，重點闡述規範對稱性在構建粒子物理學標準模型中的決定性作用。 7. 規範不變性與規範場： 規範場論（Gauge Field Theory）是現代物理學的核心。我們從電磁學的U(1)規範不變性齣發，推廣到非阿貝爾群（Non-Abelian Groups），即SU(2)和SU(3）。我們將嚴格推導楊-米爾斯（Yang-Mills）理論的拉格朗日量，並清晰解釋非阿貝爾規範場如何産生自相互作用的規範玻色子（如膠子）。 8. 量子電動力學（QED）的完備性： 我們將量子電動力學（QED）視為一個完備的、可重整化的規範場論範例。詳細分析瞭電子-光子散射的計算，特彆是其在低階的驗證，以及高階修正（如電子的反常磁矩和真空極化）的理論預言如何與精密實驗數據完美契閤，這構成瞭物理學中最精確的理論之一。 9. 弱相互作用與希格斯機製： 本書將闡述如何將SU(2)規範群引入到規範理論中，以描述弱相互作用。重點討論瞭電弱理論（Electroweak Theory）的構建，包括規範玻色子的質量起源問題。我們將詳盡介紹“自發對稱性破缺”（Spontaneous Symmetry Breaking）的Goldstone定理，並著重解釋希格斯機製如何通過與規範場的耦閤，賦予W和Z玻色子質量，同時保持理論的規範不變性。這一機製的引入，標誌著粒子物理學標準模型的理論基礎得以確立。 10. 量子色動力學（QCD）的非凡特性： 最後，我們轉嚮描述強相互作用的量子色動力學（QCD），基於SU(3)規範群。本章將重點剖析QCD的兩個核心特徵：漸進自由（Asymptotic Freedom）和誇剋禁閉（Confinement）。我們將解釋為什麼在高能對撞時，誇剋和膠子錶現得像自由粒子（漸進自由），而在低能下，它們卻被束縛在強子內部（誇剋禁閉）。這些特性與QED截然不同，是理解強子結構的關鍵所在。 --- 目標讀者與特點： 本書內容深度適中，既保持瞭理論的嚴謹性，又注重物理圖像的清晰傳遞。它不依賴於復雜的代數拓撲，而是專注於場論的量子化、計算技術以及與實驗現象的聯係。對於希望紮實掌握粒子物理學標準模型理論框架的讀者而言，本書提供瞭不可或缺的理論深度和廣度。讀者在閱讀前應具備紮實的經典力學、電動力學和高等量子力學的知識背景。