狹義與廣義相對論淺說(彩圖珍藏版)

1 導讀

1 序

1 第十五版說明

第一部分 狹義相對論
1 幾何命題的物理意義/3
2 坐標系/5
3 經典力學中的空間和時間/8
4 伽利略坐標系/10
5 相對性原理（狹義）/11
6 經典力學中所用的速度相加定理/14
7 光的傳播定律與相對性原理的表面抵觸/15
8 物理學的時間觀/18
9 同時性的相對性/22
10 距離概念的相對性/24
11 洛倫茲變換/25
12 量杆和鐘在運動時的行為/28
13 速度相加定理 斐索實驗/30
14 相對論的啟發作用/33
15 狹義相對論的普遍性結果/34
16 經驗和狹義相對論/39
17 閔可夫斯基四維空間/45

第二部分 廣義相對論
18 狹義和廣義相對性原理/49
19 引力場/53
20 慣性品質和引力品質相等是廣義相對性公理的一個論據/56
21 經典力學的基礎和狹義相對論的基礎在哪些方面不能令人滿意/61
22 廣義相對性原理的幾個推論/63
23 在轉動的參考物體上的鐘和量杆的行為/67
24 歐幾裡得和非歐幾裡得連續區域/71
25 高斯座標/74
26 狹義相對論的空時連續區可以當作歐幾裡得連續區/79
27 廣義相對論的空時連續區不是歐幾裡得連續區/82
28 廣義相對性原理的嚴格表述/84
29 在廣義相對性原理的基礎上解引力問題/87

第三部分 關於整個宇宙的一些考慮
30 牛頓理論在宇宙論方面的困難/93
31 一個“有限”而又“無界”的宇宙的可能性/98
32 以廣義相對論為依據的空間結構/103

附錄Ⅰ
1 洛倫茲變換的簡單推導/109
2 閔可夫斯基四維空間（“世界”）/114
3 廣義相對論的實驗證實/116
4 以廣義相對論為依據的空間結構/126
5 相對論與空間問題/128

附錄Ⅱ
1 自述/149
2 自述片段/181
3 乙太和相對論/187
4 物理學中的空間、乙太和場的問題/195
5 相對性：相對論的本質/204
6 論動體的電動力學/209
7 關於統一場論/229

附錄Ⅲ
諾貝爾物理學獎委員會給愛因斯坦的頒獎辭/235

附錄Ⅳ
愛因斯坦年表/239

本書的目的，是盡可能使那些從一般科學和哲學的角度對相對論有興趣而又不熟悉理論物理的數學工具的讀者對相對論有一個正確的瞭解。本書假定讀者已具備相當於大學入學考試的知識水準，而且，儘管本書篇幅不長，讀者仍須具有相當大的耐心和毅力。作者力求以最簡單、最明瞭的方式來介紹相對論的主要概念，並大體上按照其實際創生的次序和聯繫來敘述。為了便於明瞭起見，我感到不能不經常有所重複，而不去考慮文體的優美與否。

我嚴謹地遵照傑出的理論物理學家玻耳茲曼的格言，即形式是否優美的問題應該留給裁縫和鞋匠去考慮。但是我不敢說這樣已可為讀者解除相對論中固有的難處。另一方面，我在論述相對論的經驗性物理基礎時，又有意識地採用了“繼母”式的做法，以便不熟悉物理的讀者不致感到像一個只見樹木不見森林的迷路人。但願本書能為某些讀者帶來愉快的思考時間。

愛因斯坦
1916 年12 月