相對論之路 ,

作者:哈諾赫·古特弗羅因德

出版社:湖南科學技術出版社

ISBN:9787571002411

$46.20

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本書收錄了愛因斯坦《廣義相對論基礎》這一光輝論文的全部手稿複製摹本,伴之以逐頁逐段的注釋、它的歷史語境以及對未來的影響,並附有論文的全部譯文。講述了愛因斯坦如何完成從狹義相對論飛躍到廣義相對論,展現了一個人的頭腦所能造就的最複雜的智力成就。

本書所講述的故事是科學最重要的轉捩點之一,慕名者眾而知其者寡。本書嘗試用一種易於接受的方式,為廣大讀者講述這一進展過程。適合所有對相對論理論感興趣以及熱衷於現代科學史的讀者閱讀和收藏。
 

目錄

出版按語
梅納希姆·本-薩松, 馬丁·斯特拉特曼
前言
約翰·施塔赫爾


手稿的魅力
愛因斯坦通向廣義相對論的智力史
手稿注釋
下述用楷體標記的標題是愛因斯坦手稿原件中的標題;標題中注釋頁編碼與原摹本頁一致.
廣義相對論基礎

A.關於相對論公設的基本考慮
§1.審視狹義相對論
p. 1:為什麼愛因斯坦要超越狹義相對論?
p.2:經典時空概念錯在哪裡?
§2.相對論公設需要擴展
p. 3: 為什麼愛因斯坦看到了其他人沒想到的困難?
p.4: 愛因斯坦最得意的想法是什麼?它是如何產生的?
§3.時空連續統,表述自然普遍規律的方程的廣義協變要求
p. 5: 為什麼愛因斯坦引力理論需要非歐幾何?
p.6: 座標在新引力理論中起什麼作用?
p. 7:廣義協變性的意義是什麼?
§4. 時空中四個座標與測量的關係
p. 8: 時空的幾何是什麼?
p.9:愛因斯坦何時意識到引力必須由複雜的數學運算式來描述?

B.廣義協變方程的數學輔助
§5.逆變4向量和協變4向量
p. 10:為什麼需要張量、向量和標量?
p.11:愛因斯坦何時意識到他需要更精深的數學方法?
§6.二秩和高秩張量
p. 12:從電磁理論得到了什麼啟迪?
§7.張量的乘法
p.13: 如何通過不同的張量運算產生新的張量?
p.13: 在尋找引力的相對論性理論過程中,愛因斯坦的探索準則是什麼?
p. 14: 愛因斯坦構造引力場方程的策略是什麼?
§8.基本張量gμν的一些性質
p.15: 為什麼說度規張量是基本張量?
p. 16: 為什麼說蘇黎世筆記是物理學史上獨特的文獻?
p.16: 在彎曲空間中怎樣測量體積?
p.17: 方便的座標選擇如何使理論得到簡化?
p. 17:座標條件和座標約束之間的區別是什麼?
§9.測地線方程 粒子的運動
p.18: 什麼是彎曲空間中的“直線”?在引力作用下粒子如何運動?
p.19: “克利斯朵夫記號”的幾何意義與物理意義是什麼?
p. 19: 在引力場分量的早期認識中,愛因斯坦的“致命偏見”是什麼?
§10.用微分構造張量
p.20: 測地線作為可能的“最直線”以及它與“仿射聯絡”之間的關係
p.21: 張量在相鄰點如何改變?或者如何通過微分從給定張量產生新張量?
p. 22: 愛因斯坦廣義相對論數學形式的幾何背景是什麼?
§11. 一些特別重要的情形
p.23: 綱領理論作為走向廣義相對論的中間步驟
p.24: 什麼是向量場的散度?向量場的其他概念又是什麼?
p. 25: 廣義相對論中能量動量守恆的數學形式是什麼?
§12. 黎曼-克利斯朵夫張量
p.26: 黎曼-克利斯朵夫張量的幾何意義是什麼?
p.27: 推測的引力張量是什麼?它為什麼被丟棄了?

C.引力場理論
§13.粒子在引力場中的運動方程  引力場分量的運算式
p. 28: 愛因斯坦何時開始對綱領理論失去信心?
p. 28: 粒子如何在引力場中運動?
§14.無物質的引力場方程
p. 29:愛因斯坦的最大挑戰是什麼?
§15. 引力場的哈密頓函數 能量動量定律
p.30: 拉格朗日形式是什麼?它在廣義相對論發端時的作用是什麼?
p.31: 沒有物質時能量動量守恆原理意味著什麼?或者,引力場可以是自身的源嗎?
p. 31: 愛因斯坦的主要競爭者是誰?
p.32: 怎樣才能將沒有物質的場方程推廣到含有物質?
§16. 引力場方程的普遍形式
p. 33: 終於得到了引力場方程!
§17. 普遍情形下的守恆律
p. 34:守恆原理是怎樣以一種愛因斯坦在理論發展早期階段未曾預料的方式得到滿足的?
§18. 物質能量動量定律作為場方程的推論
p. 35:物理守恆定律來自自然界中的對稱性嗎?

D.物質現象
§19. 無摩擦絕熱流體的歐拉方程
p. 36:物理學中已建立的理論,諸如流體力學、電磁學,如何納入到新的引力理論中?
§20. 自由空間的麥克斯韋電磁場方程
p.37: 麥克斯韋是怎樣用數學方程表示電磁定律的?這些方程又如何受到引力的影響?
p.38: “乙太”在前相對論物理中起什麼作用?為什麼愛因斯坦最終認為沒有乙太的空間是難以想像的?
p. 39: 馮•勞厄起到了什麼關鍵作用?

E. 
§21. 作為一級近似的牛頓理論
p. 40: 理論的有效性如何由實驗檢驗?
p.40a: 作為事後思考,愛因斯坦想要澄清和強調的是什麼?
p.41:牛頓極限下,度規張量是什麼樣子的?
p. 41: 愛因斯坦為什麼會感到驚喜?
p. 42: 天文學家如何能幫助確認理論的一些預言?
§22. 靜態引力場中的尺和鐘行為,光線的彎曲,水星軌道的近日點運動
p. 43: 引力場中尺的長度和鐘的速率是怎樣的?
p.43: 有可行的廣義相對論的替代理論嗎?
p.44: 什麼觀測使愛因斯坦一舉成名天下聞?
p. 45:水星近日點運動的解釋:從失望到勝利

附錄:基於變分原理的理論表述
§1. 引力和物質的場方程
p. A1: 為什麼愛因斯坦決定不將這個附錄包含在手稿《廣義相對論基礎》中?
p.A1: 愛因斯坦使用了一個哈密頓(拉格朗日)形式——既不同于希爾伯特的形式,也不同於他自己先前的形式
p. A2: 為什麼愛因斯坦最終決定發表這個附錄的修正形式?洛侖茲和希爾伯特起了什麼作用?
§2. 廣義協變性要求的形式推論
p. A3: 滿足守恆原理不需任何限制嗎?
§3. 哈密頓函數G的性質
p.A3: 1916:艱苦奮鬥和嶄新開始的一年
p. A4: 愛因斯坦起到了科學傳教士的作用
p. A5: 在個人磨難與國家災難之中的科學創造力

注釋頁的注記
附言:好戲還在後頭
廣義相對論的起源與形成年表
與愛因斯坦思想有關聯的物理學家、數學家和哲學家
進一步閱讀材料
廣義相對論基礎
哈密頓原理和廣義相對論
索引
 

作者介紹

哈諾赫•古特弗羅因德(Hanoch Gutfreund)耶路撒冷希伯來大學榮休教授,愛因斯坦檔案館學術主任。參加了愛因斯坦狹義相對論1912年手稿精美摹本的出版工作,該摹本含有重構狹義相對論發展的一些缺失環節。

於爾根•雷恩(Jürgen Renn)德國馬克斯·普朗克學會科學史研究所所長,曾著有《廣義相對的起源》。他是愛因斯坦1912年蘇黎世筆記的主要編輯,這是一份重構廣義相對論發展的關鍵文獻。
 

出版地

大陸

出版日期

08/01/2019

印刷

單色印刷

版別

初版

裝訂

平裝

語系

簡體中文

頁數

256