《与中学生谈相对论》

序幕1

第一章物体的运动4

一、物质和运动4

二、机械运动与参照物6

三、坐标系7

四、质点9

五、时间和时刻10

六、路程和位移11

七、匀速直线运动13

八、匀变速直线运动14

九、匀速圆周运动16

第二章牛顿运动定律19

一、牛顿第一定律20

二、牛顿第二定律22

三、牛顿第三定律24

四、惯性参照系26

第三章经典时空观29

一、经典力学的相对性原理29

二、伽利略变换31

三、经典力学中的“同时性”是绝对的32

四、不变的尺和不变的钟33

五、经典时空观34

六、经典力学中的速度相加定理35

七、经典力学相对性原理的数学表达式36

第四章光的传播38

一、光的本性39

二、光的传播速度41

三、绝对参照系43

四、光速不变原理44

五、经典时空观的局限性46

第五章狭义相对论47

一、狭义相对论基本原理48

二、洛仑兹变换49

三、“同时”的相对性51

四、我们居住的世界是一个四维时空连续区54

五、长度缩短55

六、时间延缓59

七、狭义相对论中的速度相加定理62

八、光速c是物体运动速率的极限——我们不能看到已经过去的事件64

九、相对论中事件的时间顺序与因果关系65

十、相对论性质量表达式67

十一、加速器69

十二、相对论性动量和相对论动力学基本规律73

十三、相对论能量与质能方程75

十四、质量亏损与原子能的应用76

十五、狭义相对论与经典力学80

第六章广义相对论81

一、万有引力定律82

二、引力场84

三、引力波85

四、惯性质量和引力质量85

五、引力场中同一地点不同质量的物体都有相同加速度的原因86

六、惯性力与加速场87

七、广义相对论的等效性原理90

八、广义协变原理91

九、光线在引力场中的偏转91

十、行星近日点的进动93

十一、谱线的引力红移95

十二、弯曲的时空98

十三、黑洞100

十四、星际航行100

尾声104