动力学和相对论

J.R.Forshaw

A.G.Smith

Dynamics and Relativity

2009,323pp

Paperback

ISBN: 9780470014608

WileyMVCH

J.R.Forshaw and A.G.Smith

本书是曼彻斯特物理系列丛书的新科目。曼彻斯特物理系列丛书是曼彻斯特大学本科生的一套教科书,这套丛书自从40年前问世以来非常成功,已经卖出超过25万册。这套图书虽然是一个系列,但每一本都是可以独立使用的。这套丛书具有两个特点:其一,编写过程中有选择性地挑选了内容,主要侧重于基础物理和一些具有指导性、模拟性和有用的应用,教材篇幅较短,符合大学课程的教学需要,并避免了教材的篇幅太长或者价格太高对学生产生负面影响。其二,编写过程中注意教材内容的灵活性,使教材可适应不同课时长度和不同课程难度的需要,为了达到这个目的,作者使用流程图来表明不同章节的逻辑关系,并把某些题目放在星号标注的可选学部分。

《动力学和相对论》这本书旨在帮助学生深入理解经典动力学和狭义相对论。本书内容分四部分逐渐展开,前两部分介绍了动力学和狭义相对论,旨在给出坚实的动力学和狭义相对论基础知识,后两部分以前两部分为基础,介绍了高级动力学和高级狭义相对论。末章涵盖了一些对这个水平的书来说相当前沿的资料,作者希望其教学风格能带领喜爱此学科的同学全程到达终点。这本书的前半部分内容适合物理专业本科一年级的学习,同时,后半部分内容可作为二年级的课程。

本书共有四个部分,由14章组成。第一部分动力学导言,包括第1-4章。1. 空间、时间和运动,介绍了空间和时间的定义、向量和坐标系统、速度和加速度以及标准和单位;2.力、动量和牛顿定律,介绍了力和静态平衡、力和运动以及牛顿定律的应用;3.能,介绍了功、功率和动能、势能、碰撞以及复杂系统能量守恒;4.角动量,介绍了粒子的角动量、粒子系统中的角动量守恒、角动量和固定轴旋转、滑动和滚动、角转冲击和撞击中心、旋转动能。第二部分狭义相对论导言,包括第5-7章。5.空间和时间新理论的需要,通过对时间和空间理论的重新分析和实验证据引出了爱因斯坦的假设;6.相对论运动学,介绍了时间膨胀,长度缩短和同时性理论,并介绍了洛伦兹变换和速度转换;7.相对论能量和动量,介绍了动量和能量的基础知识及其在粒子物理中的应用。第三部分高级动力学,包括第8-10章:8.非惯性框架,主要介绍了线性加速度和旋转框架;9.引力,介绍了引力的牛顿定律、引力势、减少的质量、中心力的运动和轨道;10.刚体运动,介绍了刚体的角动量、惯性张量的矩、主轴、实验室框架中的固定轴旋转、欧拉方程、对称陀螺的自由转动、自由转动的稳定性、陀螺仪。第四部分高级狭义相对论,包括第11-14章。11.空间和时间对称性,介绍了物理学中的对称性和洛伦兹对称性;12.四元向量和洛仑兹不变量。介绍了速度四元向量、波四元向量以及能量动量四元向量电场和磁场;13.介绍了时空图和因果关系;14.介绍了狭义相对论中的加速度,并简单介绍了广义相对论。最后在附录里分别给出了测地方程的详细推导和每章节的课后题答案。

作者J.R.Forshaw是英国曼彻斯特大学物理和天文学学院粒子物理组的教授,该研究组有100多个成员,在物理理论和实验方面的研究都非常活跃。

本书是本科生教科书,适合物理专业本科生学习和参考使用,也可作为物理专业科研人员参考用书。

李少霞,博士生

(中国科学院力学研究所)

Li Shaoxia,Doctoral Candidate

(Institute of Mechanics,CAS)