时空与物质

前言第1章牛顿力学关于时空的基本概念和基本规律1.1牛顿对时间与空间的观点1.2参照系与坐标系1.2.1空间位置的确定与坐标系1.2.2时间瞬时的确定与时计1.2.3参照系13伽利略变换参考文献第2章牛顿力学关于物质的基本概念和基本规律2.1物理学中的物质2.1.1物理学中的物质指的是什么2.1.2物理学中物质的共性2.2牛顿力学中的物质2.2.1与牛顿力学中的物质有关的一些问题2.2.2牛顿力学中描述物质质点特性的一些主要物理量2.3牛顿力学的基本规律——牛顿运动三定律2.3.1牛顿运动三定律2.3.2牛顿对一些物理量的定义2.3.3牛顿运动定律原有表述上的缺点和问题2.4对牛顿运动定律的修改2.5在宇宙中寻找惯性参照系2.6质点系2.7牛顿万有引力定律2.8牛顿力学中的（动量、能量、质量）守恒定律2.8.1质量可变的牛顿第二运动定律2.8.2质点系的动量守恒定律2.8.3质点系的质量守恒定律2.8.4能量是什么两质点的相互作用势能2.8.5质点系的能量守恒定律2.9从牛顿力学理论到哈密顿原理2.9.1时空平移不变性与动量、能量守恒定律参考文献第3章狭义相对论关于时空的基本概念和基本规律3.1狭义相对论对时间与空间的基本看法3.2狭义相对论中参照系和坐标系的特点时空度规3.2.1狭义相对论中参照系和坐标系的特点3.2.2狭义相对论的时空度规3.2.3狭义相对论的时空图3.3“运动钟慢”和“运动尺缩”效应及其解释3.3.1光钟3.3.2“运动钟慢”与“运动尺缩”效应及其解释3.4洛伦兹变换3.5“同时”的相对性3.6因果律与狭义相对论3.6.1狭义相对论也遵守因果律3.6.2时空间隔取值对因果关系的影响3.6.3光速与信号传播最大速度的区别3.7狭义相对论中的质点速度3.8包含两个坐标系的时空图3.9波动的相位不变性与多普勒效应3.9.1波动最广泛的定义和最普遍的特性3.9.2坐标变换与相位不变性3.9.3由相位不变性导出多普勒效应参考文献第4章狭义相对论关于物质的基本概念和基本规律4.1狭义相对论中的物质4.2狭义相对论对牛顿运动三定律的修改4.2.1质点速度V、惯性质量m、动量mv、力F如何修改4.2.2牛顿运动三定律如何修改4.3狭义相对论力学的一些特点4.3.1不存在所谓“质速关系”、“质能关系”4.4狭义相对论中的能量、动量守恒定律4.4.1惯性质量可变的动力学4.4.2狭义相对论中粒子（质点）系的动量一能量守恒定律4.4.3狭义相对论中不存在质量守恒定律4.5光速粒子的一些特性4.5.1微观光速粒子的波粒二象性4.6相对性原理4.7狭义相对论中的拉格朗日函数4.7.1狭义相对论中一个质点的拉格朗日函数4.7.2一群荷电质点及其电磁场的拉格朗日函数4.7.3狭义相对论中时空平移与物质场能动张量守恒定律4.7.4Poincare’群整体变换下的Noether定理参考文献第5章广义相对论关于时空的基本概念和基本规律5.1广义相对论对时间与空间的基本看法5.2广义相对论中的时空度规与光速不变原理5.2.1广义相对论中的时空度规5.2.2坐标时与固有时5.2.3广义相对论中的局部光速不变原理5.3广义相对论中的时间与空间5.3.1广义相对论中的时间间隔与空间间隔5.3.2同时性定义5.4时空联络系数的浅显解释及其物理意义5.5协变导数5.5.1弯曲时空中向量之协变导数5.5.2时空的自由度数5.6有挠时空与有挠引力理论5.7曲率张量5.7.1有挠时空中的曲率张量5.7.2无挠时空中的曲率张量参考文献第6章广义相对论关于物质的基本概念和基本规律6.1广义相对论对物质的认识6.2物质与引力场的拉氏量6.3场的运动方程6.3.1引力理论中引力场的运动方程6.3.2推广的爱因斯坦场方程6.4引力场的能动张量引力理论中的能动张量守恒定律6.4.1引力场的能动张量6.4.2引力理沧中的能动张量守恒定律参考文献第7章量子力学与量子场论关于时空、物质的基本概念和基本规律7.1量子化和经典化7.1.1量子化波粒二象性7.1.2经典化7.2量子理论中的物质是否也处于时空之内7.2.1量子理论中的物质存在何处7.2.2量子理论中的物理现象和物质既存在于时空也存在于希尔伯特空间7.3量子场论中的量子化7.4量子理论关于时空的基本概念和基本规律7.4.1若引力可忽略，量子化和经典化不影响时空属性7.4.2若引力可忽略，坐标变换不影响时空属性7.5弯曲时空量子场论7.6量子纠缠现象非局域作用参考文献第8章超弦理论和M理论关于时空、物质的基本概念和基本规律8.1超弦理论和M理论的初步简介8.1.1什么是超弦理论8.1.2弦膜M理论8.2M理论（包括超弦理论）中时空的主要特点8.3M理论（包括超弦理论）中物质的主要特点8.4M理论对时空与物质起源的看法参考文献第9章规范场理论关于时空、物质的基本概念和基本规律9.1规范场论简介9.2标架场与标架联络场9.2.1局部时空标架9.2.2标架场与标架联络场9.3引力规范场理论9.3.1Kibble引力规范场理论中的拉氏量9.3.2物质场的能动张量和自旋张量均是引力场之源9.3.3Kibble引力规范场理论中的引力场方程9.4Poincare’群局部变换下的Noether定理参考文献第10章圈量子引力理论关于时空、物质的基本概念和基本规律10.1对圈量子引力理论的初步简介10.2向量联络与旋量联络10.3广义相对论的时空也可全由联络来描述10.4chG自然单位制10.5圈量子引力理论的时空特点10.6各门物理理论中的时空存在可统一性10.7各门物理理论中的物质也存在可统一性参考文献第11章4维非超对称广义时空及其分类11.14维非超对称广义时空11.24维时空如何随自由度而变化11.34维非超对称广义时空的动力学理论参考文献第12章物理学关于时空与物质之概念及规律中的一些疑难与争论12.1时空连续还是不连续12.2时间存在还是不存在12.3时空、物质、引力场三者的区别12.4粒子存在或不存在是否与参照系有关12.5关于能动张量的定义和能动张量的守恒定律物质起源问题参考文献索引

时间、空间是什么？物质是什么？这两个问题是人们普遍关心和感到兴趣的问题。要正确理解这两个问题须要具备一些物理知识。《时空与物质——物理学的基本概念和基本规律》是在至少具备大学一年级普通物理课所授知识的基础上，进一步讲解物理学上关于时间、空间与物质的基本概念和基本规律；对这些基本概念和基本规律进行了较为深入和全面的讨论，着重分析和探讨其物理本质，并力求深入浅出，尽可能少用数学公式。《时空与物质——物理学的基本概念和基本规律》还对某些物理概念和物理规律的通常叙述和传统观点作了一些改进，并发表了作者自己的见解和看法。