Краткое содержание
Природа разговаривает с нами на языке математики. Однако математика не должна заслонять физическую суть теории. Поэтому в первых главах книги требования к владению математикой достаточно низкие, и мы будем обходиться максимально простыми средствами. Далее степень абстракции постепенно возрастает. К сожалению, это неизбежно, и более глубокое понимание устройства нашего мира требует всё более изощрённого математического языка.
Чтобы отвлечения на математические разъяснения не сделали книгу скучной для математически подготовленного Читателя, в Математическом приложении'' собраны основные сведения по векторному и тензорному анализу, специальным функциям и системам координат, которые могут потребоваться при чтении книги. Несмотря на их краткость, это чуть больше, чем справочник, и при внимательном прочтении они вполне могут служить введением в те или иные вопросы. Настоятельно рекомендуется также изучение книги Векторы, тензоры и формы. Инструкция по использованию'' и проработка всех задач, приведенных в ней. Уверенная работа с векторами предполагается от Читателя на протяжении всей книги.
Книга Релятивистский мир'' состоит из трех частей. Первая часть содержит 10 глав и примерно соответствует уровню общих курсов по физике. Вторая и третья части используют более сложный математический аппарат. В них рассматриваются теория поля, кватернионы, спиноры, теория групп и другие вопросы, связанные с теорией относительности.
Краткое содержание первой части книги по главам следующее:
В первой главе рассматриваются логические основы теории относительности. Мы подробно обсудим измерительные процедуры, которые необходимо выполнить различным наблюдателям для согласования единиц измерения длины и времени, и приведём ''правильный'' вывод преобразований Лоренца.
Вторая глава посвящена методическим вопросам, связанным с аксиоматикой теории относительности и историей её возникновения. В частности, будет сформулирован принцип параметрической неполноты, позволяющий, по крайней мере в принципе, создавать новые физические теории. Кратко рассмотрены также классические релятивистские эксперименты.
В третей главе подробно изучаются кинематические эффекты. Разобран известный парадокс близнецов, эффект Доплера, аберрация и фотографирование релятивистских объектов.
Четвёртая глава посвящена динамике. Основываясь лишь на законе сохранения энергии-импульса, можно достаточно много сказать о характере взаимодействия частиц, даже не зная точного вида этого взаимодействия.
Пятая глава продолжает рассмотрение динамических задач. Мы обсудим понятие силы и момента импульса. Подробно разбираются различные примеры релятивистской динамики.
Шестая глава посвящена неинерциальным системам отсчёта. Вопреки распространённому мнению, такие системы можно проанализировать без привлечения теории гравитации Эйнштейна. Мы рассмотрим физические явления, происходящие в равноускоренной и вращающейся системах отсчёта, а также обсудим некоторые парадоксы''.
В седьмой главе изучается ковариантный формализм описания теории относительности. Этот изящный математический аппарат, позволяет придать многим соотношением очень компактный вид.
В восьмой главе ковариантный формализм применяется к задачам динамики. Рассмотрены реакции столкновения частиц, момент импульса и классический спин.
Девятая глава продолжает тему неинерциальных систем отсчёта с более формальных математических позиций. Будет введен аппарат криволинейных координат и способы определения в них физических величин.
В десятой главе рассмотрены специфические эффекты теории относительности, связанные с неравномерным движением и вращением. Будет получены уравнения движения ускоренного стрежня и вращающегося гироскопа. Обсуждаются также особенности сохранения момента импульса в релятивистской теории.
Минимальное знание теории относительности дают главы 1↦3↦4↦5↦6. Главу 10, при первом чтении, можно опустить, как, впрочем, и главу 9, посвящённую ковариантному описанию неинерциальных систем отсчёта.
✦ Определённую пользу от книги могут получить читатели с различным уровнем владения математикой. Во всех случаях, когда результат мог быть получен элементарными методами, именно они и использовались. Однако некоторые вопросы требуют более сложных математических вычислений. Подобные разделы отмечены звёздочкой и на первом этапе их можно опустить, вернувшись к ним в дальнейшем.
В тексте книги разбросаны небольшие задачи, помеченные стилизованным глазом: ⋖, где i -- номер решения в приложении ''Помощь''. Кроме этого, встречаются ссылки вида \lessdot\,\mathrm{C}_i, которые имеет смысл просматривать в том случае, если при чтении возникли вопросы. Возможно, ответ будет найден в приложении '' Примечания'' под номером i.
Автор благодарит окружающий его мир, в котором ему довелось встретиться с большим числом замечательных людей и чудесных книг. Все они, в той или иной мере, оказали влияние на этот манускрипт и являются его соавторами. Однако возможные ошибки и неточности полностью лежат на совести автора.
| Зачем | Обозначения |