Energy And Mass In Relativity Theory pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Lev B Okun

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2009-3

价格:$ 121.00

装帧:

isbn号码:9789812814111

丛书系列:

图书标签:

相对论
狭义相对论
广义相对论
能量
质量
质能等价
物理学
理论物理
爱因斯坦
时空

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具体描述

Energy and Mass in Relativity Theory presents about 30 pedagogical papers published by the author over the last 20 years. They deal with concepts central to relativity theory: energy E, rest energy E 0 , momentum p, mass m, velocity v of particles of matter, including massless photons for which v = c. Other related subjects are also discussed.

According to Einstein's equation E 0 = mc 2 , a massive particle at rest contains rest energy which is partly liberated in the nuclear reactions in the stars and the Sun, as well as in nuclear reactors and bombs on the Earth. The mass entering Einstein's equation does not depend on velocity of a body. This concept of mass is used in the physics of elementary particles and is gradually prevailing in the modern physics textbooks.

This is the first book in which Einstein's equation is explicitly compared with its popular though not correct counterpart E = mc 2 , according to which mass increases with velocity. The book will be of interest to researchers in theoretical, atomic and nuclear physics, to historians of science as well as to students and teachers interested in relativity theory.

Contents:On the Photon Mass; The Concept of Mass; Vacua, Vacuum: Physics of Nothing; Gravitation, Photons, Clocks; Photons and Static Gravity; Trialogue on the Number of Fundamental Constants; Fundamental Units: Physics and Metrology; Photons: History, Mass, Charge; The Impact of the Sakata Model; The Theory of Relativity and the Pythagorean Theorem; and other papers.

《相对论中的能量与质量》书籍简介：本书旨在深入探讨爱因斯坦狭义相对论的核心概念——能量与质量之间的等价关系，即著名的质能方程 $E=mc^2$ 在物理学中的深刻内涵、实验验证的历史沿革及其对现代科学，尤其是核物理和粒子物理学领域的奠基性作用。我们聚焦于理论的严谨推导、物理图像的清晰构建，以及其在宇宙学、天体物理学等宏大尺度现象中的具体应用。第一部分：狭义相对论的基石本部分将系统回顾狭义相对论建立的历史背景与基本公设。从对牛顿力学在高速运动下局限性的批判，到对光速恒定性和相对性原理的精确阐述，我们首先为读者构建理解质能关系所必需的理论框架。时空观念的革新：洛伦兹变换的几何意义，时间膨胀和长度收缩效应的量化描述。这些看似反直觉的现象是理解质量与能量如何交织的先决条件。我们将详细分析四维时空中的四维动量和四维能量概念，展示它们如何自然地统一了空间与时间，以及能量与动量。相对论动量与能量：在经典物理中，动量和能量是独立的守恒量。狭义相对论则将它们融合。本书将详细推导相对论质量（或更准确地称为相对论性动量）的表达式，并清晰区分静止质量（固有质量）和运动质量的概念。特别地，我们将严格推导相对论总能量、动能和静止能量的表达式，强调静止质量本身即是巨大的能量储备这一革命性观点。第二部分：质能等价的数学与物理推导这是本书的核心部分，我们将不厌其烦地展示 $E=mc^2$ 的完整推导过程，并深入剖析其背后的物理逻辑。从功和动能的相对论性定义出发：我们将采用经典推导的思路，但使用相对论速度下的动量定义。通过对相对论动能 $K = (gamma - 1)mc^2$ 进行极限分析，即当速度远小于光速时，相对论动能如何回归牛顿动能 $frac{1}{2}mv^2$，从而在低速极限下重现经典物理学。麦克斯韦方程组与质能关系：虽然 $E=mc^2$ 主要源于力学，但本书也会探讨电磁场理论与此关系的隐性联系。光子的能量与动量关系 $E=pc$ 是质能关系在零静止质量粒子上的体现。我们将讨论电磁场能量密度如何与惯性质量相关联。能量-动量张量与时空几何：对于更高级的读者，我们将引入爱因斯坦场方程的前奏——能量-动量张量 $T_{mu u}$。该张量是能量、动量、应力和压力在时空中的分布描述，它是连接物质和时空曲率的桥梁。张量的对角元（如 $T_{00}$）直接包含了能量密度，揭示了物质的能量属性如何决定了引力效应。第三部分：实验验证与历史里程碑相对论并非空谈的理论，其精确性依赖于一系列决定性的实验验证。放射性衰变与质量亏损：本部分将详述历史上首次证明质量转化为能量的实验，特别是阿尔法衰变和贝塔衰变中的质量亏损现象。通过计算衰变产物的总质量与初始核的质量差异，可以直接量化释放的核能。粒子对撞机与反物质：在高能物理领域，质能转换是日常现象。我们将回顾正负电子湮灭实验，观察质量如何完全转化为两个高能光子（能量的体现）。反物质的发现和对撞实验是 $E=mc^2$ 最直接、最宏观的证明。核裂变与核聚变：详细分析曼哈顿计划背后的物理原理，展示铀-235的链式反应中，每一步裂变所损失的微小质量如何释放出巨大的、可被利用的能量。核聚变（如太阳内部的质子-质子链反应）同样是质量亏损的典范。第四部分：质能等价在现代物理中的应用质能等价性是理解宇宙运行机制的基石。本书的最后部分将探讨其在当前科学前沿的应用。天体物理学中的能量来源：探讨恒星的演化，特别是主序星的生命周期如何依赖于核心的氢聚变成氦，这一过程的能量输出正是由质量亏损所驱动的。同时，分析中子星的形成、黑洞的吸积盘辐射，以及超新星爆发的巨大能量释放，无一不与质量和能量的相互转换紧密相关。粒子物理学的“质量工厂”：在大型强子对撞机（LHC）等粒子加速器中，巨大的动能被用来创造新的、具有巨大静止质量的粒子（如希格斯玻色子）。本书将阐释高能对撞如何利用相对论动能 $Delta E$ 产生新的物质粒子 $Delta m$，即 $Delta E = Delta m c^2$。宇宙学尺度上的能量密度：讨论暗物质和暗能量的概念，虽然它们的本质尚不清楚，但它们对宇宙膨胀和结构形成的影响，必须从广义相对论和能量密度的角度来理解。结论：《相对论中的能量与质量》不仅是对一个数学公式的介绍，更是对我们理解物质、能量、时空基本属性的一次深刻反思。它揭示了宇宙中一切现象背后统一的物理法则，为读者提供了一个从宏观到微观、从理论到实践的全面而深入的视角。本书力求严谨而不失生动，旨在帮助读者真正掌握质能等价性这一人类智慧的巅峰成就。