相対性理論と時空的自然界 (RELATIVITY AND THE NATURE OF SPACETIME)
目次
1 序文
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第一部 ガリレオからミンコフスキーへ
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2 一様な運動の不可能性について
2.1 アリストテレスの運動観
2.2 地球の運動に対するコペルニクスとプトレマイオスの議論
2.3 アリストテレスの運動観へのガリレオの論駁
2.4 ガリレオの相対性原理
3 ガリレオの相対性原理に内在する論理の探求
3.1 ガリレオの相対性原理の物理的意味について
3.2 特殊相対性理論の二つの基本前提
3.3 （特殊相対性理論の）発見が遅れた教訓
3.4 まとめ
4 ユークリッド空間における相対性と時空における相対性
4. 1 時空
4. 2 ローレンツ変換の導出
4. 3 四次元距離と三種類の長さ
4. 4 ユークリッド空間のＹ方向の拡張と時空における時間方向の拡張
4. 5 ユークリッド空間における長さの収縮と時空におけるそれ
4. 6 ユークリッド空間における双子のパラドックスと時空におけるそれ
4. 7 速度の合成
4. 8 時空のメトリック（距離関数）
4. 9 固有時間と座標時間について
4.10 四元速度、四元運動量、相対論的質量
4.11 まとめ
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第二部 時空的自然界における
概念的、哲学的問題
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5 相対性理論と世界の次元性：
時空は実在する
5.1 特殊相対性理論は、最大の理論的課題を人類に提起したのだろうか？
5.2 相対性理論と世界の次元性
5.3 長さの収縮
5.4 時間の遅れ
5.5 実在性の相対化と双子のパラドックス
5.6 時空的自然界の問題が、何故かくも重要なのか？
5.6.1 同時性の慣習
5.6.2 時間的生成
5.6.3 時間の流れと意識
5.6.4 自由意志
5.7 まとめ
6 量子力学と時空的自然界
6.1 時空の実在性に対する量子力学の議論
6.2 量子力学的蓋然性は、実在するものなのか？
6.3 量子的対象の自然界
6.4 まとめ
7 時空的自然界と科学的理論の妥当性
7.1 知識の信憑性：
隠された演繹推理としての帰納推理
7.2 対応原理
7.3 受容された科学理論が論駁されうるのか？
7.4 最終的科学理論は可能なのか？
7.5 まとめ
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第三部 時空、非慣性座標系と慣性系
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8 非慣性座標系での光の伝播
8.1 特殊、並びに一般相対性理論での加速は絶対的
8.2 非慣性座標系での二つの光の平均速度の必要性
8.3 光の平均座標速度
8.4 光の平均固有速度
8.5 シャピロ時間遅れ
8.6 重力赤方偏移について
8.7 サグナック効果
8.8 まとめ
9 非慣性座標系での荷電の電場の計算
9.1 非慣性座標系での荷電ポテンシャルの計算
9.2 リエナール・ヴィーヘルトポテンシャルの共通物理原点と
非慣性座標系での荷電ポテンシャル
9.3 非慣性座標系での荷電の電場の計算
9.4 まとめ
10 時空の相対性の現れとしての慣性
10.1 慣性力は実在的なものか？
10.2 慣性力は、慣性体の崩れた世界管において生じる四次元的応力から起る
10.3 電磁気的質量と古典的電子の慣性
10.4 標準モデルと慣性
10.5 まとめ
付録A 古典的な電磁気的質量理論とそれに対する議論
付録B 自己力の計算
出典
索引
RELATIVITY AND THE NATURE OF SPACETIME
Preface
All kinematic consequences of special relativity are analyzed by explicitly asking whether the physical objects involved in these effects are three-dimensional or four-dimensional; this is equivalent to asking whether those objects exist only at the present moment of their times, as our common sense suggests, or at all momens of their histories.
Contents
1 Introduction
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Part I from Galileo to Minkowski
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2 On the Impossibility of Detecting Uniform Motion
2.1 Aristotle's View on Motion
2.2 Copernicus and Ptolemy's Arguments
Against the Earth's Motion
2.3 Galileo's Disproof of Aristotle's View on Motion
2.4 Galileo's Principle of Relativity
3 Exploring the Internal Logic
of Galileo's Principle of Relativity
3.1 On the Physical Meaning
of Galileo's Principle of Relativity
3.2 On the Two Postulates of Special Relativity
3.3 A Lesson from Delayed Discovery
3.4 Summary
4 Relativity in Euclidean Space and in Spacetime
4. 1 Spacetime
4. 2 Derivation of the Lorentz Transformations
4. 3 Four-Dimensional Distance and Three Kinds of Length
4. 4 Y 'Dilation' in Euclidean Space
and Time Dilation in Spacetime
4. 5 Length Contraction in Euclidean Space
and in Spacetime
4. 6 The Twin Paradox in Euclidean Space
and in Spacetime
4. 7 Addition of Velocities
4. 8 The Metric of Spacetime
4. 9 On Proper and Coordinate Time
4.10 Four-Velocity, Four-Momentum, and Relativistic Mass
4.11 Summary
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Part II On the Nature of Spacetime:
Conceptual and Philosophical Issues
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5 Relativity and Dimensionality of the World:
Spacetime Is Real
5.1 Has Special Relativity Posed
the Greatest Intellectual challenge to Humankind?
5.2 Relativity and Dimensionality of the World
5.3 Length Contraction
5.4 Time Dilation
5.5 Relativization of Existence and the Twin Paradox
5.6 Why Is the Issue of the Nature of Spacetime
So Important?
5.6.1 Conventionality of Simultaneity
5.6.2 Temporal Becoming
5.6.3 Flow of Time and Consciousness
5.6.4 Free Will
5.7 Summary
6 Quantum Mechanics and the Nature of Spacetime
6.1 Quantum Mechanical Arguments
Against the Reality of Spacetime
6.2 Is Quantum Mechanical Probability Objective?
6.3 The Nature of the Quantum Object
6.4 Summary
7 THe Nature of Spacetime
and Validity of Scientific Theories
7.1 Reliability of Knowledge:
Inductions as Hidden Deduction
7.2 Correspondence Principle
7.3 Can an Accepted Scientific Theory Be Refuted?
7.4 Is a Final Scientific Theory Possible?
7.5 Summary
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Part III Spacetime, Non-Inertial Reference Fames,
ind Inertia
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8 Propagation of Light
in Non-Inertial Reference Frames
8.1 Acceleration Is Absolute
in Special and General Relativity
8.2 The Need for Two Average Velocities of Light
in Non-Inertial Reference Frames
8.3 Average Coordinate Velocity of Light
8.4 Average Proper Velocity of Light
8.5 Shapiro Time Delay
8.6 On the Gravitational Redshift
8.7 The Sagnac Effect
8.8 Summary
9 Calculating the Electric Field of Charge
in a Non-Inertial Reference Frame
9.1 Calculating the Potential of a Charge
in a Non-Inertial Reference Frame
9.2 Common Physical Origin of the Lienard-Wiechert
Potentials and the Potentials of a Charge
in a Non-Inertial Reference Frame
9.3 Calculating the Electric Field of a Charge
in a Non-Inertial Reference Frame
9.4 Summary
10 Inertia
as a Manifestation of Relativity of Spacetime
10.1 Are Inertial Forces Real?
10.2 Inertial Foeces Originate from a Four-Dimensional
Stress Arising in the Deformed Worldtubes
of Non-Inertial Bodies
10.3 Electromagnetic Mass and Inertia
of the Classical Electron
10.4 The Standard Model and Inertia
10.5 Summary
A Classical Electromagnetic Mass Theory
and the Arguments Against It
B Calculation of the Self-Force
References
Index