Elementy szczególnej teorii względności (PDF)

Nowoczesny, zaawansowany wykład szczególnej teorii względności w ujęciu geometrycznym, przedstawiający najważniejsze zagadnienia tej teorii traktowanej jako zespół fizycznie zinterpretowanych twierdzeń geometrii przestrzeni Minkowskiego. Autor omawia konceptualne podstawy prowadzące do przypisania czasoprzestrzeni geometrii Minkowskiego oraz specyficzne własności grupy Lorentza, takie jak twierdzenie Zeemana, a także reprezentację tej grupy za pomocą grup SL(2,C) i SO(3,C).

Przedstawia również relatywistyczną kinematykę oraz dynamikę, w tym pierwsze twierdzenie Noether (słabe prawa zachowania), pomiary w czasoprzestrzeni i najważniejsze tzw. paradoksy relatywistyczne. Szczegółowo opisuje (metodą Penrose’a) niewidoczność skrócenia lorentzowskiego w realistycznych obserwacjach. W uzupełnieniach podaje nowoczesne eksperymenty potwierdzające teorię Einsteina i jej związek z ogólną teorią względności oraz relacjonuje dyskusję kwestii spornych w obu teoriach: relatywistycznej koncepcji temperatury, identyfikacji punktów pustej czasoprzestrzeni, samą możliwość zmierzenia jednokierunkowej prędkości światła, nierelatywistyczną granicę teorii oraz sens fizyczny niezmienniczości Lorentza. W literaturze angielskojęzycznej książka określona byłaby jako graduate text in theoretical physics.

******

Advanced Special Relativity

This is a modern advanced exposition of special relativity in terms of geometry, presenting the foundations of the theory as well as deeper motivations for expressing it in the form of a physically interpreted system of theorems in Minkowski spacetime geometry. The author discusses empirical data and conceptual ideas, leading to Minkowski geometry in the physical spacetime, then provides a detailed exposition of specific properties of Lorentz group, such as the Zeeman’s theorem and the relationship of the group to SL(2,C) group and to SO(3,C) group.

Two chapters deal with relativistic kinematics and dynamics, including the first Noether theorem. An extensive chapter concerns various spacetime measurements and the most important and famous relativistic ,paradoxes’. A special attention is devoted to the invisibility of Lorentz contraction in realistic observations applying the Penrose approach. Ten appendices present modern experiments confirming the theory, exhibit its relationship to general relativity and discuss some issues concerning both the theories, such as transformations of the temperature, identification of empty spacetime points, possibility of measuring the one-way velocity of light, the nonrelativistic limit of special theory and the physical sense of Lorentz symmetry. It is a graduate text in theoretical physics.

Keywords: geometry of Minkowski spacetime, relativistic kinematics and dynamics, Lorentz group, SL(2,C) group, spacetime measurements and paradoxes.

Książka profesora Leszka Sokołowskiego zawiera istotne treści dotyczące szczególnej teorii względności, często wykraczając poza utarte schematy programowe.
Z recenzji prof. dr. hab. Marka Rogatki

Zamierzeniem autora było przedstawienie szczególnej teorii względności w ujęciu geometrycznym – w moim odczuciu jest to zamierzenie ze wszech miar słuszne przede wszystkim dlatego, że ujęcie to ułatwia zarówno zrozumienie wielu pojęć i zjawisk, często pozornie paradoksalnych, jak i rozwiązywanie konkretnych problemów.
Z recenzji dr. hab. Piotra Okołowa

Prof. dr hab. Leszek M. Sokołowski jest fizykiem-teoretykiem, pracuje w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego i zajmuje się fizyką grawitacji: podstawami ogólnej teorii względności w związku z modnymi alternatywnymi teoriami grawitacji oraz kosmologią relatywistyczną. Interesuje się filozoficznymi problemami fizyki, w tym kwestią matematyczności przyrody i determinizmem.