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天才物理学者シドニー・コールマン（1937‒2007）が1960年代後半にハーバード大学で行った講義を、当時の大学院生であったデイヴィッド・J. グリフィス（David J. Griffiths）、デイヴィッド・レヴィン（David Levin）、そしてのちにノーベル物理学賞（2004年）を受賞するデイヴィッド・ポリッツァー（David Politzer）の3人が取ったノートを基に、半世紀以上の時を経て統合・明確化したものである。そこには、コールマン独自の鋭い視点と緻密な議論が鮮やかに再現されている。

他の一流教科書が幾何学的な記述を前面に押し出すのに対し、本書は現代物理学の基本原理から一歩一歩、揺るぎない論理を積み上げ、複雑な迷宮に迷い込む前に「物理学としての骨格」を確実に掴ませる。入門書では省かれがちな高度なトピックや理論の裏に潜む微妙な論点、学生が抱くであろう疑問までも、コールマンは先取りして明快に解き明かしていく。

相対性理論という、物理学のなかでも最も美しい理論のひとつを学ぶにあたり、コールマンの講義は、その美しさが単なる装飾ではなく、論理の必然から導かれるものであることを教えてくれる。素粒子論や宇宙論を志す学生から、一度学んだ理論構造をより高い視点から見つめ直したい研究者まで、本書は最良の道標となるだろう。

PartⅠ　特殊相対性理論
1　特殊相対性理論の幾何学
　1.1　序論
　　　　1.1.1 古典物理系 / 1.1.2 対称性
　1.2　ポアンカレ不変性
　　　　1.2.1 古典物理学の幾何学的対称性 / 1.2.2 能動的および受動的変換 / 1.2.3 ミンコフスキー空間 /
　　　　1.2.4 ローレンツ群の位相的構造 / 1.2.5 回転とブースト / 1.2.6 拡大とローレンツ変換の同時実行
　1.3　時間の遅れとローレンツ収縮
　　　　1.3.1 弧長と固有時 / 1.3.2 時間の遅れ / 1.3.3 ローレンツ収縮
　1.4　例とパラドックス
　　　　1.4.1 時間の遅れのパラドックス / 1.4.2 双子のパラドックス / 1.4.3 ドップラー偏移 /
　　　　1.4.4 盗賊と列車 / 1.4.5 囚人の脱出 / 1.4.6 運動する立方体 / 1.4.7 タキオン
2　相対論的力学
　2.1　テンソル形式
　2.2　保存則
　　　　2.2.1 速度のみに依存する保存則 / 2.2.2 位置を含む保存則
　2.3　ラグランジュ粒子力学
　2.4　ラグランジュ場の理論
　　　　2.4.1 内部対称性と保存則 / 2.4.2 ポアンカレ群のもとでの不変性 / 2.4.3 エネルギー・運動量テンソルの対称化
3　相対論的電磁気学
　3.1　ラグランジュ形式
　　　　3.1.1 自由マクスウェル場 / 3.1.2 源を持つマクスウェル場
　3.2　点電荷のポテンシャルと場
　　　　3.2.1 点電荷に対する作用 / 3.2.2 波動方程式のグリーン関数 / 3.2.3 “In”場と“Out”場
　3.3　点電荷からの放射
　　　　3.3.1 リエナール‐ヴィーヘ‐ト・ポテンシャル / 3.3.2 点電荷の場
　3.4　正則化と繰り込み
　　　　3.4.1 放射反作用を伴う粒子運動 / 3.4.2 エネルギー保存 / 3.4.3 双曲線運動

PartⅡ　一般相対性理論
4　等価原理
　4.1　重力質量と慣性質量
　4.2　エトヴェシュの実験
　4.3　重力と幾何学
　4.4　等価原理再び
5　微分幾何学
　5.1　多様体
　　　　5.1.1 ベクトル / 5.1.2 外微分法 / 5.1.3 テンソル密度
　5.2　アフィン空間
　　　　5.2.1 アフィン接続 / 5.2.2 Γの変換則 / 5.2.3 テンソルおよびテンソル密度の平行移動 / 5.2.4 共変微分
　5.3　リーマン多様体
　　　　5.3.1 アフィン接続と計量の関係 / 5.3.2 リーマンテンソルの対称性 / 5.3.3 平坦性と曲率
6　重力
　6.1　曲がった時空での運動
　　　　6.1.1 重力理論のためのプログラム / 6.1.2 共変形式による古典方程式 / 6.1.3 潮汐力
　6.2　重力場
　　　　6.2.1 空間が真空のときのアインシュタイン方程式 / 6.2.2 代替理論 / 6.2.3 重力の源 / 6.2.4 作用原理の定式化
　6.3　線形化重力
　　　　6.3.1 場の方程式の簡略化 / 6.3.2 ニュートンの法則の回復 / 6.3.3 重力波
7　シュバルツシルト解
　7.1　等長写像
　7.2　外部解
　7.3　一般相対性理論の古典的検証
　　　　7.3.1 水星近日点の歳差運動 / 7.3.2 恒星光の曲がり / 7.3.3 重力赤方偏移 / 7.3.4 彼らは本当に何を検証しているのか？
　7.4　内部解
　7.5　シュバルツシルト特異点
　　　　7.5.1 クルスカル座標 / 7.5.2 赤道面の幾何学 / 7.5.3 r＝0付近の潮汐応力
8　保存則と宇宙論
　8.1　保存則
　　　　8.1.1 スカラー保存則 / 8.1.2 エネルギー・運動量擬テンソル
　8.2　大域的宇宙
　　　　8.2.1 一般原理 / 8.2.2 ロバートソン-ウォーカー計量 / 8.2.3 赤方偏移と光度
　8.3　一般相対性理論と宇宙論
　　　　8.3.1 フリードマン宇宙 / 8.3.2 宇宙定数 / 8.3.3 ロバートソン-ウォーカー計量における特異点
あとがき
付録A　公式集
付録B　期末試験
　B.1　1966年期末試験
　B.2　1969年期末試験