狹義相對論的基本原理.ppt
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SpecialRelativity,第5章狹義相對論基礎(chǔ),相對論是關(guān)于時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動關(guān)系的理論.狹義相對論(又稱特殊相對論)：不考慮物質(zhì)質(zhì)量對時(shí)空的影響，是相對論的特殊情況(1905年).廣義相對論:考慮物質(zhì)質(zhì)量對時(shí)空的影響，是關(guān)于引力的理論(1915年).,愛因斯坦的哲學(xué)觀念：自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡單的.理論特色：出于簡單而歸于深奧.,AlbertEinstein(1879–1955)20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家,于1905年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相對論和廣義相對論,他于1905年提出了光量子假設(shè),為此他于1921年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,他還在量子理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn).,17世紀(jì)以前，物理學(xué)的研究集中于宏觀低速領(lǐng)域。17世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)理論體系形成.17~19世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)對科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展起到了很大的推動作用，而其自身也得到了極大的發(fā)展。20世紀(jì)初，物理學(xué)開始擴(kuò)展到微觀、高速領(lǐng)域。牛頓力學(xué)在這些領(lǐng)域不再適用[尋找以太實(shí)驗(yàn)的0結(jié)果，以及電磁場理論的發(fā)展，得出光速不變的結(jié)論，與伽利略變換相左]。要求從根本上變革經(jīng)典力學(xué)中的一些不言自明的基本概念(時(shí)間、質(zhì)量等)。,相對論的誕生,20世紀(jì)初相對論和量子力學(xué)的建立實(shí)現(xiàn)了這種變革。相對論自建立以來，已超百年，經(jīng)歷了大量實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，至今還沒有發(fā)現(xiàn)什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其相違背。,5.1狹義相對論基本原理——狹義相對論運(yùn)動學(xué),一經(jīng)典力學(xué)的理論體系,伽利略變換絕對時(shí)空觀經(jīng)典相對性原理牛頓運(yùn)動定律,在物質(zhì)低速運(yùn)動情況下對客觀世界的一種近似模寫。,1伽利略(坐標(biāo))變換,設(shè)當(dāng)t=t’=0時(shí),兩個坐標(biāo)系的原點(diǎn)OO’重合。,b坐標(biāo)變換公式(S?S’)逆變換公式(S’?S),a作用：把同一時(shí)刻,同一物體(事件)的坐標(biāo)從一個坐標(biāo)系變換到另一個坐標(biāo)系.,伽利略變換是經(jīng)典時(shí)空觀的集中體現(xiàn)：,①時(shí)間的絕對性：時(shí)間是均勻的，時(shí)間間隔是絕對的,②空間的絕對性:空間是各向同性的，長度是絕對的，即ΔL＝ΔL’.,時(shí)間在一切慣性系中是相同的:t’=t,?t’=?t“似乎宇宙間存在著一個永遠(yuǎn)走動的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動在時(shí)間上都是以它為度量的標(biāo)準(zhǔn)?！?2經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀,③時(shí)間和空間是相互獨(dú)立的，彼此之間沒有任何直接聯(lián)系。,——王德云：狹義相對論的建立及其意義,我們?nèi)粘Ｉ钤谝粋€運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀世界里，在這種有局限性的宏觀低速環(huán)境中，直覺經(jīng)驗(yàn)告訴我們，關(guān)于空間間隔和時(shí)間間隔的度量與運(yùn)動無關(guān)。,這種時(shí)空觀是怎樣形成的呢?,十七世紀(jì)的物理學(xué)家在建立經(jīng)典力學(xué)的理論體系時(shí)，正是基于這種直覺經(jīng)驗(yàn)、以默認(rèn)（實(shí)際上是假定）時(shí)鐘和量尺不受運(yùn)動狀態(tài)的影響為前提的.,根據(jù)伽利略變換（求一階、二階導(dǎo)數(shù)）可得,速度變換：,加速度變換：,在所有作勻速直線運(yùn)動的慣性系中，牛頓運(yùn)動定律都有同樣的形式?！?jīng)典(伽利略)相對性原理,牛頓力學(xué)中還假定質(zhì)量也是不變量。所以,即：F’=ma’=ma=F,這表明：力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下是不變的。,3經(jīng)典相對性原理,二狹義相對論的基本原理,1）狹義相對性原理：在所有慣性系中，物理定律都具有相同的數(shù)學(xué)形式.,2）光速不變原理：在所有慣性系中，光在真空中的的傳播速度都是c，與光源或觀察者的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān).,相對性原理是自然界的普遍規(guī)律.,?所有的慣性系都是等價(jià)的.,伽利略變換與狹義相對論的基本原理不符.,?長度的測量和同時(shí)性概念密切相關(guān).,若光源相對于地以u運(yùn)動，則伽氏變換結(jié)果：光速v=u+c>c或v=c-u下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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