相对论(修改)2

成就世纪之前物理学的伟大19朵乌云”世纪末物理学中的“两近代物理基础。）和时间需要表明其地点（描写事件tzyxP,,）物体的时空理论。相对论是高速运动（cv~）广义相对论（非惯性系狭义相对论（惯性系）相对论一、伽利略绝对时空观ZY)(XXOZYOSS（匀速）vPvuuZY)(XXOZYOSS（匀速）vP重合，时，设OOt0：对事件P),,,(),,,(tzyxStzyxS伽利略变换ttzzyyvtxxttzzyytvxx二、速度、加速度变换zzyyxxuuuuvuuzzyyxxuuuuvuu矢量式aavuudtudadtudaxxvt三、力学相对性原理),(),(mFSmFS物体受力amFamFFFmm同。经伽利略变换，形式相切力学定律，对于不同的惯性系，一四、特点tttt,.1时间与物体运动无关，的形状、大小相同物体在两参照系中测得.21212xxLxxL如长度：为绝对参照系。一、时代背景。程得出真空中的光速为年，由电磁波的波动方c1865ZY)(XXOZYOSS（匀速）vcvc，度为）沿各个方向传播的速的参照系（如电磁波只能对一个特殊CS对运动。特殊参照系的运动为绝我们可以把相对于这个对于以太静止的参照系在以太媒质中传播，相当时，人们认为电磁波不依赖于观照系的存在，表明光速莫雷实验否定了特殊参—迈克尔孙于观察者的运动。速也不依赖于光源相对察者所在的参照系，光v观察者的运动无关。，与光源、光速均为的惯性系中，真空中的光速不变原理：在所有.2c理（爱因斯坦假设）二、狭义相对论基本原是等价的；学、电磁学等）都性系中，物理定律（力相对性原理：在所有惯.1三、洛仑兹时空变换运动，轴正方向以系系沿设vXSS计时起点一致。SS：对事件P),,,(),,,(tzyxStzyxSZY)(XXOZYOSS（匀速）vP)1()(vtxx猜想：)2()(tvxx则：，则光速都为c看来，及轴正向传播，在号，沿时，从原点发出一光信设想SSxtt0）式，得）、（）代入（）、（（2143)3(ctxS为系中光信号到达点坐标)4(tcxS为系中光信号到达点坐标两式相乘，有)5()()(tvcvtcttc)6()()(tvctvtcct211cvttvcttc)(2222从而有21cvvtxx）式，得代入（2221cvxcvtt)1()(vtxx)2()(tvxx不可分割；与空间坐标有关，时空和时间tti)),,,(),,,(tzyxtzyx求正变换：已知)(1)(12222cvxtcvcvxttzzyyvtxcvvtxx),,,(),,,(tzyxtzyxSS求已知系负向运动系沿逆变换：)cxvt(1)(12222cvcxvttzzyytvxcvtvxx特点极限。光速是一切物体运动的)iv表示不同；在相对运动方向上坐标)ii；时，过渡到伽利略变换低速cviii)c99999998.0达到子对撞机中电子速度已据报道，目前，正负电121212ttSxxttS系中的时间间隔，求和空间间隔系中时间间隔已知一、同时的相对性),(),(11111txStxSP事件),(),(22222txStxSP事件:,.12有根据洛仑兹变换和空间间隔xx212212121)()(cvxxcvtttt21212121)()(cvttvxxxxZY)(XXOZYOSS（匀速）v),(11tx),(11tx),(22tx),(22tx1P2P系中，可能先发生，但在，再发生事件系中，先发生事件在SPPS21同地同时，，则同地同时，如果12121212.1xxttxxtt，，，若、没有关联的两件事00),(),(.31212222111xxtttxPtxP，即有可能小于零。则00012tt，时序可以颠倒。，再发生事件事件),(),(111222txPtxP不同地不同时，，则不同地同时，如果12121212.2xxttxxtt212212121)()(cvxxcvtttt由于中时序颠倒，则，如果在系中，在SttS1201212tttt即2121212212)()(0)()(cvttxxxxcvtt则的速度极限矛盾。，这与光速为一切物体，则要求由于cvcttxx)()(121221，接收是事件如电磁波的发射是事件，时序不可颠倒。如电磁波的发射和接收有因果关系的两事件，.4212212121)()(cvxxcvtttt由于最短。止的参照系测得的时间相对物理过程发生地静0二、时间膨胀点的一物理过程所系静止，在相对于中，有一点设在惯性系PSPS为固有时。，则称经历的时间为00:,21事件结束为事件设该过程开始为PP12120222111.),(),(xxtttxPtxPS且，，结束系，开始，，结束系，开始),(),(222111txPtxPS隔为系测量物理过程时间间则S0202121211cvcvttttZYXZYXtt两系重合、，SStt0ZYXZYXttv变慢系观察，时钟tSZYXZYXttv变慢系观察，时钟tS三、运动方向长度缩短由于轴放置。系中，沿设杆静止于xSZY)(XXOZYOSS（匀速）v11xx22xx系测得长度为S120xxl系测得长度为S12xxl12ttS须同时进行，即系测该杆两端坐标时必固有长度（最长）。—测得的长度相对棒静止的参照系中:0l21212121)()(cvttvxxxx得202121211)(cvlcvxxxxl伸出船体外，夹角与飞船运动方向成例：设飞船上有一天线,45,1,0ml角。长度及与水平方向的夹上观察者测得天线，沿水平方向，求地面飞船相对地面速度c)2/3(系观察者来看，运动所以，从SZY)(XXOZYOSS0)0l系固在飞船上解：设S22cos00llx22sin00lly系：对固定在地面上的S421cos20cvlllxx22sin0yylllm791.022422222yxlll72632arctanarctanxyll而且要转向。物体不仅长度要缩短，，一个中微一个电子（或正电子）为不稳定粒子，衰变为，和介子：米高空中可以产生两种例：宇宙射线在距地面6000和一个反中微子子e衰变即0000teNNtNt子的数目为时刻剩下的子，个时刻有设,998.03:10200060cvNeNNts子的速度。时，平均寿命。当)102(988.0601cvd子飞行距离为按经典理论，这些果的粒子没有被衰变，如米左右，只剩下约，即飞行316008.598m子到达能有再继续飞行，几乎不可到达地表，试解释之。子可以穿透大气层但事实上大多数地表,vm6000SS地表子平均寿命为系来看，系。从子为系，：设地面为解SSS1Scv5201016.31子可飞行的距离为系来看，从地面Smvd94611016.3103998.0582子与系测出的固有长度，在是地表：大气上界到地表距离解Sh02，则系来看，这个距离为静止的hSmcvhh379998.0160001220子可飞行距离为而mvd8.598102103998.06803子可到达地球表面。因而,3hdvm6000SS地表：动质量：静质量；mm0一、质速关系向相同的持续力，质点用一个与运动方经典力学：amF0速。作用，最终可以超过光动状态改变相对论：物体质量随运0201mcvmm相对论动量vmpvcvm201三、质能关系二、相对论动力学方程dtdmvdtvdmdtvmddtpdF)(总能量.122021ccvmmcE静能量.2200cmE两部分组成和动能由静止能量质点总能量kEEE0.3KEEE02020cmmcEEEK]111[220cvcmJ63106.3360010讨论.4质量与能量不可分)i2mcE揭示了静能的存在)ii小时）为千瓦，而一度电（的物体，110911600JEkgm时，cviii)......8321114422212cvcvcv202402021......8321vmcvmvmEk2202121mvEvmEkk，注意：cmpcv0~.2，三、能量与动量关系式mpEmvpmvEkk22122经典力学mvpmcE2相对论42022420222cmcpEcmcpE得讨论：，非相对论情形，cmvmmvpcv00.121)1(22022042022cmpcmcmcpE022022022021......)211(mpcmcmpcmcpcmpcE2202mccEp动量200cEmpcEmcv，运动质量，能量，例：光子，爱因斯坦光子假设：波动特性，：粒子特性；，pEhEhchcEp相对论作业：P.65235P.65378910111214P.65415161819必交作业：P.655123