8-1相对论原理

第八章相对论力学逆变换在两个惯性系中分析描述同一物理事件在t＝0时刻，物体在O点,S,S'系重合。t时刻，物体到达P点伽利略变换:ttzzyyutxxpRrruxyzOozxy回顾伽利略变换伽利略变换式中t=t，表示在所有惯性系中时间是相同的，即时间与参考系的运动状态无关，时间是绝对的。在所有惯性系中时间间隔也是相同的，t=t,即在伽利略变换下时间间隔是绝对的。222212121()()()Lxxyyzz222212121()()()Lxxyyzz在同一时刻，空间两点间的长度在两个惯性系中为表示在所有惯性系中，任意确定时刻空间两点间的长度都是相同的，空间长度与参考系的运动状态无关，即空间长度是绝对的。ΔΔLL可见，在伽利略变换下时间和空间均与参考系的运动状态无关，时间和空间之间是不相联系的，是绝对的，这就是经典的时空观念。u是恒量'aau'xxvvyy'vvzz'vvzzaayyaatuaaxxddzzaayyaaxxaa牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性?•质量与运动无关•力与参考系无关SFmaFSmaFmaamF伽利略相对性:力学定律在伽利略变换下是不变的.绝对时间绝对空间绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同的，具有相同的数学表达形式。或者说，对于描述力学现象的规律而言，所有惯性系是等价的。一、绝对时空观二、经典力学的相对性原理经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关伽利略变换伽利略相对性原理8-1狭义相对论的两个基本假设一、狭义相对论产生的历史背景1.电磁理论光是电磁波，在真空中光速81001310msc(1)麦克斯韦方程组不满足伽利略相对性原理？(2)机械波传播需要媒介，光波却可在真空中传播？(3)光速c究竟是相对于谁的速度？“以太”—光传播的媒介特殊惯性系•几乎没有质量,•完全透明,•对运动物体没有阻力,•非常刚劲(高速运动所要求).如果以太存在,它必须Yv以太假说以太是传递包括光波在内的所有电磁波的弹性介质，它充满整个宇宙。电磁波是以太介质的机械运动状态，带电粒子的振动会引起以太的形变，这种形变以弹性波形式的传播就是电磁波。2、迈克尔逊—莫雷实验2G1G2M1Mv“以太风”v为地球公转速度1222(1)ltccvvl2tv2M1G1Gvcu2222ltcv2122)1(2cclv22ltccv22slcv实验结果0s大自然的阴谋两朵乌云22ucvvtxuttttxxt01222tcxutxx波动方程:;xxxx2222222)(txuttxuuxut0212222222xcutxcutcx1).相对性原理物理规律对所有惯性系等价，不存在特殊的惯性系物理规律在所有惯性系中可以表述为相同的形式在一个惯性系内，用任何物理实验，都无法确定其做匀速直线运动的速度2).光速不变原理惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率具有相同的值c.18sm1099793.2c对自然界认识的一个飞跃—电磁波本身就是一种物质二、狭义相对论的基本假设爱因斯坦的狭义相对论基本假设1.一切物理规律在任何惯性系中形式相同---相对性原理2.光在真空中的速度与发射体的运动状态无关——光速不变原理狭义相对论的实验证明：例1.介子的衰变.Einstein的相对性理论是Newton理论的发展一切物理规律力学规律讨论在高能加速器中产生的介子，相对实验室的速度速度u´等于光速c，它相对实验室的速度u应是u´与的叠加，实验中测出的u=（2.99770.004）108m/s.这就验证了光速不变原理，也验证了相对论的速度叠加公式。可以达到0.999975c,即已非常接近光速。它在运动过程中发生衰变，产生射线。射线是频率很高的电磁波，相对介子的狭义相对论关于物质存在的方式及其运动形态、时间和空间、实物和场以及质量和能量等一系列基本问题的表述，改变了原有观念，使人类对物质世界的认识发生了巨大的飞跃。爱因斯坦(AlbertEinstein)于1905年创建了狭义相对论。狭义相对论涉及力学、电磁学、原子和原子核物理学以及粒子物理学等乃至整个物理学的领域，导致了物理学发展史上的一次深刻的变革。光速不变与伽利略变换与伽利略的速度相加原理针锋相对观念上的变革牛顿力学革命性时间标度长度标度质量的测量与参考系无关速度与参考系有关(相对性)狭义相对论力学长度时间质量与参考系有关光速不变(相对性)牛顿力学麦克斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论两朵小乌云迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验黑体辐射实验强调近代物理不是对经典理论的简单否定。近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。狭义相对论量子力学近代物理学的两大支柱，逐步建立了新的物理理论。19世纪后期，经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。