1、,一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理,对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 .,相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ？,牛顿力学的回答:,伽利略变换,经典力学认为：1）空间的量度是绝对的，与参考系无关；2）时间的量度也是绝对的，与参考系无关 .,在两相互作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律具有相同的形式.,相对于不同的参考系 , 长度和时间的测量结果是一样的吗?,绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无关 , 长度和时间的测量是绝对的.,二 经典力学的绝对时空观,牛顿力学的相对性原理，在宏观、低速的范围内，是与实
2、验结果相一致的 .,（1）同时的绝对性,据伽利略变换，S/系,在其他惯性系中，两个事件也一定同时发生。,同时的绝对性,（2）时间间隔的测量是绝对的,S系：两个事件先后发生，其间隔为,在其他惯性系中，两个事件的时间间隔不变。,时间间隔的绝对性。,据伽利略变换， 在S系中，,（3）长度测量的绝对性,当杆的方向沿轴方向时，长度是杆的两端的坐标差，但必须同时测量。,静止系中，杆的长度为,运动系中，杆的长度为,根据伽利略变换,长度测量是绝对的。,真空中的光速,对于两个不同的惯性参考系 , 光速满足伽利略变换吗 ？,三 牛顿力学的困难,（1）电磁波和光不服从伽利略变换,由麦氏方程组可解出光在任意惯性参照系
3、中（真空介质）的速度为 即在S和S系中，光在真空中的传播速度一样，这与伽利略速度变换矛盾。,900 多年前（公元1054年5月）一次著名的超新星爆发， 这次爆发的残骸形成了著名的金牛星座的蟹状星云。北宋天文学家记载从公元 1054年 1056年均能用肉眼观察, 特别是开始的 23 天, 白天也能看见 .,物质飞散速度,当一颗恒星在发生超新星爆发时, 它的外围物质向四面八方飞散, 即有些抛射物向着地球运动, 现研究超新星爆发过程中光线传播引起的疑问 .,实际持续时间约为 22 个月, 这怎么解释 ?,理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约,A 点光线到达地球所需时间,B 点光线到达地球所需时
4、间,（2）以太的假设,“以太”是人们假想的，充满宇宙空间的一种绝对静止的物质。,为了测量地球相对于“以太”的运动 , 1881年迈克尔孙用他自制的干涉仪进行测量, 没有结果 .1887年他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,仍得到零结果, 即未观测到地球相对“以太”的运动 .,（3）质量随速度的增加而增加,1901年考夫曼在确定镭发出的 射线（高速运动的电子束）荷质比的实验中首先看到，电子的荷质比与其运动速度有关，假设电子的电荷 不随速度而变化，则它的质量就要随速度的增加而增大,爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥.,Albert Einstein (
5、1879 1955 )20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 .,四 狭义相对论的基本原理,1）相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式 .,2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择.,相对性原理是自然界的普遍规律.,所有的惯性参考系都是等价的 .,伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符 .,说明同时具有相对性，时间的量度是相对的 .,和光速不变紧密联系在一起的是：在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并不一定是同时发生的 .,五 洛伦兹变换式,设 ： 时， 重合 ; 事件 P 的时空坐标如图所示 .,长度的测量是和同时性概念密切相关.,光速在任何惯性 系中均为同一常量 ， 利用它将时间测量与 距离测量联系起来 .,意义：基本的物理定律应该在洛伦兹变换下保 持不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动 的对称性 相对论对称性 .,
