1、1,第六章 狭义相对论,2,1 伽利略变换及伽利略相对性原理,一、牛顿的绝对时空观： 时间：是绝对的，像长河一样，与无界无关，总是均匀地流逝着； 空间：是一个很大的容器，也总是与无界无关；且它们各自独立，互不相干，都与无界无关。,二、伽利略变换： （一个物理事件或物理事实在不同坐标系中的变换关系，需要三个空间坐标，一个时间坐标）,4,此为伽利略变换：集中体现了牛顿的时空观， 空间时间与外界无关，与运动无关。,5,三、伽利略相对性原理：对于一切相对于惯性参照系作匀速直线运动的参照系来说，力学过程（或规律）是完全等价的。即：力学规律具有不变性。,6,四、伽利略变换下，电磁规律不具有不变性,可将麦氏
2、方程写出并推导之。,7,结论： 1、“以太”在自然界中是不存在的； 2、真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为c，并与光源运动无关。,2 麦克尔孙莫雷实验,8,一、相对论的两条基本原理：（或基本假设）,（1）相对性原理：物理规律（包括力、热、光、电）在所有惯性参照系中都具有相同的形式。,其包容了伽利略相对性原理。,（2）光速不变原理：在真空中，光对任何惯性系，沿任一方向速度恒为c，并与光源运动无关。,不是麦克尔孙实验结果，而是爱因斯坦理性思维的结果!,3 相对论的两条基本原理 洛伦兹变换,9,例析：光速不变性与旧时空观的矛盾,10,二、间隔和间隔不变性,凡遇t加c,11,2、光速不变原理对
3、时空变换的要求：间隔是不变的,12,13,一般定义：,14,时空是相对的，同时也是相对的。但（两事件的）间隔是绝对的（在不同惯性系中间隔相等），光速也是绝对的（在不同惯性系中光速相等）。 从这个意义上说：有人又称“绝对论”,15,作业题,16,17,18,三、洛伦兹变换,19,说明： （1）体现了时空的统一性（即可相互转化）； （2）洛伦兹变换是同一物理事件的时空坐标，在不同惯性系中的变换；各惯性系中测量工具要用同一基准，如时间（用同一周期）、长度（用某一波长）； （3）在低速vc时，可得伽利略变换； （4）虽称洛伦兹变换，但与洛伦兹没有任何关系，是用狭义相对论的二条基本假设导出的。,20,4
4、 相对论的时空理论,一、相对论的时空结构,1、三种时空间隔：,21,相互作用传播速度等于光速,类光间隔的两个事件之间可用光信号联系，是关联事件，遵从因果率，时序不能颠倒，具有绝对性。,22,相互作用传递速度低于光速,类时间隔的两个事件之间可用速度小于c的信号联系，是关联事件，遵从因果关系，时序不能颠倒，具有绝对性。,23,因为，时空间隔是绝对的，上述三种间隔的划分是绝对的，不因参考系的变换而改变。,类空间隔的两个事件在任何惯性系中都不能成为同地，故又称绝对远离事件，类空事件之间不可能用信号联系，是非关联事件，不遵从因果率，时序可以颠倒，是相对的。,24,二、因果率和相互作用的最大传播速度,时间
5、概念是从事物发展过程中抽象出来的，正确的时空观应反映事物发展的绝对因果性。,25,26,结论：大量实验证明，物质运动的最大速度就是光速c，它是一切相互作用传播速度的极限,27,三、（异地事件）“同时”的相对性,28,第一种情况：同地事件,同地发生的两个同时事件，在任何一个惯性系中观察都是同时的。 即同地事件（与惯性系选择无关），同时性是绝对的。,29,第二种情况：异地事件,1结论：对于没有因果关系（类空事件）在异地发生的两个同时事件，时间顺序有可能颠倒。在一个惯性系中观察是同时事件，在另一个惯性系中观察则不一定同时。即异地事件的同时性与惯性系选择有关，是相对的。,30,例：爱因斯坦火车,31,
6、32,校对时钟问题：,在同一参考系上校对时钟，最方便的方法是用光信号校对，校对方与标准时钟方，约定好具体时间，多远距离发出信号，校对方将表校到约定时间加上传播时间，即可将时钟校准。即，相对论同时概念在同一参考系中与通常的同时概念一致。,33,相对论效应在于：在同一参照系中不同地点上校准了的时钟，在另一参照系上观察，会变为没对准的，这就是同时的相对性的意义。,类时间隔的绝对因果性和类空间隔的同时的相对性，是物质运动时空关系的两个方面，前者起主导作用。,34,四、运动长度的缩短空间距离的相对性,35,作业：证明运动的尺子收缩。,36,37,五、运动时钟延缓时间间隔的相对性,在不同的惯性系观察同一物体运动过程所经历的时间，结果不同。,不同惯性系中的时钟要求有共同的基准，自然界中存在的许多物理过程可以作为计时的基准，有了统一的基准，就可比较不同参考系中的时间。,38,作业：证明：运动的时钟延缓：,39,40,结论：运动的时钟变慢！,41,七、（相对论）速度变换公式,42,43,44,又称相对论速度相加定理,45,是相对论速度变换在低速情况下的特例。,46,作业P236第1题,47,48,作业：P236第2题,49,作业：P237第3题,
