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经典物理与相对论的诞生
北京师范大学物理学系
刘文彪
2010年3月30日
Classical Physics andRelativity
Department of Physics, Institute of Theoretical Physics, Beijing Normal University, Beijing, 100875, China
Wenbiao Liu
March 30, 2010
关于引力和时空的理论,它第一次理性地揭示了时空的本质,彻底地否定了牛顿的绝对时空观。时空与物质的存在和运动是紧密联系在一起的,物质的存在和运动引起时空的弯曲,时空的弯曲又反过来影响物质的运动。
广义相对论
广义相对论
十九世纪末的“两朵乌云”
1900年,英国皇家学会,开尔文:“物理学的大厦已经建成,未来的物理学家们只需要做些修修补补的工作就行了。”
黑体辐射:量子力学;
迈克尔逊实验:相对论(包括狭义相对论和广义相对论),广义相对论是关于引力和时空的理论。
牛顿力学的基本理论框架
牛顿三定律
力的独立作用原理
完整的牛顿力学理论体系
万有引力定律
哈密顿原理
(1)位形空间、真实运动曲线和可能运动曲线
由个广义坐标组成的维空间称为位形空间.
用位形空间研究完整系的运动,,都表示系统在完整约束下的一种可能的运动过程.
真实运动曲线、可能运动曲线
(2)完整有势系统的哈密顿原理
动能
势能
哈密顿原理
受完整约束的有势系, 在位形空间中, 相同时间内通过两位形点间的一切可能运动曲线中, 真实运动曲线使作用量取极值. (极值为极小值, 故此原理又称为哈密顿最小作用量原理.)
(b)都是在相同时间间隔内完成的运动;
(c)在位形空间中有相同的起点和终点.
一切可能运动必须具有以下共同的特点:
(a)都是同一系统在相同的约束条件下的可能运动;
完整有势系的拉格朗日方程
哈密顿正则方程
正则方程