CH5-2、相对论的基本假设和洛仑兹坐标变换.ppt

§5、2狭义相对论的基本原理和洛仑兹坐标变换
一)时代背景
(Basic principle of special relativity and the Lorentz
transformation)
19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到:
也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!
但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到:
“但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云,----”
“在已经基本建成的科学大厦中,
后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
--开尔文--
这两朵乌云是指什么呢?
热辐射实验
迈克尔逊-
莫雷实验
后来的事实证明,正是这两朵乌云发展为一埸革命的风暴,乌云落地化为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。
普朗克量子力学的诞生
相对论问世
这两朵乌云到底是什么回事呢?
经典力学
量子力学
相对论
微观领域
高速领域
本章介绍相对论之狭义相对论
相对论---关于时空观及时空与物质关系的理论。
(所谓经典力学遇到障碍就是经典力学的时空观出现了问题,相对论从根本上改变了经典的时空观。)
相对论有狭义相对论广义相对论之分:
关于惯性系时空观的理论;
狭义相对论
(special relativity)
广义相对论
(General relativity)
关于一般参照系及引力的理论;
相对论从根本上改变了旧的经典的时空观,那么,什么是旧的、经典的时空观呢?
1)同时是绝对的---两件事在同一参照系是同时发生的,则在另一个参照系也是同时的
Y
X
O
Y’
X’
O’
2)时间间隔的测量是绝对的
K’系
K系
在同一地点发生的同一过程
所经历的时间在不同参照系
测量是一样的。
3)空间间隔的测量是绝对的
K’系测得长度
K系测得长度
X’
Y’
X
Y
4)速度的变换
X
Y
X’
Y’
o’
o
此称伽利略速度变换
C
这些概念都是人们在低速条件下生活在头脑中
的反映。
时空的绝
对的观念!
根子:
X
X’
验证光速是否变化:迈克尔逊--莫雷实验
测得为:
测得为:
正于顺风与顶风骑自行车感觉风速不一样。
u
C
u
C
结论:任何方向的光速是相同的!!!
正是他对任何一个看来无可非议的
问题总要问一个为什么,如他对一米
就是一米,一秒就是一秒也要产生怀
疑,他说:“时间、空间人们都说弄清
了,不再研究,我从小就没有弄懂,
长大以后就继续究。”就研究出相对论。正是这样一人,1905年,年仅仅26岁的爱因斯坦提出了两条假设创建了狭义相对论(1916年又发表了广义相对论)。当然现在已不是什么假设,而是两条基本的原理。
是谁冲破了旧的传统的思想的束缚
呢!爱因斯坦(Albert Einstein 1879---
1955 )
对结果的解释