09相对论1
经典力学,相对论与量子论的关系
经典力学,相对论与量子论的关系经典力学、相对论和量子论是物理学中的三大理论体系，每个理论体系都有自己的适用范围和局限性。
它们之间的关系不仅仅是纯学科关系，更是哲学和科学方法论上的关系。
经典力学是描述大尺度物体运动的理论，其基础是牛顿力学。
通过牛顿定律，可以得出物体在受到力的作用下的加速度以及位置的变化。
经典力学认为物质是连续且具有确定的位置和速度，这种观点在纳米尺度下变得不再成立，因为粒子的行为变得不可预测。
相对论描述了高速物体运动的理论，由爱因斯坦提出。
相对论基于两个基本原理：光速不变原理和等效原理。
相对论中，时间和空间不是绝对的，而是与观察者的运动状态相关。
另外，相对论给出了质能的等价性方程E=mc²，揭示了质量能量的本质统一。
量子论则是描述微观物体运动的理论，其基础是量子力学。
量子力学的基本概念包括波粒二象性以及不确定性原理。
波粒二象性表明了电子、光子等粒子既是波又是粒子，存在于一个综合波函数的描述中，并且粒子运动的轨迹不是具体的，而是具有一定的概率分布。
不确定性原理则说明，测量某个量的精度越高，就会牺牲对另一个量的精度，不能同时得到完全确定的结果。
这三个理论体系之间的关系，可以通过以下几个角度来分析：1. 范畴分明三个理论体系适用的范围不同。
经典力学适用于尺度较大的物体，而相对论适用于高速运动的物体，量子力学适用于微观物体。
它们各自是不同层面上的物理现象的描述，不能用一个理论来解释另一个层面的物理现象。
2. 相互影响三个理论体系之间也存在相互影响。
相对论影响了经典力学的思想，引发了爱因斯坦场方程的提出。
量子力学则影响了相对论的思想，引发了弦理论和量子引力等新理论的涌现。
而经典力学则成为了相对论和量子力学的基础和桥梁，许多经典力学中的概念和方法都被引入到相对论和量子力学中。
3. 哲学思考三个理论体系是不同的哲学思考所导致的。
经典力学源于牛顿对于经验法则的总结，相对论则反映了爱因斯坦对于时间和空间的新的哲学思考，量子力学则涉及了粒子和波的关系等哲学问题。
例析力学中三种模型的比较
例析力学中三种模型的比较
力学是自然科学的一个分支，研究物体的运动和相互作用。
在力学中，物体的运动和相互作用可以通过不同的模型进行描述和解释。
下面将介绍力学中常见的三种模型，分别是牛顿力学、相对论和量子力学，并对它们进行比较。
1. 牛顿力学
牛顿力学是力学中最基础和最常用的模型。
它是基于牛顿三定律和牛顿万有引力定律建立的。
牛顿力学适用于低速和低能量情况下的物体运动，可以准确地描述物体在惯性参考系下的运动规律和相互作用。
2. 相对论
相对论是描述高速物体运动的模型。
相对论是基于狭义相对论和广义相对论建立的。
相对论中，时间和空间是相互关联的，光速是不变的常量。
相对论适用于高速和高能量情况下的物体运动，可以解释一些奇特的现象，例如狭义相对论中的钟慢效应和长度收缩效应，广义相对论中的引力弯曲效应和黑洞现象等。
3. 量子力学
量子力学是描述微观粒子行为的模型。
量子力学是基于波粒二象性和不确定性原理建立的。
量子力学中，粒子的位置和动量不能同时确定，而是存在概率分布。
量子力学适用于微观粒子的运动和相互作用，可以解释一些奇特的现象，例如量子纠缠和量子隧穿效应等。
综上所述，牛顿力学、相对论和量子力学各自适用于不同的物理
情况，可以帮助我们更好地理解自然界中的各种现象。
在实际应用中，我们需要根据具体问题选择合适的模型进行研究和分析。
09物理(1)力学复习
例5:一长l=0.40m的均匀木棒,质量M=1.00 kg,可绕水 平轴O在竖直平面内转动,开始时棒自然竖直地悬垂. 现有质量m=8g的子弹以v=200m/s的速率从A点射入棒 中,假定A点与O点的距离为a=3l/4,如图.求: (1)棒开始运动时的角速度; (2)棒的最大偏转角.
l v o
Pi mi vi 常矢量
i i
Fi 0, p 0
注：动量守恒可在某一方向上成立！
下页 5
2.动能定理、功能原理、机械能守恒定律.
系统的外力和内力作功总和等于系统动能的增量。
1 1 2 2 A Ae Ai E kb E ka mvb mva 2 2
L L0
3mvl 8.89 rad/s 4J
(2)取系统不变,因摆动过程中只有重力作功,利用机 械能守恒定律可求最大偏转角. 设棒从竖直位置开始的最大偏转角为
下页 20
则棒的质心上升的高度为: h 1 l 1 l cos 1 2 2 子弹上升的高度为: 3 3 h2 l l cos
θ
a
下页 19
解: (1)取子弹和棒为系统.碰撞前系统对轴的角动量 即为作匀速直线运动的子弹对轴的角动量 3 L0 lmv 碰撞后系统对轴的角动量为: 4 3 2 1 2 L J [m( l ) Ml ] 4 3 为子弹射入棒后二者开始共同运动的角速度. 由角动量守恒定律, 可得
2 vy u vy 1 2 u c 1 2 vx c 2 vz u v 1 2 z u c 1 2 vx c
27
vx u v x u 1 2 v x c
五. 狭义相对论时空观
1.同时性的相对性
爱因斯坦的五个伟大发明
爱因斯坦的五个伟大发明
爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家之一，他在物理学领域做出了许多开创性的发明和贡献。
以下是爱因斯坦的五个伟大发明：
1. 相对论
相对论是爱因斯坦最著名的发明之一。
这个理论解释了物体在高速运动中的行为和相互作用，以及引力如何影响物体的运动。
相对论的发明彻底改变了我们对时空和物质的理解，对现代物理学的发展产生了深远的影响。
2. 光电效应
爱因斯坦在1905年提出了光电效应的理论。
该理论认为光具有一定的粒子性质，称为光子。
他的理论解释了光如何与物质相互作用并释放出电子，从而打开了光电子学的大门，为研究电子、半导体和激光等现代技术奠定了基础。
3. 布朗运动
布朗运动是指微小颗粒在液体或气体中的随机运动。
爱因斯坦研究了这种运动的原因和特性，并提出了布朗运动的理论模型。
这个模型是现代统计力学的基础之一，对我们对物质世界的认识产生了重要影响。
4. 质能方程
质能方程是爱因斯坦最著名的公式之一：E=mc。
该公式表明质量和能量是等价的，可以相互转换。
这个公式的发明对核物理学、原子弹和核能的开发产生了深远的影响。
5. 波粒二象性
爱因斯坦的波粒二象性理论解释了光和物质的双重本质。
他认为光既可以像波一样传播，也可以像粒子一样表现。
这个理论对量子力学的发展和研究产生了重要影响，同时也对我们对世界的理解产生了深远的影响。
冬吴相对论第009讲——本期主题：贪嗔痴慢疑
冬吴相对论第009讲——本期主题：贪嗔痴慢疑播出时间：经济之声2008-11-29 18:30-19:00主讲人：吴伯凡主持人：梁冬参与整理：花火慧从卢溪下载：冬吴相对论-09.贪嗔痴慢疑.mp3梁冬：坐着打通经济生活任督二脉，大家好！欢迎收听今天的《冬吴相对论》，小弟的梁冬，而坐在对面的仍然是亘古不变的是《二十一世纪商业评论》主编吴伯凡。
吴伯凡：大家好！梁冬：伯凡你好！这两天我有一个朋友，说最近出版业非常发达，所以他准备出一本书，这位朋友想起来说这本书名字还是很耸人听闻的，听了之后我想跟你讲讲很有意思。
他说这本书的名字，他准备写叫“拯救乳房—贪嗔痴慢疑五毒如何影响一个女性的乳腺增生”。
我觉得这个话题离我们稍微远一点点，但是你想想看，我们今天毕竟是一个企业管理节目，实际上所谓的健康不仅仅是对人体而言，对于企业来说也是如此，但是坦白说，因为我知道你以前也研究过宗教，“贪嗔痴慢疑”到底是什么，你先给我们解释一下，然后我们再往下引申，谈一谈到底这个东西对企业和对人的身体有什么影响。
吴伯凡：“贪嗔痴慢疑”是佛教说的五毒，用我们现在的话说是侵害你身心健康的五毒。
梁冬：五种负面情绪。
吴伯凡：对。
“贪”就是在不限制自己欲望的边界，不断地……梁冬：多拿、多占、多要。
吴伯凡：对，没有界限、无节制。
“嗔”就是怨恨、分别，这是你的、这是我的，就是较真儿，“嗔”是一个口字，这边一个“真”。
梁冬：这叫较真，嘚嘚地较真。
“痴”呢？吴伯凡：就是说总是把自己的想法运用到别人身上去，“要是他跟我想的一样就好了”。
梁冬：对呀，“我都已经这么好了，凭什么你不对我这么好，我都帮你想了，我都帮你把早餐准备好了，凭什么你就不能帮我准备一次早餐呢”，诸如此类。
吴伯凡：对，这就是“痴”。
每一个人身上都有这五毒，但是在不同的阶段它是不一样的。
比如我们谈恋爱的时候，刚开始的状态是很美好的，关关雎鸠。
梁冬：纯粹是因为互相喜欢在一起。
吴伯凡：对，然后就是所谓的渐入佳境也是渐入恶境，因为一旦距离拉近了以后，就没有界限了，没有节制了，这些原来藏在内心里的毒就开始出来了。
浅析相对论的思想政治教育功能
课程论文学院：马克思主义学院专业：思想政治专业年级： 09 级姓名：陈树仙学号： 222009*********浅析相对论的思想政治教育功能姓名：陈树仙学号：222009********* 班级：09级思政一班【摘要】爱因斯坦的相对论中蕴含了很多哲学思想，比如马克思主义哲学中的物质概念，唯物辩证法的发展观和联系观等，这些哲学思想无论是对于教育客体还是教育主体来说，都具有较强的思想政治教育功能，比如要从实际出发，要用联系和发展的观点看问题等。
但是由于我知识浅薄，所以很多哲学思想都挖掘的没有那么透彻，所以在这里只是从思想政治教育功能的界定和相对论的基本内容、相对论的哲学思想等几个方面来肤浅的谈谈相对论的思想政治教育功能。
【关键词】相对论思想政治教育功能【正文】思想政治教育是在人类社会进入阶级社会后才产生的一项重要社会实践活动，它同社会的其他活动一道构成社会实践活动的系统，它也是一个教育客体主体化和教育主体客体化的过程。
而爱因斯坦的相对论作为一种社会意识，对思想政治教育这项活动的实施确实产生了一定的作用。
一、思想政治教育功能的界定和相对论的基本内容思想政治教育的功能简单的说就是指它的作用，但它的具体界定又是什么？（一）思想政治教育功能的界定所谓功能是指由若干要要素按照一定结构有机构成的系统在与特定的环境相互作用下产生的结果，它是表示系统与环境相互关系的范畴，体现的是系统与环境之间的输入与输出的交换关系，功能表示系统对环境的作用。
思想政治教育功能也是一个关系范畴，是指思想政治教育系统内部诸要素之间相互作用时产生的结果，表现为思想政治教育对社会发展和对人的发展所起的作用。
（二）相对论的基本内容相对论是研究时间和空间相对关系的物理学说，主要分为狭义相对论和广义相对论。
1905年，《论动体的电动力学》标志着侠义相对论的创立，它是现代物理学关于时间、空间与物质运动相联系的理论。
他有两个前提：（1）侠义相对性原理，物体运动状态的改变与任何所选任何一个参考系无关；（2）光速不变原理，对任何一个参考系而言，光速是不变的。
文献检索与利用_09前沿及视点选编
ds 2
dx02
dx12
dx
2 2
dx
2 3
( x0 ict)
(3)
可见，上述各式都是坐标微分的二次函数。 取自然单位制 c = 1 ，则（3）式可写为
ds2 dt2 dx12 dx22 dx32 (4)
以上各式都可以统一写成
ds2 g dxdx
(5)
其中 g 称为度规张量，它描述了弯曲空间
1
dr 2 kr
2
r 2d 2
r2
sin2
d 2 .
物理思想与数学基础 简介
一、广义相对论的基本内容
1、 引言
★狭义相对论没有解决的重大问题是什么？
（1）非惯性系问题；（2）引力场问题
2 、马赫原理
——物体的惯性是由宇宙中无数巨大天体对该物 体的作用产生的。非惯性系中的惯性力是物体对 产生加速度的反抗。
ds 2
dx02
dx12
dx
2 2
dx
2 3
( x0 ict)
(3)
可见，上述各式都是坐标微分的二次函数。 取自然单位制 c = 1 ，则（3）式可写为
ds2 dt2 dx12 dx22 dx32 (4)
以上各式都可以统一写成
ds2 g dxdx
(5)
其中 g 称为度规张量，它描述了弯曲空间
Fg mg
地球
fi mg
太空
引力与惯性力等效；
引力场与非惯性系加速场等效。
在任何引力场中的任一时空点， 人们总能够建立一个自由降落的消除 了引力场的局域惯性系，在这一参考 系中，狭义相对论所确立的物理规律 全部有效。
第09讲 数阵图(一)
第9讲 数阵图和幻方（一）爱因斯坦是举世文明的大科学家，以发明物理学上的相对论著称。
他在成名后，仍继续为德国的《法兰克福报》写稿，给读者提出一些数学问题。
下面是爱因斯坦做过的一道题目：如下图所示的几个圆的圆心是4个小的等腰三角形和3个大的等腰三角形的顶点，把数字1～9填入圆圈内，使这7个三角形中每个三角形顶点的数字之和都相等。
在神奇的数学王国中，有一类非常有趣的数学问题，它变化多端，引人入胜，奇妙无穷。
它就是数阵，一座真正的数字迷宫，它对喜欢探究数字规律的人有着极大的吸引力，以至有些人留连其中，用毕生的精力来研究它的变化，就连大数学家欧拉对它都有着浓厚的兴趣。
那么，到底什么是数阵呢？我们先观察下面两个图：左上图中有3个大圆，每个圆周上都有四个数字，有意思的是，每个圆周上的四个数字之和都等于13。
右上图就更有意思了，1～9九个数字被排成三行三列，每行的三个数字之和与每列的三个数字之和，以及每条对角线上的三个数字之和都等于15，不信你就算算。
上面两个图就是数阵图。
准确地说，数阵图是将一些数按照一定要求排列而成的某种图形，有时简称数阵。
要排出这样巧妙的数阵图，可不是一件容易的事情。
我们还是先从几个简单的例子开始。
把1～5这五个数分别填在左下图中的方格中，使得横行三数之和与竖列三数之和都等于9。
同学们可能会觉得这道题太容易了，七拼八凑就写出了右上图的答案，可是却搞不清其中的道理。
下面我们就一起来分析其中的道理，只有弄懂其中的道理，才可能解出复杂巧妙的数阵问题。
解：中间方格中的数很特殊，横行的三个数有它，竖列的三个数也有它，我们把它叫做“重叠数”。
也就是说，横行的三个数之和加上竖列的三个数之和，只有重叠数被加了两次，即重叠了一次，其余各数均被加了一次。
因为横行的三个数之和与竖列的三个数之和都等于9，所以 (1+2+3+4+5)+重叠数=9+9，重叠数=(9+9)-(1+2+3+4+5)=3。
重叠数求出来了，其余各数就好填了(见右上图)。
相对论动力学质点在相对论速度下的运动规律
相对论动力学质点在相对论速度下的运动规律相对论动力学是研究质点在相对论速度下的运动规律的一个重要分支。
相对论速度是指质点的速度接近光速时需采用相对论动力学理论进行描述和研究。
在相对论动力学中，质点的运动规律与经典牛顿力学存在明显差异，涉及到时间、空间、质量和能量等基本物理量的相对性。
1. 相对论速度下的时间膨胀根据爱因斯坦的相对论理论，当质点的速度接近光速时，会出现时间膨胀的现象。
相对论速度下的时间膨胀意味着质点在其自身时间缓慢流逝的情况下，观察者却感受到正常的时间流逝。
这是由于光速是相对论中的极限速度，当质点接近这一速度时，时间会变得相对较慢。
2. 相对论速度下的长度收缩相对论速度下的长度收缩是指质点在相对论速度下，其长度会相对于静止状态时的长度发生收缩。
这一现象被称为洛伦兹收缩。
根据洛伦兹收缩公式，当质点的速度接近光速时，其长度会发生明显的收缩，并且随着速度的增加，收缩效应越明显。
3. 质点的质量增加在相对论动力学中，质点的质量会随着其速度的增加而增加。
这一现象被称为质量增加效应。
质量增加效应是相对论速度下的一个重要物理现象，其表现为质点的动能与其速度之间的关系，在相对论速度下，质点的动能会变得更大，导致质量的增加。
4. 能量-动量关系在相对论动力学中，能量和动量之间存在着紧密的关系。
相对论速度下的质点能量与动量之间的关系由爱因斯坦的质能关系所描述。
根据质能关系，质点的能量与其质量、速度以及光速之间存在着复杂的数学关系。
总结起来，相对论动力学质点在相对论速度下的运动规律包括时间膨胀、长度收缩、质量增加以及能量-动量关系等。
这些规律的发现和理解对于理解宏观物质运动以及相对论物理学的发展具有重要的意义。
相对论动力学的研究不仅在理论物理学领域中起着重要作用，也在实际应用中得到了广泛的应用，例如粒子加速器等领域。
相对论动力学的研究将继续推动物理学的发展，并进一步拓展人类对于宇宙本质的认识。
相对论的重大意义 牛顿
相对论的重大意义牛顿
牛顿的相对论对科学界的发展具有重大意义。
在牛顿提出相对论之前，人们对于物质运动的理解一直局限于经典力学的框架中。
然而，牛顿的相对论颠覆了这个传统观念，为后来的相对论研究奠定了基础。
牛顿的相对论基于他对光的研究和实验，他发现光的传播速度是恒定不变的，与光源运动的速度无关。
这一观察结果打破了以往人们对于运动的认知，引发了牛顿对于相对论的深入思考。
牛顿的相对论为科学界带来了许多重要的突破。
首先，它推动了对于时间和空间的重新认识。
牛顿认为时间和空间是绝对的，与观察者的运动状态无关。
这一观点在当时引起了巨大的争议，但也为后来爱因斯坦的相对论提供了重要的启示。
牛顿的相对论揭示了物质之间的相互作用规律。
他提出了万有引力定律，指出物体之间的引力与它们的质量和距离成正比。
这一定律不仅解释了行星运动和地球上物体的自由落体现象，还为后来的引力理论提供了基础。
牛顿的相对论还为科学方法的发展做出了重要贡献。
他强调实验观测的重要性，并通过实验证明了自己的理论。
这种以实验为基础的科学方法成为了后来科学研究的范式，对整个科学界产生了深远的影响。
总的来说，牛顿的相对论对于科学的发展具有深远的意义。
它不仅为后来相对论的研究提供了基础，还推动了对时间、空间和物质之间相互作用规律的重新认识。
牛顿的相对论也为科学方法的发展树立了典范，为后来科学研究奠定了基础。
因此，牛顿的相对论被视为科学史上的重要里程碑，对于人类的认知和科学的进步产生了深远的影响。
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三,经典力学的时空观 时间和空间是彼此独立,互不相关, (1)时间和空间是彼此独立,互不相关,且独 立于物质和运动之外的某种东西. 立于物质和运动之外的某种东西. (2)两点间距或两事件时间间隔的测量在任何 惯性系中一样. 惯性系中一样. "绝对空间,就其本性而言,与外界任何事物 绝对空间, 绝对空间 就其本性而言, 无关,而永远是相同的和不动的. 无关,而永远是相同的和不动的." 绝对的,纯粹的,数学的时间, "绝对的,纯粹的,数学的时间,就其本身和 本性来说, 本性来说,均匀地流逝着而与任何外在的情况无 关." ——《自然哲学的数学原理》 《自然哲学的数学原理》 这一点,也符合现在的认识.正如一个人, 这一点,也符合现在的认识.正如一个人, 看到自己的表走了一分钟, 看到自己的表走了一分钟,就认为世界上所有的 表都走了一分钟,不论这些表处在何种状态. 表都走了一分钟,不论这些表处在何种状态.
一,历史的回顾 远古时代: ___"天圆如帐盖 地方如棋局" 远古时代: ___"天圆如帐盖,地方如棋局" 天圆如帐盖,
"方属地,圆属天,天圆地方" 方属地,圆属天,天圆地方" 天似穹庐,笼罩四野" "天似穹庐,笼罩四野" 大地在乌龟背上" "大地在乌龟背上" 这里,空间方向是绝对的 上就是上,下就是下, 是绝对的, 这里,空间方向是绝对的,上就是上,下就是下, 东西南北也是绝对的. 东西南北也是绝对的. 亚里士多德时代: 认为地球球心是宇宙中心, 亚里士多德时代:——认为地球球心是宇宙中心, 宇宙由七个同心球壳组成(中国认为是九个)月亮, 宇宙由七个同心球壳组成(中国认为是九个)月亮,太 行星和恒星分别处在不同的球壳上,它们都作完美 阳,行星和恒星分别处在不同的球壳上,它们都作完美 的圆运动.把空间分为月上和月下.如太阳, 的圆运动.把空间分为月上和月下.如太阳,星星的天 上 然位置在天球上, 然位置在天球上,地面附近物体的天然位 置在地心, 置在地心,物体之所以运动是因为它们没 上 地 有达到自己的天然位置...... 有达到自己的天然位置...... 上
y′ y y′ u u
S′ S′
y′ u
S′
P(x,y,z,t)
( x' , y' , z' , t' )
z′
o'
o
ut
z z′ z′
o'
o'
x′
x′x x′
y
ut
o
S′
y′ u
P(x,y,z,t)
( x' , y' , z' , t' )
z
x' = y' = z' = t' =
z′
x ut y z t
S : F m a F = ma S′ : F′ m′ a′ F′ = m′a′
对于不同的惯性系,力学的基本规律 对于不同的惯性系,力学的基本规律——牛 牛 顿定律具有相同的形式. 顿定律具有相同的形式. 在任何惯性系中观察, 在任何惯性系中观察,同一力学现象将按相 同的形式发生和演变. 同的形式发生和演变. ——力学的相对性原理(牛顿相对性原理) 力学的相对性原理( 力学的相对性原理 牛顿相对性原理)
上
这里,空间位置是绝对的,方向是相对的. 这里,空间位置是绝对的,方向是相对的. 哥白尼否定了地心说, 牛顿时代 —— 哥白尼否定了地心说,建立 了日心说;伽利略提出了相对性原理; 了日心说;伽利略提出了相对性原理;牛顿打破 了月上,月下的界限, 了月上,月下的界限,认为苹果落地和月亮运行 都服从统一的万有引力定律,宇宙没有中心,牛 都服从统一的万有引力定律,宇宙没有中心, 顿方程中没有宇宙中心这一项. 顿方程中没有宇宙中心这一项. 以牛顿为代表的经典时空观认为,时间和空 以牛顿为代表的经典时空观认为, 间彼此独立互不关联, 间彼此独立互不关联,它们与物质的存在和物质 的运动也没有关系. 的运动也没有关系.物质的存在和运动不会影响 时间和空间的结构. 时间和空间的结构.时间独立于空间和物质而均 匀流逝,而空间则是一成不变的. 匀流逝,而空间则是一成不变的.
c=
ε
0
1
= ≈ 2 .99 × 10 8 ( ms 1 )
0
ε0,,0 是电磁学常量,与参考系无关,因而 c 也 是电磁学常量,与参考系无关, 应与参考系无关. 应与参考系无关. 电磁规律和伽氏变换矛盾! 电磁规律和伽氏变换矛盾!
如果牛顿的绝对时空的概念崩溃了, 如果牛顿的绝对时空的概念崩溃了,牛顿物 理学定律的整个大厦就会倾覆.幸运的是, 理学定律的整个大厦就会倾覆.幸运的是,几年 过去了,几十年过去了,两百年过去了, 过去了,几十年过去了,两百年过去了,牛顿的 概念基础依然牢固地屹立着.从行星天地到电的 概念基础依然牢固地屹立着. 王国到热的世界, 王国到热的世界,它赢得了一个又一个的科学胜 这个基础没有露出丝毫破裂的迹象——不过, 不过, 利.这个基础没有露出丝毫破裂的迹象 不过 到了1881年,情况不同了.这一年,迈克尔逊 到了 年 情况不同了.这一年, 开始测量光的传播. (Albert Michelson)开始测量光的传播. 开始测量光的传播 1881年,28岁的美国青年迈克尔逊通过实验 年 岁的美国青年迈克尔逊 岁的美国青年迈克尔逊通过实验 证实光速与参考系的选取无关. 证实光速与参考系的选取无关.1887年,迈克尔 年 逊与化学家莫雷 莫雷( 合作, 逊与化学家莫雷(Edward Morley )合作,以更 高的精度证实了同样的结果. 高的精度证实了同样的结果.
相对论和量子论产生的历史背景 十九世纪末期, 十九世纪末期,物理学理论在当时看来已 发展到完善的阶段.一切物体的机械运动, 发展到完善的阶段.一切物体的机械运动,都严 格地,准确地服从牛顿力学的规律;所有电磁现 牛顿力学的规律 格地,准确地服从牛顿力学的规律;所有电磁现 的规律被总结为麦克斯韦方程组 光的现象有 麦克斯韦方程组; 象的规律被总结为麦克斯韦方程组;光的现象有 光的波动理论 最后也归结为麦克斯韦方程 波动理论, 麦克斯韦方程; 光的波动理论,最后也归结为麦克斯韦方程;热 现象理论有完整的热力学以及统计物理学 热力学以及统计物理学. 现象理论有完整的热力学以及统计物理学.面对 如此硕果,不少人认为, 如此硕果,不少人认为,物理现象的基本规律已 被完全揭示,物理学大厦已经建成, 被完全揭示,物理学大厦已经建成,今后的工作 只是把这些基本规律应用到各种具体问题上, 只是把这些基本规律应用到各种具体问题上,进 行一些测量和计算而已. 行一些测量和计算而已. 正当科学家们踌躇满志,洋洋自得之时, 正当科学家们踌躇满志,洋洋自得之时,一 些新的物理现象陆续被发现 陆续被发现, 光速的相对性问 些新的物理现象陆续被发现,如光速的相对性问
o'
x x′
x = x '+ ut y = y ' "当然成立" 当然成立" 显而易见" z = z ' "显而易见" 无须证明" t = t ' "无须证明"
( 1. 伽利略坐标变换: 大量观察结果的综合) 伽利略坐标变换: 大量观察结果的综合)
相对论恰恰是从这些结论上突破了牛顿力学. 相对论恰恰是从这些结论上突破了牛顿力学.
2. 伽利略速度变换
υ ′y = υ y ′ υz =υz
υ′ = υx u x
合并
υ′ =υ u
速度是相对的
3. 伽利略加速度变换
a′ = a
(同一质点的加速度在不同惯性系中测得的结果 一样) 一样) 一般地,牛顿定律对任何惯性系都成立. 一般地,牛顿定律对任何惯性系都成立.
§6-2 爱因斯坦相对性原理和光速不变 一,经典时空观的困难 由速度变换公式υ 由速度变换公式 x = υx+ u ,设在 S 系测得 的光速为 c,在 S系测得的光速为 (均为真空 , 系测得的光速为c ),按合成公式 按合成公式: 中),按合成公式: c = c + u 按照麦克斯韦电磁理论, 按照麦世 纪 的 哥 白 尼
§6-1 牛顿相对性原理和伽里略变换 对时间和空间的看法. 时空观 ——对时间和空间的看法. 对时间和空间的看法
即对时间和空间的物理性质的认识. 即对时间和空间的物理性质的认识.如时间和空间 它们与物质及物质运动有无关系? 相互之间有无关系 ? 它们与物质及物质运动有无关系? 等等. 等等.
爱因斯坦
(Albert Einstein) ) (1879 ---- 1955) )
美籍 德国人
1921年获诺 年获诺 贝尔物理奖
美国时代周刊 1999年12月26 年 月 日评选出20世 日评选出 世 纪的世纪人物 ——爱因斯坦 爱因斯坦
阿 尔 伯 特
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爱 因 斯 坦
现 代 时 空 的 创 始 人
第六章 狭义相对论
(Special Relativity) ) §6-1 牛顿相对性原理和伽里略变换 §6-2 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理 §6-3 同时性的相对性和时间延缓 §6-4 长度缩短 §6-5 洛仑兹变换 自学了解) §6-6 相对论速度变换(自学了解) §6-7 相对论质量 力和加速度的关系(自学了解) §6-8 力和加速度的关系(自学了解) §6-9 相对论动能 §6-10 相对论能量 §6-11 相对论动量 — 能量变换 自学了解) §6-12 相对论中力的变换(自学了解)
集中体现了经典的时空观) 四,伽利略变换 (集中体现了经典的时空观) 如图. 两惯性系 S(o-xyz) 和 S(o - xyz) ,如图. S 和 S校对了各自的钟和尺. u = u i 校对了各自的钟和尺.
o点和 点重合时开始计时,从 S 与 S系测 点和o点重合时开始计时, 点和 得某时刻在空间某点 P 发生了一物理事件的时空 坐标分别为 ( x , y , z , t ) 和( x, y, z, t ). .