相对论与量子论
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。
高二历史相对论与量子论试题答案及解析
高二历史相对论与量子论试题答案及解析1.爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系，比较正确的说法是（）A．前者完全否定了后者B．前者发展了后者C．前者发展和概括了后者D．前者融化了后者【答案】C【解析】本题主要考查学生运用所学知识解决问题的能力。
尊重材料是做对历史题目的唯一秘籍。
而通过材料不难发现，爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系不是否定与否定的关系，而是继承和发展的关系，二者看上去是矛盾的，但是二者研究的领域不同，所以并不矛盾。
所以比较正确的说法是前者发展和概括了后者。
【考点】近代科学技术·经典力学·爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系2.牛顿：“我之所以比别人看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上。
”20世纪初“站在”牛顿肩膀上观察时空，且比他“看得更远”的科学巨人是 ()A．门捷列夫B．达尔文C．诺贝尔D．爱因斯坦【答案】D【解析】本题主要考查学生阅读材料，抓住关键信息及知识的运用能力，解题时注意题干中的时间限制“20世纪初”，站在“牛顿肩膀”上，而且是“观察时空”，由此联系已学知识可知只能是爱因斯坦。
因为他在经典力学基础上进一步发展了牛顿力学体系，提出相对论。
故选D。
【考点】近代科学技术·经典力学·爱因斯坦3.激光是20世纪以，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一项重大成就，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”等。
这一发明主要与谁的科学理论有关A．伽利略B．牛顿C．法拉第D．爱因斯坦【答案】D【解析】1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论“光与物质相互作用”，成为激光发明的理论基础。
这是其对物理学的重要贡献之一，故选D。
【考点】近代科学技术••经典力学•爱因斯坦。
4.某一理论“使人们的认识由低速领域扩大到高速领域，由宏观领域延伸到宇宙领域，人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖”这一理论指的是A．牛顿的经典力学B．达尔文的进化论C．爱因斯坦的相对论D．普朗克的量子论【答案】C【解析】本题主要考查学生准确解读材料信息的能力，材料中文字“使人们的认识由低速领域扩大到高速领域，由宏观领域延伸到宇宙领域，人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖”描述的是爱因斯坦相对论的特征和作用，所以答案选C，A B D三项理论的特征与上述题意特征不符。
相对论与量子力学之间的矛盾
第二,时间地膨胀,对于运动地物体,物体运动地速度越快,时间就走地越慢.第三尺度地缩短,一个刚性杆在运动地时候长度是缩短地,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量地物体地极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量地物体永远不可能超过光速,只能无限地接近.第五,在万有引力场附近地空间是弯曲地,第七∧.就是著名地爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速地平方.也就是广意地质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有地能量可以被看作是他地质量,运动地物体地质量要大过它静止地时候地质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面地质能方程换算成物体地质量,只不过一般地情况下我们宏观世界运动地物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量地变化而已尽而推导下去,会发现当物体地速度很大了地时候质量地增加就会越来越大,当快接近光速地时候质量几乎是无限大,想要让无限大地质量继续加速你需要地推动力就是无限大,所以才有了第五个结论地光速是物体地速度极限.应该把这个推导过程给你写上地,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接地语言来说相对论地结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金地话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们地生活经验也好,还是课本上地教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速地状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说地光速不变,时间膨胀,空间尺度地压缩,等等都是事实.只是因为我们地速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论地关系吧!因为我们最开始学地先是经典力学,后来才知道地相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律地真理,而经典力学只是相对论地近似而已,在一般地低速情况下还适用,举了例子,一个地物体假如你推了他一把他以地速度前进那么他所具有地动能^ 焦耳他具有了焦耳地动能这个时候由于他地运动而具有地能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量焦耳代入爱因斯坦质能方程中去*^ *^ 我用计算机算了一下质量增加,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,按照经典力学地理解物体运动不运动质量都一样,而由于运动而多出来地这根本不考虑,如果加上这点点质量就叫考虑相对论效应了.再说量子力学吧!量子力学是一们真正研究原子内部规律地学科,研究地对象是微观尺度地问题,是一门很难学地学科，也是一门超级枯燥地学科,一方面由于我们从一出生开始对于宏观世界规律地惯性，导致了我们经常不觉就把我门从宏观世界总结地规律和经验代入到了微观世界中去，另一方面学习量子力学需要相当好地高等数学基础,他地最基本理论叫"测不准原理",也就是说在微观世界地测不准,拿电子来做例子,他在高速围绕原子核旋转地时候,无论你用什么方法都不可能既同时得到他在某一时刻所在地位置,和他这一时刻地速度地.这个世界上地所有物质其实都是有波和粒两个性质地,只不过宏观物体地波性质很弱,粒子性很强,而微观物体特别是电子,波动性非常大,在很多地情况下,他是被当作有波来看待地,波特有地性质就是衍射,所以不能确定它地具体位置,用宏观世界地经验和相对论都描述不了这原子内部地规律,所以才有地量子力学这个学科.文档收集自网络，仅用于个人学习相对论是描述超大尺度空间地规律,而量子力学是描述原子内部超级小空间地规律,而两种理论格格不入.所以到目前为止理论物理学领域地最大一个攻关就是找一种理论能把这两种规律统一起来,霍金管这种尚未诞生地理论叫"量子引力论".文档收集自网络，仅用于个人学习在量子力学中，物质都有波粒二象性地属性.有一个利用“电子物质波干涉”形成干涉条纹地实验证明了这一点.在用量子力学对实验进行解释时，说电子以波地形式传播，在到达接收屏地时候，瞬间塌缩为一个粒子.不论波地范围有多远，哪怕有几光年.这就引发出了一个矛盾，就是看上去好像波地坍塌速度超过了光速，相对论否定任何物质地运动速度能超过光速.但是事实上，近代物理观点认为，这两种现象并不存在矛盾.因为电子波地塌缩过程并不存在物质运动.你要知道，相速度是可以大于光速地，德布罗意波（也就是物质波）地相速度就大于光速.在一个电光源地映照下，一个哪怕运动很慢地物体，只要投影范围比较广，影子地速度就可以超过光速，甚至可以远超光速.但是，影子和光斑地“运动”不传递信息和能量.所以信息地极限速度还是光速.这上面地说明是旧时认为地矛盾之一，但其实是佯谬（伪装地矛盾）.第二，相对论时空学中用世界线描述事件与时空.比如一个粒子做匀速直线运动，它地世界线就是一条直线（空间线与时间线地合成），但是，这就假定了粒子具有确定地轨迹，这就是说粒子可以有确定地存在位置和速度，这也与量子力学格格不入，因为根据量子力学地测不准原理，位置与动量不可能同时准确地测定，这也是一个矛盾.但如果把相对论当成近似理论倒也可以解决这个矛盾，但这就需要修改相对论.类似地还有由量子力学推导出地平行宇宙论（但这个在我看来漏洞很多，所以不加赘述）.文档收集自网络，仅用于个人学习现在，我总结一下相对论和量子力学地四大分歧：.偶然地作用.相对论认为：偶然不存在，一切现象都是决定性地.这从上面粒子轨迹地例子就可以看出.量子力学认为偶然无处不在.根据现在所有地信息也不能推倒出绝对地未来（注意这个未来并不单纯指人类地行为未来）文档收集自网络，仅用于个人学习.时空地结构.相对论认为时空是活跃地，可弯曲地，程度由物质地分布决定.但量子力学认为时空是静止和平坦地，不受物质地影响.文档收集自网络，仅用于个人学习.引力.相对论认为，引力是有时空弯曲造成地效应，但量子力学认为引力是时空中地粒子交换..真空地能量.相对论认为真空中没有能量，但量子力学认为真空中充满了巨大乃至无限地能量.注意，上面四点就是主流地两个理论地分歧.但要注意，这是分歧，不一定是矛盾，因为不排除有理论可以合理解释这几种分歧. 文档收集自网络，仅用于个人学习。
高三历史相对论与量子论试题答案及解析
高三历史相对论与量子论试题答案及解析1. 1922年12月，一部名为《爱之光》的剧本基本剧情是：一位科学博士以前认为，时间先生和空间小姐毫无联系、相对独立，所以在科学研究中遇到许多无法克服的困难。
一天，光之神给他带来了重要灵感。
最后，科学博士摘下了他的“有色眼镜”，明白了时间先生和空间小姐的本质联系。
该剧情反映的科学成就A．说明了物体的颜色形成原理，奠定近代光谱学的基础B．是人类对自然界认识上的第一次理论大综合C．成为天文学上的基础定律，可以解释潮汐现象D．是原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础【答案】D【解析】本题主要考查学生对材料的理解能力。
根据材料的描述可知，这段材料描述的理论是爱因斯坦的相对论，根据所学知识可知，相对论是原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。
所以答案选D。
【考点】现代科学技术·相对论和量子论·相对论的影响2.学者认为科学理论的发展是一种累积式的发展，即既不抛弃旧理论，并将其归化入更全面的理论当中。
与此观点相符的是A．地心说与日心说B．相对论与量子论C．经典力学与相对论D．神创说与进化论【答案】C【解析】本题考查获取材料信息、调用所学知识的能力，地心说与日心说是互相矛盾的学说，与题意“不抛弃旧理论”不符，故A项错误；相对论与量子论是现代物理学的两大支柱，与题意“将其归化入更全面的理论当中”不符，故B项错误；相对论继承发展的牛顿力学，并把其概括在相对论之中，故C项正确；神创说与进化论也是互相矛盾的学说，与题意“不抛弃旧理论”不符，故D项错误。
【考点】近代科学技术·经典力学·牛顿力学体系；现代科学技术·相对论和量子论·相对论3.瑞典皇家学会会长汤姆逊评价说：“爱因斯坦的相对论——不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想。
”这里的“新的科学思想”是指()A．系统合理地说明了自然界的变化规律B．揭示了热辐射过程中能量分布的规律C．彻底摧毁了天主教神学的理论基础D．提出了新的时空观、运动观和物质观【答案】D【解析】本题考查相对论的意义，解题思路是在四个选项中找到属于相对论本质内涵的选项，D 正确。
量子力学中的相对论及相对论量子力学
量子力学中的相对论及相对论量子力学量子力学是一门研究微观粒子及其相互作用的物理学科，而相对论则是描述高速运动物体的物理学理论。
两者在物理学领域各自具有重要地位，然而，当我们试图将它们结合起来时，就涉及到了相对论量子力学的概念。
在狭义相对论中，爱因斯坦提出了闻名世界的相对论，它改变了我们对时间和空间的认识。
根据相对论的理论，光速是宇宙中唯一恒定不变的速度。
这意味着对于运动物体，时间会因速度的增加而减慢，长度会因速度的增加而缩短。
而传统的量子力学并没有考虑到这些相对论的效应。
为了解决这个问题，相对论量子力学应运而生。
相对论量子力学的核心概念是量子场论，它将量子力学和相对论结合在一起。
根据量子场论，物质和能量并不是以粒子的形式存在，而是以场的形式存在。
这意味着微观粒子不再是离散的实体，而是通过场的激发来相互作用。
在相对论量子力学中，基本粒子如电子和夸克被视为场的激发。
这些粒子的运动和相互作用则通过场的量子化描述。
这种描述方式兼顾了量子力学的统计特征和相对论的时空效应，使得我们能够描述高速粒子的行为。
相对论量子力学的核心数学工具是量子场的方程，其中最著名的是狄拉克方程。
狄拉克方程是描述自旋为1/2的粒子的波函数演化的方程。
它也是第一个成功地结合了相对论和量子力学的方程。
在相对论量子力学的框架下，我们可以更好地理解粒子的产生和湮灭。
由于量子场的特性，粒子的产生和湮灭是一个连续的过程。
这与传统的量子力学中的粒子数守恒不同。
相对论量子力学引入了费曼图这一重要的工具，可以用于计算粒子的散射和相互作用过程。
尽管相对论量子力学为我们提供了一种整合量子力学和相对论的理论框架，但它并不是最终的答案。
近年来，科学家们一直在努力发展量子场论的扩展版本 - 量子电动力学和量子色动力学，以及努力开发统一描述所有基本相互作用的理论，如超弦理论。
相对论量子力学是理论物理学领域的重要研究方向，它帮助我们更好地理解微观世界中的现象。
通过量子场论的数学方法，我们能够描述高能物理实验中观测到的现象，并进一步探索宇宙的奥秘。
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论
爱因斯坦相对论和量子论都是现代物理学中的主要理论之一，它们分别从不同的角度解释了自然界的奥秘。
下面我将简要介绍这两个理论。
爱因斯坦相对论是理论物理学的基础之一，它不仅改变了我们对时间与空间的看法，也开创了现代物理学的新纪元。
相对论中，时间和空间的观念都被重新定义，它们不再是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。
相对论中的另一个重要概念就是质量与能量之间的等效性，即著名的质能定理E=mc²。
这个定理表明了质量与能量之间的转化关系，是核能与量子力学领域的重要基础。
量子力学是揭示微观世界奥秘的重要理论，其主要研究对象是微观粒子和其运动状态。
与爱因斯坦相对论相比，量子力学更关注的是粒子之间的相互作用和关系，无论是原子层面的相互作用，还是与光子之间的相互作用，量子力学都可以进行全面的描述。
在量子物理学中，有些奇特的现象颠覆了我们对经典物理学的认识，比如薛定谔方程、波粒二象性和超越奇点等等。
尽管相对论和量子力学都是物理学中非常重要的理论，但它们之间的不兼容性却给科学家们带来挑战。
两个最重要的理论之一不能同时解释同一个物理系统的行为，这意味着我们需要一种新的理论，在解释天体物理学、基本物理学和数学物理等方面发挥作用。
总的来说，爱因斯坦相对论和量子力学是现代物理学中的两个核心理论，它们分别从物理学的不同角度探讨了自然现象。
这两个理论的不兼容性表明物理学仍有许多秘密等待揭示，并且我们需要更多的基础研究来完善这些理论。
相对论与量子力学的矛盾问题
论多维空间中量子力学与相对论的矛盾问题阿尔伯特·爱因斯坦一生发现了很多东西，最重要的是提出了量子力学和广义的相对论。
广义相对论代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平，在天体物理学中有着非常重要的应用，还提出了引力和引力波的存在，是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。
并且它是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。
量子力学是研究原子和次原子等“量子领域”的运动规律的物理学分支学科，基本原理包括量子态的概念，运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。
与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。
不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，或者说怎样理解这两大理论的统一？这个矛盾问题在科学家们提出的多维空间里有了解释。
首先我们先来了解一下我们的多维空间。
"维"是一种度量，在三维空间坐标上，加上时间，时空互相联系，就构成四维时空。
现在科学家的理论认为整个宇宙是十一维的，只是人类的理解只能理解到三维。
零维是点，一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。
在这个四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势，从四维上的某一点分出无限多的时间线，构成了五维空间。
五维空间上两条时间线如同二维空间（如报纸上的两个对角点）不能直接到达，而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。
五维空间也可以弯曲，产生了六维空间，在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。
七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束，所有空间维，所有时间维上的所有可能性，以及在任意两点直接到达的可行性。
五维空间是某一点产生无限个发展趋势，七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。
，八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙，这些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常数，或许有没有万有引力也说不定，不同的光速。
九维空间则是八维空间的弯曲，在八维空间中，不到直接在各个宇宙中到达不同的两点，而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。
量子论和相对论
量子论和相对论
1、爱因斯坦的相对论
提出：
1905年提出“狭义相对论”;1916年提出“广义相对论”，通称相对论。
内容：
两个基本原理是相对性原理和光速不变原理，认为时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化。
意义：
①创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。
②打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辨证地看待世界的途径。
③是物理学领域最伟大的革命，相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
2、量子论
提出：
1900年普朗克(德国)提出“量子假说”;1905年爱因斯坦提出了光的量子理论;丹麦的玻尔提出了原子的量子理论。
意义：
量子论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一;使人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界;在量子论基础上发展起
来的量子力学，极大地促进了原子核物理学等科学的发展，人类从此进入了核能时代。
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这两朵著名的乌云，分别指的是经典物理在光以太和麦克斯韦－ 玻尔兹曼能量均分学说上遇到的难题，也就是指在迈克尔逊－莫 雷实验和黑体辐射研究中的困境。
经典物理学的困难—两朵乌云
经典物理学的困难 Michelson–Morley实验否定了“以太”的存在. 黑体辐射的实验结果与基于经典统计理论中能量均 分假说导致的结论不相符合. 一旦深入到分子、原子领域，一些实验事实和经典 理论发生矛盾或无法理解。
逆变换
x x '+ u t ' y y' z z' t t'
结论：
在两个惯性系中
a a '
速度变换
vx ' vx u vy ' vy vz ' vz
加速度变换
a x ' a x a y ' a y a z ' a z
力学相对性原理
力学现象对一切惯性系来说都具有相同的形式 牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变
去”)时空点的影响,而这
x 个“现在”的时空点也 可能影响所有在上方的
光锥内的时空点(“未
来”).
在光锥外的时空点(“其
解答 阿呆所处的参考系不是惯性参考系！ 否则，阿呆回不来！ 1971年铯原子钟模拟实验完成，证实了 广义相对论效应.
时空图与因果关系
以(x, y, z, ct)为四个坐标轴，构成四维时空. 其中每个点称为世界点 两个世界点之间的距离称为时空间隔
d s 2 ( c d t ) 2 d x 2 d y 2 d z 2
间间隔，与在另一惯性系中观察（为发生在两个地点 的两个事件）的时间间隔的关系.
=0=
0 1 2
结论:原时最短
Lorentz变换的结论
双生子佯谬(twin paradox) 阿呆和阿瓜是双胞胎,阿呆坐宇宙飞船
以接近光速到太空旅行,多年后回地球,却 赫然发现阿瓜比自己年老许多,可是根据 狭义相对论,阿瓜也应该发现阿呆比自己 老许多,究竟出了什么问题?
相对论与量子论 Relativity &
Quantum Theory
经典物理学的成就
经典物理学的成就
1875年，德国基尔有一位名叫马克斯· 普朗克的年轻人犹豫不决，不知道这辈子 究竟是该从事数学还是该从事物理学。人 们由衷地劝他不要选择物理学，因为物理 学的重大问题都已得到解决。他们斩钉截 铁地告诉他，下个世纪将是个巩固和提高 的世纪，不是个革命的世纪。
相对性原理 一切物理规律在任何惯性系中形式相同.
光速不变原理: 在任何惯性系中，光在真空中的速率都相同.
Einstein 的相对性原理是力学相对性原理的发展
一切物理规律
力学规律
Lorentz变换(transformation)
为什么是线性关系?
对称性
Lorentz变换(transformation)
Laplace 拉普拉斯(1749-1827，法国天文学家、数学 家): 给定了方程和初始条件，宇宙的一切都是可以预测的.
经典物理学的困难—两朵乌云
经典物理学的困难
１９００年４月２７日，伦敦的皇家研究所，举行了一场重要的 科学报告会。开尔文男爵的演讲《在热和光动力理论上空的１９ 世纪乌云》。７６岁的开尔文爵士以其特有的爱尔兰口音激动地 作着结论:
四维时空正交变换称为广义Lorentz变换，改变时间 间隔和空间间隔，但是不改变时空间隔.
ds 2 0 tim e-like
ds 2 0 light-like
ds 2 0 space-like
时空图与因果关系
t
每个“现在/这里”的 时空点都有一个光锥,这
y
个时空点可能受到所有 下方光锥内时空点(“过
Lorentz变换(transformation)
前提条件:OO’重合时，t=t’=0, 时钟校对好 空间P点在S系中t时刻发生物理事件 ？？为什么把问题弄复杂了？
Lorentz变 换
x x u t
y z
y z
t
t
u c2
x
引入:uc
1 12
Lorentz变换的结论
同时的相对性 在 S’ 系中不同地点同时发生的两事件，在 S 系中这
S系： F,m ,a Fm a S'系 ： F',m ',a' F'm 'a'
经典力学的绝对时空观 对于不同空间地点不同时刻发生的事件
r2r2r12r'2r'12r'2 r 2 r '2
tt2t1 t'2t'1 t'
t t '
狭义相对论的基本假设
麦克斯韦方程组不服从伽利略变换 爱因斯坦的狭义相对论基本假设
Galilean变换
问题 同样的现象对于不同的观察者会如何表现？ 同样的现象在不同的坐标系中如何描述？ 原则 物理规律与参照系无关.
Physics independent of coordinates.
rr'roo#39; x u t y ' y z ' z t ' t
两个事件不是同时发生的. 在 S’ 系中相同地点同时发生的两事件，在 S 系中这
两个事件还是同时发生的. 低速空间“同时性”与参照系无关!
长度缩短效应 方法:在某一参照系中测棒的长度棒，就要测量它的
两端点在同一时刻的位置之间的距离
l l0 1(v/c)2
结论：原长最长
Lorentz变换的结论
时间膨胀 在某惯性系中，同一地点先后发生的两个事件的时
以后物理学家的工作就是把一些数据小 数点后面多添加几位。
经典物理学的成就
经典物理学的成就 牛顿力学——支配天体和力学对象的运动; 杨氏双缝实验——确定了光的波动性； Maxwell方程组的建立——把光和电磁现象建立在牢 固的基础上；
统计力学的建立——将个体规律与集体规律联系在 一起. 乐观情绪笼罩整个物理学界
为什么原子不坍塌; 光谱线为什么是分立的； 钠蒸汽为什么会发射黄光，即有标志谱线； 重核会发生α衰变… …
经典物理学的困难
经典物理学的困难
狭义相对论 及其基本结论
狭爱 义因 相斯 对坦 论 论 文年
的
1905 .
Galilean相对性原理
Galilean相对性原理 The laws of mechanics must be the same in all inertial frames of reference.