浅谈相对性光速不变原理
电动力学论文
题 目 浅谈相对性与光速不变原理
学生姓名 肖 梅
专业名称 物理学
指导教师 王参军
2009 年 12 月 21日
浅谈相对性与光速不变原理
摘要：本文简单介绍了相对论的基本原理之一——光速不变原理。迈克尔逊-莫雷实验（1887年），是测量光速沿不同方向的差异的主要实验，本文就此实验展开讨论。解释了光速不变性和旧时空观的一些矛盾，加深了对光速不变性的解释。
关键字：相对性，光速不变。
著名的迈克尔逊-莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参照系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是光速不变原理。
迈克尔逊-莫雷实验得出光与参照系无关的结论，是这样吗？迈克尔逊-莫雷实验否定以太学说，能同时得出光与参照系无关的结论吗？
实验内容： 将干涉仪固定在地球上，且使其两臂长度相等，均为L 。设想以太相对太阳固定，则干涉仪将以地球绕太阳公转的速率通过以太运动。设地球相对以太的速度方向为自左向右。光源S 发出的光,经半反射镜分成两相干光束,到达T 处发生干涉。
计算两束到达T 处的时间差：
设光束1从G 到1M 的往返时间为1t ，则
122
211L L L t v c v c v c c =+=?+--
设光束2从G 到2M 的往返时间为2t ，由于以太正以速度v 垂直于光路漂移，根
22L t c =
。 两束光到达望远镜T 的时差为
222122
223221211121L L v v Lv t t t v c c c c c c ???? ??????=-=≈+-+?=?? ? ?????-?? ?
如果将整个装置转动90可得2
"3Lv t c
?=-，设转动过程中干涉条纹移动数目为N ?。
()'
2
2c 2t t Lv N c λλ?-??===光程差波长 将实验数据及v ，c 的値代入，可得0.4N ?=。
由上式可知，干涉条纹应该移动0.4个左右，而实验观察到的上线仅为0.01个。
无论经典力学速度合成定律或相对论速度合成定律，虽然速度值有所不同，但速度合成定律中速度合成指的是：物体对某参照系有一速度，某参照系又相对于另一参照系以某一速度运动，求物体相对于另一参照系的速度值。
相对性原理指的是：不能用任何实验，包括电磁学实验和光学实验，来证明一个物体是在静止或是在做匀速直线运动。就是说，一个物体运动或与否对在物体上所做的实验没有影响，物体运动与否对在此物体上的物体的速度值没有影响。
相对性原理中指出我们不能用光学实验证明一个物体运动与否。物体的运动与否对光学实验没有影响，物体的运动与否对光速没有影响。那么这里的对光速没有影响是不是，就是光速不变原理呢？迈克尔逊-莫雷实验得出的结果，说明地球的运动对光速并没有影响，这里指的是相对性原理中的物体的运动对光速没有影响呢？还是指光速不变原理中的光速不变呢？
在系统内（例如飞船），不能做任何实验来证明一个物体是静止或是在做匀速直线运动：同时，选择不同的参照系物体有不同的速度值。
在系统内不能用任何实验来证明一个物体是静止或是在做匀速直线运动；在地球上我们不能用光学实验来证明地球是静止或运动的。光在真空中的速度对于一切惯性参照系来说都是相同的。既跟光源的运动速度无关也跟观察者的运动速度无关。虽然光速不变，但这属于速度合成定律。在系统的外部通过参照系看速度。
地球的运动对光速并没有影响，即光在地面上任何方向传播的速度都相同。我们是否理解这就是光速不变呢？
什么是相对性原理？什么是光速不变原理？例如在同时的相对性中,车厢中的观察者看来无论火车静止或匀速直线运动，对光线没有影响。光线都是同时到达。这是相对性原理。而光速不变原理是，在路基上的观察者看来，火车的运动对光速没有影响。
那么，只有光速不变原理的成立，相对性原理才成立这句话是如何理解的呢？
迈克尔逊--莫雷实验得到否定结果，看来地球的运动对光速并没有影响，即光在地面上沿任何方向传播的速度都相同。以前，我把这理解成了光速不变（即光速不变原理），即光相对于参照系的速度不变。事实上迈克尔逊--莫雷实验的否定结果证明了相对性原理即我们无法用光学实验证明地球是静止或运动的。地球的运动对光速没有影响，这句话是相对于系统内部来说的，即不是对参照系说的。
以上理解是与，只有光速不变原理成立，相对性原理才成立的说法是不同的。
迈克尔逊-莫雷实验得到否定结果，看来地球的运动对光速并没有影响，即光在地面上沿任何方向传播的速度都相同。
在迈克尔逊-莫雷实验中，如果以太不存在，特殊参照系不存在，那么迈克
尔逊-莫雷实验的否定结果说明相对性原理成立，一切惯性参照系都是平等的，我们不能用任何实验，包括光学实验，来证明一个物体是在静止或在做匀速直线运动。
在迈克尔逊-莫雷实验中，如果以太存在，那么实验的否定结果说明，光速是不变的，即它既跟光源的速度无关，也跟观察者的速度无关。
迈克尔逊-莫雷实验的否定结果本身说明特殊参照系是不存在的。
真空中的光速相对于任何惯性系眼任一反方向恒为c ，并与光源运动无关。 相对论的基本假设是和旧时空感念矛盾的。旧时空感念是从低速力学现象抽象出来的，集中反映在关于惯性坐标系的伽利略变换中。设惯性系'∑相对于∑以速度v 运动，并选x 和'x 轴沿运动方向，伽利略变换式为
''''x x vt
y y z z
t t
=-=== 上式所反应的时空观的特征是时间与空间的分离。时间在宇宙中均匀流逝着，而空间好像一个容器，两者之间没有联系，也不与物质运动发生关系。在低速现象中还没有暴露出这种观点的错误，但是在告诉现象中旧时空观与客观实际的矛盾立即显示出来。
相对论的基本假设是和旧时空观相矛盾，旧
时空观是从低速力学现象中抽象出来的，集中反
映在关于惯性坐标系的伽利略变换中，认为时间
与空间是分离的，两者之间没有联系，也不与物
质运动发生关系，在低速现象中这种观点是正确
的，在高速现象中就显示出与客观实际的矛盾。
光速不变性与旧时空观矛盾的性质可以用一
个简单例子说明。如图所示，设有一光源和一些
接收仪器（图中的，和等），相对于以速度沿轴方向运动，取光源刚好在的原点与的原点重合的时刻从该重合点发光。我们分别讨论在惯性系和上观察闪光的发射和接收事件有什么不同。时间和空间是运动着的物质存在的形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，而不是独立于物质运动之外的概念。离开物质及其运动，就没有所谓绝对的时空概念。
在上观测，光从点发出，光速为，1秒之后光波到达半径为的球面上，这时处于球面上的接收器，，和同时接收到光讯号。这球面是一个波阵面
在另一惯性系观测，光从发出，光速仍为，当接收器收到光波时，已经离开，当接收到讯号时，距较近，而距较远，因此上的观测者必然认为，光波到达的时刻较早于到达的时刻
从这个例子看出，光速不变性所导致的时空概念是和经典时空观有深刻矛盾的。所有最基本的时空概念，如同时性、距离、时间、速度等都需要重新加以探讨。相对论的一个主要内容就是关于时空的理论。
光速不变性所导致的时空概念，如同时向，距离，时间，速度等都要根据新的实验事实重新加以讨论。相对论的一个主要内容就是关于时空的理论。
时间和空间运动着的物质存在的形式。时空概念是从物质运动中抽象出来的，而不是独立与物质运动之外的概念。离开物质及其运动，就没有所谓绝对的时空概念。在经典力学中，由低速现想抽象出来的时空观带有一定局限性，当我们研究高速现象特别是电磁波传播现象时，发现旧时空观与实验事实相矛盾，这是完全可以理解的。人们对时空的认识和对一切事物的认识一样，都是在不断地实践中逐步加深的。
运动的合成包括一个物体的运动合成，还有另一种运动的合成。
一个物体的运动合成例如:飞机斜向上飞行，包括水平方向的分速度和竖直方向的分速度。另一种运动的合成例如:地面上的观察者看到匀速直线行驶大船上的自由落体运动，包括水平方向的分速度和竖直方向的分速度。（再如地面上的观察者看到匀速直线行驶大船上的光速）
在运动的合成中，在速度合成定律中，无论经典速度合成定律还是相对论速度合成定律，都包含着一个信息:分运动是互不影响的，两个分运动是互不影响的。
运动的合成，速度的合成现象中含有相对性原理的现象。速度合成定律中就包含着相对性原理。这与光速变不变无关。
综上所述，光速是不变的。
参考文献
1 郭硕鸿电动力学（第三版）北京：高等教育出版社
2 郭硕鸿电动力学（第二版）北京：高等教育出版社,1997.220.
3 蔡圣善朱耘经典电动力学复旦大学出版社,1985..
论光线反射的光速不变性
不变性 光线以30万公里/秒的速度在真空里传播。当它遇到障碍物的时候，会在障碍物表面进行反射。假如障碍物表面凹凸不平，光线就会进行漫反射；假如障碍物表面异常光滑，光线就会进行镜面反射。拿镜面反射为例。当一束光线照射到镜面后，马上会在镜面处反折并沿着另外一个方向反射回去。这种镜面反射符合以下几个基本规律：一是反射角等于入射角；二是入射光线与反射光线在同一平面内；三是入射光线和反射光线分别位于法线（过入射点始终垂直于镜面的虚拟直线）两侧。透过镜面反射的这三个规律，可以很容易使我们联想到现实中存在的一些事例。比如一个运动着的乒乓球碰到墙壁后反弹的例子。乒乓球遇到墙壁反弹与光线遇到镜面反射这两种现象非常相似。那么这就很容易使我们联想到，组成光线的光子在遇到镜面后会像乒乓球遇到墙壁一样反弹了回来。事实真的是如此吗？众所周知，乒乓球遇到墙壁的一瞬间，球体会在墙壁的阻碍下发生形变，其速度会逐渐变慢并最终趋近于零，然后乒乓球会在恢复形变的过程中远离墙壁，其速度也会逐渐的增加并最终接近于撞击墙壁前的速度。我们回过头来再看光子。假如光子与乒乓球撞击墙壁的原理一样，那么光子会是怎样一种情形呢？首先光子必须是圆球状，不能是椭圆状也不能是有棱角的其它物体形状。其次是光子必须有弹性，且弹性可以恢复。再其次光子不能够有自旋，因为一旦有自旋其入射角就不会等于反射角。最后光子速度可变，光子遇到镜面后速度会逐渐变慢并趋近于零，然后在反射中光子再从速度零逐渐恢复到光速。针对第一点，由于光子是属于量子级别的点粒子，其形状如何我们观察不到更不得而知，因此第一点光子是否属于球状我们无法确定。但是假如把镜面放大到光子级别，我们就会发现镜面其实是凹凸不平的。所以光子在镜面如乒乓球般反弹是不可能的事情。第二点光子假如有弹性，其必然是可以继续分割的。但由于光子属于量子级别的点粒子，量子即是不可再分的物质了。那么光子也可以看做是不可再分的物质。那么这第二点光子是否有弹性，我们认为是不可能的。第三点，光子是否有自旋呢？量子力学里已经证明了微观世界的物质都存在自旋，所以光子有自旋也是可以肯定的事情了。那么第三点也是错误的。最后一点也就是第四点，爱因斯坦的“相对论”里已经说明了光速是不变的，所以这一点也是错误的。那么总结上面所说的，满足光子镜面反射与乒乓球撞墙反弹情况相同的四种条件都是错误的，那么说明了光子镜面反射并非是与乒乓球撞墙反弹一样的情形。那么既然这两种情形不同，光子镜面反射究竟是怎么一种情况呢？在光速保持不变的情形下，光子是如何在镜面“拐弯”的呢？ 在回答这个问题之前，我们先来看下自然界的一种现象。比如一辆在公路上高速行驶的汽车。当这辆高速行驶的汽车遇到弯路时，如何做到既改变了行驶的方向而又不减速呢？那么唯一的方式就是，高速行驶的汽车在拐弯处要驶出一道弧线。全世界所有的公路，在拐弯处都要修成弧形而不会修成直角形便是这个道理。现在回过头来再看光线的镜面反射。光子到达镜面后，如果既要改变方向又要保持光速不变，那么唯一可以做到的方式就是，光子在与镜面的接触过程中必须划出一道弧线。而且这弧形要划的“恰到好处”，即入射光线与反射光线要具有对称性。 讲到这里我们就必须要解释一下，光子为什么在接触到镜面的时候，会产生一个弧形的运动轨迹。要解释这个问题我们必须引入一个物理界从来不曾有过的量，而这个量我把它称之为“旋转系统”。 如果让我们找出宏观世界与微观世界最为相似的地方，那么我们会找哪里呢？对于宏观世界来说，比如宇宙中的太阳，我们会发现一个规律。那就是以太阳为主体的，其它星球围
爱因斯坦的相对论
篇名 愛因斯坦的相對論 作者 郭展嘉。國立虎尾高中。一年三班申建霖。國立虎尾高中。一年三班李憲昌。國立虎尾高中。一年三班
在我們的國中階段物理化學課已經學到了不少科學家與物理學家，上了高中之後，我們最常聽到的物理學家的名字就是屬於「愛因斯坦」了! 因為他的相對論造成了革命性的變化〈至今還沒有人能夠推翻他的學說〉，也是因為之前有人想解剖他的腦袋做觀察他為什麼會那麼地聰明，所以引發我們想了解他的動機；也剛好有這個小論文的機會所以我們國文老師指派了一個任務給我們班所有人，藉著這次機會我開始和組員一起開始對愛因斯坦做了更深入的研究。 貳●正文 一.愛因斯坦生平簡介 01.1902年任職於瑞士專利局，工作乏味，下班後在家中進行自已所喜 歡的研究。 02. 在他26歲時，也就是1905年，愛因斯坦共計發表了3篇論著{光電效應、分子論的布朗運動、電力學的相對論}，其中第二篇光電效應使他在1921年榮獲諾貝爾物理獎。最引人注目的是他所提出相對論的質量和能量的關係，這兩者是一體的兩面，可以互相轉換，這導致核能的實現(質量的損失可以轉變成能量)。 03. 1912年秋天愛因斯坦回瑞士母校任教，他的座右銘為「研究的目的在追求真理」，時常告誡學生不要選擇輕鬆的途徑。 04. 在一九一五年十一月四日向柏林科學院提出有名的「廣義相對論」。其中曾斷言太陽的重力場會使通過太陽附近的星光彎曲，但是平常陽光太強無法觀測。按照當時一般的看法，光既非物質點所組成，在太陽的重力場裏，光理應以直線進行，不應該受到太陽的影響。愛因斯坦不尋常的主張自然引起了爭論，幸好愛因斯坦的理論終於找到了個試驗的機會。 05. 1938年德國在希特勒統治下已經發現以中子撞擊鈾會產生核分裂 的現象。美國科學家乃上書羅斯福總統，由愛因斯坦具名簽署，信中建議展開鈾實際用途的研究，終於研製出核武器。第二次世界大戰戰後愛因斯坦倡議原子能的和平用途，阻止戰爭的再發生。為本世紀的科學巨人。〈註一〉
比较相对论时空观和牛顿经典时空观
比较相对论时空观和牛顿经典时空观，浅谈科学发展中的肯 定与否定 “天地万物之逆旅，光阴者百代之过客”，人类生存于天地之间，漫步于时间长河，对于时间与空间的思考萦绕于一代又一代人的心头。随着人类文明的发展，人们对时空观的认识也在不断变化，在这其中相对论时空观和牛顿经典时空观是公认的科学史上有很大影响力的时空观，下面我就对这二者进行比较，谈一谈人类科学发展中的“肯定”与“否定”。 首先，从理论基础来看这两个时空观。这两个时空观是建立在不同的理论基础之上的。牛顿的经典时空观是以经典力学为基础建立起来的，爱因斯坦提出的相对论时空观是以光速c不变为理论基础。 其次，从内容来看这两个时空观。由于二者理论基础的不同，这也就决定了这两个时空观内容的截然不同。这就像种下两个种类不同的种子，那最后长出来的东西肯定是不同的。这两个时空观对时间和空间与物质的关系看法不同。牛顿经典时空观是绝对时空观，认为时间和空间与物质及其运动无关，时间坐标系和空间坐标系是完全脱离物质而独立存在的，时间间隔和空间间隔在不同的惯性系中保持不变，即时间空间观念与物质运动状态无关。而相对论时空观认为有物质才有时间和空间，时间和空间与物体的运动状态有关。这两个时空观对时间与空间的关系看法也不同。牛顿经典时空观认为时间和空间彼此无关，独立各自。而相对论时空观则恰恰相反，它认为两个时间在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也会是相
对的，时间和空间不是互相独立的而是彼此不可分解的整体，只有空间和时间联系在一起才有意义，光速c是建立不同惯性系间的时间和空间变换的纽带。 毋庸置疑，事实是唯一的，然而这两个时空观却给出了迥然不同的答案。我们是不是能够肯定一方而否认另一方呢？我认为不能。虽然相对论时空观得到了大多数人的认可，但我们不能否定牛顿经典时空观。它为科学的发展做出了重要的贡献。自十七世纪，牛顿力学不断发展并取得巨大成就，以牛顿力学为基础建立了天体力学和应用力学等等。从地面上的各种物体运动到各种现代化交通工具以及天体的运动，都服从牛顿力学规律，这充分说明了牛顿力学规律的正确性。值得指出的是，牛顿的力学为十八世纪的工业革命及其之后的机器生产准备了科学理论。马克思曾经认为，在十八世纪臻于完善的力学是“大工业的真正科学的基础。”毫无疑问，当时这个“科学的基础”的最主要而且也是最重要的部分是牛顿的力学。牛顿的经典力学体系和他的方法论使物理学在十八、十九世纪期间得以迅速发展，并成为那时理论物理学的纲领或规范。迄至今日，人们关于自然过程的物理认识都可以看作是牛顿思想的一种系统的发展。到十九世纪末，牛顿经典力学在解释新实验事实时遇到了困难。相对论的提出成功的解决了这一问题，揭露了时间和空间某种普遍而新颖的联系，引起了人类时空观的变革，为现代科学技术的发展奠定了牢固的基础。这两个时空观各有其各自的价值，没有谁对谁错，我们不能单纯的肯定与否定。这看似不符合逻辑，但在很多时候我们是不能简单的肯定或否定的，
《光速不变假设的理论和实验支持》
(, ) 光速不变假设是狭义相对论和广义相对论地最基本前提之一，也是反对相对论者和支持相对论者地热点话题之一.因为光速不变原理至今还是一个有待证实地假说，本文围绕着这个假设，讨论光速不变假设在理论和实验上得到地支持.个人收集整理勿做商业用途 爱因斯坦年月发表在德国《物理学年鉴》上地那篇著名地相对论论文《论动体地电动力学》，提到光速问题地话[]：个人收集整理勿做商业用途“光在空虚空间里总是以一确定地速度传播着，这速度同发射体地运动状态无关.” “下面地考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据地，这两条原理我们定义如下： . 物理体系地状态据以变化地定律，同描述这些状态变化时所参照地坐标系究竟是两个在互相匀速平行移动着地坐标系中地哪一个并无关系. 个人收集整理勿做商业用途 . 任何光线在‘静止地’坐标系中都是以确定地速度运动着，不管这道光线是由静止地还是运动地物体发射出来地.” 个人收集整理勿做商业用途 根据这篇论文和现代物理学进展，可以了解到： 光速不变假设是指：光在真空中地速度是恒定地，它不依赖于发光物体地运动速度.而光速不变原理是指：真空中地光速对任何观察者来说都是相同地.光速不变原理和光速不变假设有所区别，它是结合相对性原理和光速不变假设地一种表述.个人收集整理勿做商业用途 一、光速不变假设产生地时代背景 爱因斯坦在他１６岁时地中学时代，就产生了一个“追光”思想实验，即如果他以光速去追赶一束光，会是什么情形呢？后来，爱因斯坦认为这种情形是一个悖论，他描述为：如果他以速度Ｃ（真空中地光速）追随一条光线，那么他就应该看到，这样一条光线虽然在空间里振荡，却象一条停滞不前地电磁场.可是，无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，这样地事情都不可能发生.只要时间或同时性地绝对性这条公理不知不觉地留在人们地潜意识里，那么任何想要令人满意地澄清这个悖论地尝试，都注定要失败[].个人收集整理勿做商业用途 这是一个逻辑思考，并不牵涉许多其它高深概念.这个悖论并不是想了解真实地光是如何运动地，而是思考：假设光速运动时，既要符合牛顿力学（被认为是与我们地经验事实或感知相近地力学理论），又要符合电磁力学地观点.个人收集整理勿做商业用途 牛顿力学理论认为空间和时间（或同时性）是绝对地，“观察”是瞬间地，观察者和被观察者对同一事件地发生都有着一个绝对地同时；任何相同相向速度地运动物体，它们之间地关系就是相对静止地.那么，在牛顿力学理论地概念下，与光速一样速度运动地人就会同时“看到”停滞不前地光；但根据麦克斯韦地电磁场理论，光是一种电磁波，光速是以连续不间断地电磁波形式在电磁场中传递；也就是在任何情况下，电磁场（波）是连续地，而不能是静止地，电磁波一旦产生，就以有限速度地恒定值光速传播.这就是说，要么光静止，要么以光速运动，不能同时存在，牛顿力学和电磁力学在这个悖论上产生矛盾.个人收集整理勿做商业用途从这个逻辑思考中，比较牛顿力学和电磁力学地观点，基于电动力学地精度超过牛顿力学几个数量级，有理由认为电磁力学对光速地解释会更加合理些，更能够真实地反映客观世界.爱因斯坦基于他描述地悖论地思考，放弃了牛顿力学中时间
狭义相对论的基本原理
基础知识 1．下列说法中正确的是( ) A电和磁在以太这种介质中传播 B相对不同的参考系，光的传播速度不同 C.牛顿定律仅在惯性系中才能成立 D.时间会因相对速度的不同而改变 2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他( ) A.否定了xx的力学原理 B.提示了时间、空间并非绝对不变的属性 C.认为时间和空间是绝对不变的 D.承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质 3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设： (1)爱因斯坦的相对性原理： _______________． (2)光速不变原理： ___________________． 4．下列哪些说法符合狭义相对论的假设( ) A在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的 B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的 C.在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的
D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的 5．在一惯性系中观测，两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观测，它们( ) A．一定同时 B．可能同时 C.不可能同时，但可能同地 D．不可能同时，也不可能同地 6．假设有一列很长的火车沿平直轨道飞快匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据狭义相对论原理，下列说法中正确的是( ) A地面上的人认为闪光是同时到达两壁的 B车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的 C．地面上的人认为闪光先到达前壁 D．车厢里的人认为闪光先到达前壁 能力测试 7．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )
A.适用于宏观物体 B.适用于微观物体 C.适用于高速运动的物体 D.适用于低速运动的物体 8．下列说法中正确的是( ) A.相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题 B.在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c-v C在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c+v D．迈xx一xx实验得出的结果是： 不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的 9．地面上的 A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线，从A 到B方向飞行的人来说哪个事件先发生( ) A．两个事件同时发生 B．A事件先发生 C．B事件先发生 D．无法判断 10．关于电磁波，下列说法正确的是( )
爱因斯坦相对论-论动体的电动力学(中文版)
论动体的电动力学 大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。在这里，可观察到的现象只同导休和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事。如果是磁体在运动，导体静止着，那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那么磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。 堵如此类的例子，以及企图证实地球相对于“光煤质”运动的实验的失败，引起了这样一种猜想：绝对静止这概念，不仅在力学中，而且在电动力学中也不符合现象的特性，倒是应当认为，凡是对力学方程适用的一切坐标系，对于上述电动力学和光学的定律也一样适用，对于第一级微量来说，这是已经证明了的。我们要把这个猜想（它的内容以后就称之为“相对性原理”）提升为公设，并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设：光在空虚空间里总是以一确定的速度C 传播着，这速度同发射体的运动状态无关。由这两条公设，根据静体的麦克斯韦理论，就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动
体电动力学。“光以太”的引用将被证明是多余的，因为按照这里所要阐明的见解，既不需要引进一个共有特殊性质的“绝对静止的空间”，也不需要给发生电磁过程的空虚实间中的每个点规定一个速度矢量。 这里所要闸明的理论——象其他各种电动力学一样——是以刚体的运动学为根据的，因为任何这种理论所讲的，都是关于刚体（坐标系）、时钟和电磁过程之间的关系。对这种情况考虑不足，就是动体电动力学目前所必须克服的那些困难的根源。 一运动学部分 §1、同时性的定义 设有一个牛顿力学方程在其中有效的坐标系。为了使我们的陈述比较严谨，并且便于将这坐标系同以后要引进来的别的坐标系在字面上加以区别，我们叫它“静系”。 如果一个质点相对于这个坐标系是静止的，那么它相对于后者的位置就能够用刚性的量杆按照欧儿里得几何的方法来定出，并且能用笛卡儿坐标来表示。 如果我们要描述一个质点的运动，我们就以时间的函数来给出它的坐标值。现在我们必须记住，这样的数学描述，只有在我们十分清楚地懂得“时间”在这里指的是什么之后才有物理意义。我们应当考虑到：凡是时间在里面起作用的我们的一切判断，总是关于同时的事件的判断。比如我说，“那列火车7点钟到达这里”，这大概是说：“我的表的短针指到7 同火车的到达是同时的事件。”
浅谈职场制胜相对论
浅谈职场制胜相对论 有这么一个故事，说两个人在森林里面遇到一头熊，A 立即拼命的跑，B就说啦：你这么拼命干啥？你还能跑得过熊？A说：我只要跑得过你就行了。 A凭什么活下来？就凭能比B跑得快一点。在这个故事中，相对论的运用救了A的性命；其实，在我们职场中相对论问题无处不在，熟练掌握相对论你将游刃有余！ 这里的新人通指新入职的员工，不管你是菜鸟还是高管，你都会考虑一些问题：我该怎么样活下去？我以什么打动老板？我该怎么工作…… 这里的相对论构成是：老板是狗熊，你的前任是你的对手！ 这里有两个问题我们要辩证的认识： 其一，确认前任的短处比继承前任的长处要重要。老板换人一般就是因为前面的人有了他不能忍受的短处，如果你不知道老板对前任有什么不满意，哪怕你把前任的长处全部继承了，你对老板换人来说是没有意义的。 其二，突出自己改善前任缺点的能力比以自我为中心、盲目发挥自己的长处要重要。老板换了一个人后一般最先关注的是能否立竿见影的改善工作，这个时候你优先突出什么能力就显得很重要。 在职场中你有时可能面对一种工作，这个工作你以前没
有做过、公司以前也没有人做过，你该怎么做呢？ 这里的相对论构成是：老板是狗熊，老板的底线是你的对手！ 首先，你认清楚老板的底线比知道老板的期望要重要；其次，优先计划确保底线达标比力图全面实现要重要。 对一个陌生工作而言，难是难在你没有参考做法，但是，好也就好在你没有参考业绩。只要你能确保实现底线，因为大家也缺乏对业绩的衡量标准，一般还是能接受的。 职场人员时时刻刻面临着竞争，这种竞争来源于自己的同事、来源于行业内的同行，更来源于自我对回报的不断要求，这些都要求你必须不断的做到更好。该如何自我提升呢？ 这里的相对论构成是：市场是狗熊，同事/同行/自我是你的对手！ 实现自我提升你需要两个习惯： 首先，凡事不管大小一定用自己最大的努力去做，拿出自己最完美的作品。不应该停留在按要求、按部就班的去做，满足于取得一个还过得去的成绩。 其次，面对同事/同行/自我以前的作品，必须强迫自己去找出进一步改善点。改善不在乎大小，勿以善小而不为，关键是只有不断的改善才会有你不断的进步，才能积少成多。 公司与公司也存在永恒的竞争，该学习对手超越对手吗？该埋头完善自我而自然而胜吗？该什么时候该向对手发起
运动生物力学复习带答案
运动生物力学复习资料（本科） 绪论 1名词解释： 运动生物力学的概念：研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。 2填空题： （1）人体运动可以描述为：在（神经系统）控制下，以（肌肉收缩）为动力，以关节为（支点）、以骨骼为（杠杆）的机械运动。 （2）运动生物力学的测量方法可以分为：（运动学测量）、（动力学测量）、（人体测量）、以及（肌电图测量）。 （3）运动学测量参数主要包括肢体的角（位移）、角(速度)、角(加速度)等；动力学测量参数主要界定在（力的测量）方面；人体测量是用来测量人体环节的（长度）、（围度）以及（惯性参数），如质量、转动惯量；肌电图测量实际上是测量（肌肉收缩）时的神经支配特性。 2 简答题： （1）运动生物力学研究任务主要有哪些？ 答案要点：一方面，利用力学原理和各种科学方法，结合运动解剖学和运动生理学等原理对运动进行综合评定，得出人体运动的内在联系及基本规律，确定不同运动项目运动行为的不同特点。另一方面，研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。其主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的，并从中丰富和完善自身的理论和体系。具体如下： 第一，研究人体身体结构和机能的生物力学特性。 第二，研究各项动作技术，揭示动作技术原理，建立合理的动作技术模式来指导教学和训练。 第三，进行动作技术诊断，制定最佳运动技术方案。 第四，为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。 第五，为设计和改进运动器械提供依据（包括鞋和服装）。 第六，为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。
第七，为全民健身服务（扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学）。 第一章人体运动实用力学基础 1名词解释： 质点：忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无尺寸的几何点。 刚体：相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。 平衡：物体相对于某一惯性参考系（地面可近似地看成是惯性参考系）保持静止或作匀速直线运动的状态。 失重：动态支撑反作用力小于体重的现象。 超重：动态支撑反作用力大于体重， 参考系：描述物体运动时作为参考的物体或物体群。 惯性参考系（静系）：相对于地球静止或作匀速直线运动的参考系。 坐标系：为了定量的描述物体的运动，需要在参考系上标定尺度，标定了尺度的参考系即为坐标系。常用的是直角坐标系，又分为一维、二维、三维坐标系。 稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然回复到平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。特点：平衡时重心最低。 不稳定平衡：物体稍偏离平衡位置后，当去掉破坏平衡的力时，不能再恢复到原来的平衡位置。其特点是当物体偏离平衡位置时，其重心降低。 随遇平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置，当外力撤除时，人体既不回到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新的位置上保持平衡。特点：重心高度不变。有限度的稳定平衡：在一定的范围内，是稳定平衡，但超出范围时，偏离平衡位置则会失去平衡，成为不稳定平衡的情况。 2填空题： （1）运动是绝对的，但运动的描述是（相对的），因此在描述一个或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，称此物体为（参照物）。 （2）运动员沿400米跑道运动一周，其位移是（0 ）米，所走过的路程是（400 ）米。 （3）人体蹬起时，动态支撑反作用力大于体重，称为（超重）现象，下蹲时，动态支撑反作用力小于体重，称为（失重）现象。 （4）忽略空气阻力时，铅球从运动员手中抛出后只受到（重力）作用，这种斜抛运动可看作是由水平方向向上的（匀速直线）运动和竖直方向上的（匀变速度）运动的合
真空光速不变性原理的解释
真空光速不变性原理的解释 问题导引：为什么光速c刚好是299792458m/s？ 史蒂文·温伯格曾经说过：“我对基础物理学的进步的想法是，能带领我们更接近一种能够以自然的和统一的方式解释所有物理现象的简单理论.”英国科学哲学家波普尔主张，任何科学理论都是试探性的、暂时的、猜测的，它们是不能够被证明的，但是可以被证伪的.按照霍金的理解就是：如果理论只是假设意义上讲，任何物理理论总是临时性的，你永远不可能讲它证明…….一个好的的理论的特征：它能够给出许多原则上可以被观测所否定或所证伪的语言. （一）爱因斯坦对于光速不变性原理的解释爱因斯坦在给达文波特的信中说：“在我本人的思想发展中，迈克尔孙的结果并没有引起很大的反响.”爱因斯坦认为：真空中光的传播定律必须由一个能与相对性原理一致的较为复杂的原则取代；这是因为相对性原理自然而简单并且在人们的思想中具有很大的说服力；但是，理论物理学的发展说明了我们不该遵循这一途径.他认为新的理论应该与电动力学的理论协调起来.于是，他较深入的分析了时间和空间的物理概念，让人们看到相对性原理和光的传播定律（真空中光速恒定定律）没有丝毫的抵触之处.这样他完成了他的狭义相对论，光也就有了新的参考原则.爱因斯坦在他的《狭义与广义相对论浅说》中说：“在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了.学校里的每个儿童都知道，或者相信他知道，光在真空中沿直线以速度千米每秒传播.无论如何我们非常精确地知道，这个速度对于所有各色光线都是一样的.因为如果不是这样，则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时，其各色光线的最小发射值就不会同时被看到.荷兰天文学家德西特根据对双星的观察，也以相似的理由指出，光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度.”爱因斯坦在1952年第十五版本的《狭义和广义相对论浅说》中仍然如是说，“我们可以假定关于光（在真空中）的速度c是恒定的，这一简单的定律已有充分的理由为学校里的儿童所确信.谁会想到这个简单的定律竟会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大困难呢？” 二十世纪末，在天文和微观的实验中都发现了一些现象，光速不变原理的经典解释遇到困难，关于此问题的理论探讨也很活跃，我国科学家在这个问题上也一直进行着摸索，物理学可以使用假设,并在假设的基础上建立理论,然而用实验检验其非假设成果的正确性,进而间接验证假设的正确性.之所以这样做,是因为在假设时代,该现象还得不到合理的解释,这说明假设的现象比当时物理能解释的东西更基本.因此,如能在以后对假设作出科学的解释,就是对物理学的重大突破. 自从相对论发表以来，对它的争议就没有停止过.但相对论以其
狭义相对论的基本原理
第五章相对论 第一节狭义相对论的基本原理 基础知识 1．下列说法中正确的是( ) A电和磁在以太这种介质中传播 B相对不同的参考系，光的传播速度不同 C.牛顿定律仅在惯性系中才能成立 D.时间会因相对速度的不同而改变 2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他( ) A.否定了牛顿的力学原理 B.提示了时间、空间并非绝对不变的属性 C.认为时间和空间是绝对不变的 D.承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质 3．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设： (1)爱因斯坦的相对性原理：_____________________________． (2)光速不变原理：_____________________________________． 4．下列哪些说法符合狭义相对论的假设( ) A在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的 B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的 C.在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的 D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的 5．在一惯性系中观测，两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观测，它们( ) A．一定同时 B．可能同时 C.不可能同时，但可能同地 D．不可能同时，也不可能同地 6．假设有一列很长的火车沿平直轨道飞快匀速前进，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前后壁，根据狭义相对论原理，下列说法中正确的是( ) A地面上的人认为闪光是同时到达两壁的 B车厢里的人认为闪光是同时到达两壁的 C．地面上的人认为闪光先到达前壁 D．车厢里的人认为闪光先到达前壁 能力测试 7．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) A.适用于宏观物体 B.适用于微观物体 C.适用于高速运动的物体 D.适用于低速运动的物体 8．下列说法中正确的是( ) A.相对性原理能简单而自然的解释电磁学的问题 B.在真空中，若物体以速度v背离光源运动，则光相对物体的速度为c-v C在真空中，若光源向着观察者以速度v运动，则光相对于观察者的速度为c+v D．迈克耳逊一莫雷实验得出的结果是：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的 9．地面上的A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线，从A到B方向飞行的人来说哪个事件先发生( ) A．两个事件同时发生 B．A事件先发生 C．B事件先发生 D．无法判断 10．关于电磁波，下列说法正确的是( ) A.电磁波与机械波一样有衍射、干涉现象，所以它们没有本质的区别 B.在一个与光速方向相对运动速度为u的参考系中，电磁波的传播速度为c+u或c-u C电磁场是独立的实体，不依附在任何载体中 D．伽利略相对性原理包括电磁规律和一切其他物理规律 11．一列火车以速度v相对地面运动，如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁(如图5-1-1)．那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁?火车上的人怎样解释自己的测量结果? 12．如图5-1-2所示，在地面上M点，固定一光源，在离光源等距的A、B两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问 (1)在地面参考系中观察，谁先接收到光信号?
关于爱因斯坦相对论论文
关于爱因斯坦相对论论文 屏幕上一闪而过的那趟高速列车使我的视网膜受到了前所未有的冲击，这趟列车最终以7圈/S的速度极速穿行在地球表面，竭尽全力的靠近光速，一种难以想象的实物运行速度…
当物体速度将达到光速的时候，时间的流速就会趋近于零，这种假设让我感觉到那种难以置信的速度，而且掺杂着一种无力去否认的人类现代科学研究。 本次的爱因斯坦相对论视频展又一次激起了我脑海里熄灭已久的一个念头，时光真正可以穿越吗 这让我想起一部自己非常喜欢的电影，由元彪、张曼玉主演的《急冻奇侠》。 明崇祯年间，淫贼凤三为祸京师，皇帝命凤三的师弟方守正追捕凤三。凤三偷取廖师门至宝黑玉佛，借此超越时空。不料被方所阻，两人双双跌下悬崖埋身雪地。1988年，两人的冻尸被地质队发现，准备运往美国进行研究，但途经香港时意外断电，两人苏醒过来，经历了一场穿越时空的生死搏斗…最终巧遇在港巡展的时光轮盘，借着时光隧道穿回了明朝。 时光可以穿梭，时间可以变慢，这一切还只是在理论与实践中摸爬滚打的科学假设～ 车内的时光明显变慢，也就是当物体速度将达到光速的时候，时间的流速就会趋近于零，这种假设真的让我感觉到那种难以置信的速度。 爱因斯坦狭义相对论证明高速旅行会使时间变慢，假定将来的某个时候，人们已解决了所有的技术难题，能够制造一艘以亚光速飞行的宇宙飞船，一定意义上的时间旅行就变成可能了。如果飞船以亚光速从地球出发向遥远的星系飞去，来回的旅程仅仅几年(按飞船上的时间)，但在此期间地球上却已过去了几千年，一切都发生了天翻地覆的变化。如果人类文明依然还存在的话，那又会是一个什么新的模样呢, 记得，英国著名物理学家史蒂芬?霍金继日前承认外星人的存在后，又发表一个惊人论述:他声称带着人类飞入未来的时光机，在理论上是可行的，所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过，霍金也警告，不要搭时光机回去看历史，因为“只有疯狂的科学家，才会想要回到过去"颠倒因果"。是的，在
第四章 运动生物力学原理
第四章运动生物力学原理 第一节冲击动作的生物力学原理（李世明） 一、动作形式 在很多体育项目中存在碰撞现象，例如扣、踢以及拳击等动作都有碰撞现象。在这些碰撞动作中，运动链系统的远端环节（如踢球的脚，击球的手或器械等）尽量快地打击球或其它物体。在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使人体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式，我们可称之为冲击动作。 根据相互冲击的对象类型不同，可将体育运动中的冲击动作主要分为以下几种形式：人体对器械的冲击、人体对人体的冲击、人体对外界环境的冲击、器械对器械的冲击、器械对人体的冲击、器械对外界环境的冲击等。在这些冲击形式中，尽管有的形式人体不直接参与碰撞，如器械对外界环境的冲击，但是，这种形式仍然需要人使器械产生运动才能发生碰撞现象，如网球与地面的碰撞。这说明，无论是何种冲击形式，都需要人的参与，人的运动状态是不容忽视的。 （一）人体对器械的冲击 人体对器械的冲击主要包括排球运动中的扣球、发球和垫球，足球中的踢球、顶球，乒乓球、棒球、冰球、网球等的击球动作，表现形式为人体与器械之间的碰撞。体育动作中的绝大部分冲击性动作不仅仅是要使得人体环节动量有效完成传递，使器械获得较大的动量，还要求对器械击打的准确性、有效性。如网球中的击球、乒乓球中的扣球、羽毛球中的扣球以及排球中的扣球等都对运动中击打球的准确性有着很高的要求，因此，击打效果主要包括击打速度与击打准确性。如在排球扣球过程中，运动员的身体各环节的协调运动是高水平扣球的组成部分，而水平较低运动员的扣球是不协调的，在其环节的顺序活动中会存在许多重复动作，导致最终的打击球效果降低。 在排球技术中，由于球和前臂的接触时间较短，因此排球接发球也属于击球动作，但排球接发球，特别是排球接球并不是为了使球获得较大速度，而是为了获得更高的准确性，因此，技术因素在其中显得颇为重要。一般认为在接发球中前臂成功触球与下列三个因素有关（Marryatt & Holt, 1982）： 1．触球时，手臂肘关节的角度越大（≈180°），接发球越成功。 2．触球时，左右臂的夹角越小（有效击球平面），接发球越成功。 3．在触球过程中，两肘关节中点轨迹与球反弹的轨迹间的差异越小，接发球越成功。 同排球扣球一样，在足球踢球运动中，运动员踢球效果也不仅仅表现在踢球的速度上，同等重要的还有踢球的准确性。在摆动腿前摆早期，大腿加速前摆的同时膝关节尽可能的靠近大腿，减少下肢的转动惯量，增加前摆速度，然后再通过伸小腿的方式加大转动半径，提高末端环节脚的线速度，从而提高脚踢 球的效果。有时为了踢出精准弧线球还要小关节（踝关节内旋发力）的密切配合，这都是提高准确击打球的重要因素所在。 人体对器械的冲击还存在另外一类，诸如体操中的一些推撑动作（如跳马）。在这些项目中，对碰撞之前的动作不象排球的击球动作一样要求较高，仅仅对运动员的助跑速度要求较高，根据动量定理可知，运动员在推撑过程中应该迅速有力，否则会因为运动员接触器械时间较长而减少了对人体的冲力，从而损失了水平速度，影响到动作的质量或完成。
光速不变原理与光速差的概念
光速不变原理与光速差的概念 从麦克斯韦方程组，可以推论出光波是电磁波。根据麦克斯韦方程，我们推出 .因此我们得出光在真空中的传播速度是不变的，除非真空电容率或磁导率变化。这里说的是光速。那么光速不变，光与其他物体的运动差即速度差呢？ 一个物体速度的大小，是对自身运动大小的描述，描述的是一个物体的运动状态；运动差描述的是两个物体运动状态的差。 所谓光速，就是光的速度，在真空中，只要真空电容率或磁导率不发生变化，光速就不会发生变化。这是光自己的事情。而光速差就不同，光速差即运动差描述的是两个物体运动状态的差，描述的是光与其他物体两个物体速度的差。与光自身的性质有关，也与另一个物体的运动状态有关，另一个物体的性质有关。 由于‘运动差'与‘一个物体的运动大小'都可以用V表示，就容易造成两者的混淆。 麦克斯韦方程得出的光速不变说的是速度不变，不是光速差不变。光速差与光有光也与另一个物体有关。根据《运动认识—运动差》中，力是物体运动状态发生改变的原因，两物体的运动差发生改变，必有力作用在其中一个物体上【1】，我们得出即使光的真空电容率与磁导率不变，即光速不变，如果另一物体受到力的话，两者间的速度差也会发生变化。 我们知道物体存在于空间，运动是物体在空间的运动。只有两个物体间的空间间隔发生改变，我们才说物体（相对于参考系）是运动的。空间间隔的变化是判断物体运动的量。如果空间间隔不发生变化，我们可以说物体没有(相对)运动。空间(间隔)的变化是判断物体运动的标准。 空间间隔变化的快慢与运动差的大小有关，由运动差的大小决定。 那么相对论中光速不变说的是那种不变呢？ 根据光速不变原理，我们推出同时的相对性。在同时的相对性中，我们对光速不变原理是怎么理解的？无论对哪个参考系来说虽然光在真空中说的不变，但另一物体的运动会造成光与物体两者间空间间隔的改变。这里空间间隔的改变，在爱因斯坦说来就是同时的相对性，其实就是光速差的改变。 根据运动差的总量不变或说运动差总量守恒，我们知道光与不同运动物体间的运动差是不同的。 其实通常我们说的运动就是运动差。运动差也是才说的的运动。 参考文献：【1】《运动认识—运动差》 2013-1-22 15:32:02吴兴广随笔
浅谈爱因斯坦
从相对论到量子力学 ---浅谈爱因斯坦的研究 摘要： 二十世纪，相对论和量子力学是物理学界最伟大的成就。科学家的视野从牛顿的经典中离开，开始转向更为广袤的天地———高速运动和微观粒子的世界。 爱因斯坦是相对论的创立者，是量子力学的催生者之一。毫无疑问，他是伟大的。 但伟人并不意味着完美。 爱因斯坦始终排斥着玻尔的量子系统的概率论。他说，“上帝不掷骰子。” 但实验是铁证。 玻尔说：“我们不能告诉上帝，该做什么。” 霍金评论道，“上帝不仅掷骰子，而且他总是把骰子扔到我们看不到的地方！” 从相对论到统一场理论，爱因斯坦试图用数学统一整个物理。但是，上帝掷了骰子，他还是失败了。 关键词：相对论，量子力学，爱因斯坦，场理论。 引言：作为二十世纪最伟大的物理学家，爱因斯坦以其天才的头脑，提出了相对论。但，作为二十世纪的另一座里程碑——量子力学，爱因斯坦却没有留下过多的贡献。而倾尽毕生之力的场理论，成为了爱因斯坦的遗憾。 是什么原因造成了这样的状况呢？为什么已经登上巅峰的爱因斯坦终究没能攻下另一座堡垒？ 正文：一、爱因斯坦是如何创立相对论的 1、伯尔尼的辉煌记录
1905年，在不到8个星期内，四篇划时代的论文被寄到《物理学杂志》。 这四篇论文分别是《论动体的电动力学》、《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》、《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》和《物体的惯性同她所含的能量有关吗？》。相对应的内容是著名的狭义相对论、量子学论文、布朗运动的理论解释和质能转换定律。 就是在远离科学中心的伯尔尼，身为无名小卒的爱因斯坦发表了彻底改变现代物理学和宇宙学的四篇论文，他的1905年的奇迹年（annus mirabilis）总是被庆祝，他如泉水般喷涌的天才引发了令人惊愕的敬意。 2、天才的思考 空间和时间的概念在狭义相对论中扮演着重要的角色，也是最大的突破。因为在牛顿的绝对时空观里，空间和时间是具有绝对的意义的，并且相互独立。 1905年以前的很长一段时间内，爱因斯坦一直思考着一个很困难的问题：麦克斯韦的方程组是正确的，光速是不变的。但光速的不变性又与经典力学的速度相加规则相矛盾。在和朋友的一次谈话之后，这个问题解开了：时间和信号速度之间有着不可分割的联系。 从某个角度来讲，狭义相对论几乎是直接从麦克斯韦的电磁场理论地出来的。麦克斯韦的电磁理论具有一种不对称性。而他认为这种不对称性是值得怀疑的，因为它破坏了物理学中的统一和内在的和谐。而不对称性起源于其理论中少不了的“绝对静止”的以太。方程组推出光速是恒定的，但这是对哪个参考系成立的呢？包括洛伦兹在内的一些物理学家明确承认绝对静止的“以太”的存在。可是所有的以太漂移实验都失败了，经典物理学走入了死胡同。 但爱因斯坦认为，绝对静止的以太是一个错误的概念，这明显破坏了对称性和统一性。爱因斯坦以其惊人的想象力，抛弃了经典力学的速度合成法，肯定了同时性在不同惯性参考系中是相对的，提出了空间和时间的相对性和统一性。不变的不是时间和空间，而是光速。 绝对静止是人类的假想，并不足以成为一个客观规律。自然界的存在和发展并不以人的意志为转移。他认为，好的物理规律是恒定不变的，如果事实无法与方程结合，那么努力让它们统一。用一组方程，用最简洁的表达，阐述真理。 不得不说，爱因斯坦是当之无愧的天才。身体活在低速运动的世界，思想已
运动生物力学的概念
一．运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。 二．动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。 三．人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线 2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动 四．牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma 2：几点注意1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加速度方向与力的方向一致。 2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的 3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑 五．牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba 2.应用：加速跑，起跳，投掷链球 六．动量与冲量 1.动量：K=mv 2.冲量：I=Ft 动量定理在体育中的应用1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。 七．人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂 八．人体重心的概念：1.概念：人体全部环节所重力的合力的作用点，就叫人体重心 2.研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等。都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。 3.特点：人体中心不想物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如：体操中的“桥”，背越式跳高的过杆动作等。 九．人体平衡的分类:1:根据支点相对中心位置分类：1：上支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心上方，如：体操中的各类悬垂动作。2：下支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心的下方，下支撑平衡在体育动作中最为常见如：站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径，武术等。3：混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如：肋木侧身平衡根据平衡的稳定度分类：稳定平衡，不稳定平衡，随遇平衡，有限度的稳定平衡。 1:稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然恢复平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。如果物体偏离平衡位置的结果是物体重心升高，则该平衡是稳定平衡，多数上支撑平衡属于稳定平衡。如：单杠支臂悬垂 2：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体不仅不能回到原来的平衡位置，而是更加偏离平衡位置。如果物体偏离平衡位置的结果是物体的重心降低，则该平衡是稳定平衡，多数下支撑平衡属不稳定平衡。如：单臂手倒立 3：随遇平衡：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体既回不到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新位置上保持平衡。在体育中很少见。如：连续完成两个前滚翻。 4：有限度的稳定平衡：人体在外力作用下，一定限度内偏离平衡位置，当外力撤除时，人体回到平衡状态，但如果偏离平衡位置超过某一限度时，人体失去平衡。如：太极拳中的推手。
真空中的光速对任何观察者来说都是相同的如何理解
‘真空中的光速对任何观察者来说都是相同的’如何理解？ 对于狭义相对论的一些推论，例如同时的相对性，时间的相对性，等，大家都可以根据光速不变原理推出来，但是，对于光速不变原理却是不太理解。如果观察者是运动的，那么光速应该发生改变呀？对于这一点，许多教师授课的时候，只是说光速不变，根据光速不变原理，真空中的光速对任何观察者来说都是相同的，这是由联立求解麦克斯韦方程组得到的，并为迈克尔逊—莫雷实验所证实的，所以没错的。然后根据光速不变原理推出同时的相对性，时间的相对性等。 这一章就主要讲解光速不变，为什么不变的问题。 狭义相对论的两个假设，相对性原理与光速不变假设。后来我们把光速不变假设称作光速不变原理。 我们对这两条假设的理解应该是这样的，1，相对性原理说的是光速不变，这个光速不变说的是光源的运动对光速没有影响；2，光速不变假设说的是麦克斯韦方程组得到的光速不变，即即c^2=1/(εμ)，光波的速度由真空介电常数与磁导率决定；这个光速不变也说的是光源的运动对光速没有影响。 就是说，光速不变分为相对性原理中的光速不变与麦克斯韦方程组中的光速不变。 两个光速不变是一样的吗？如果根据相对性原理中的光速不变与麦克斯韦方程组中的光速不变说的都是光源的运动对光速没有影响，所以两个光速不变是一样的，只是叫法不同。那就错了。 因为，相对性原理中的光速不变指的是光源的运动对光速没有影响，光向各个方向传播的速度依然是C。这里光源的运动对光速没有影响指的是，惯性系的运动是惯性系中所有物体所共有的，光源与惯性系一起运动，光与惯性系一起运动，或许可以这样说，光源的运动能够带动光与光源一起运动。光是从光源发出的，向各个方向的速度是 C.而麦克斯韦方程组得出的光速不变，指的是光源的运动对光速没有影响，光向各个方向传播的速度依然是C。这里光源的运动对光速没有影响指的是，光源的运动不能带动光与光源一起运动。光是从闪光的地点发出的，向各个方向的速度是C。所以这是两不同的光速不变。 相对性原理中的光速不变对应的物理现象是迈克尔逊莫雷实验，迈克尔逊莫雷实验中地球是运动的，但光速不能证明地球是运动的，因为地球的运动是地球上的物体所共有的，包括光。就是说地球带着光一起运动。麦克斯韦方程组得出的光速不变，对应的物理现象是双星现象，光行差现象，双星现象中，光源的运动对光速没有影响，光源不能带动光与光源一起运动。光行差现象中观察者的运动不能带动光与观察者一起运动。 这样，把光速不变分为两个光速不变，‘真空中的光速对任何观察者来说都是相同的’就好理解了。真空中的光速对与介质的观察者来说是静止的，这个好理解。那么对与运动的观察者来说为什么也是不变呢？ 这个运动的观察者又分为两种，1，是同时的相对性中所举例子，如果把车下的观察者看成运动的观察者，那么光速不变是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变；如果把车上的观察者看成运动的观察者，那么光速不变是根据相对性原理中的光速不变。就是说真空中的光速对任何观察者来说都是相同的，这是根据不同的原理引出的，一个根据麦克斯韦方程组得出的光速不变，一个是根据相对性原理得出的光速不变。 根据光速不变分为麦克斯韦方程组得出的光速不变和相对性原理中得出的光速不变，我们就可以分析狭义相对论的正确与否了。 在同时的相对性中，车上的观察者认为光速不变指的是相对性原理中的光速不变；车下的观察者认为光速不变是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变。车下的观察者如果也采用相对性原理中的光速不变，那么我们就会得出光速是可变的。就是说车下的观察者必须用麦克斯韦方程组得出的光速不变即火车的运动不能带动光一起运动，才能得出同时的相对性。而麦克