4-1狭义相对论的基本原理-1.ppt

第4章;相对论基础的主要内容;引 言;两朵“乌云”;从16世纪末意大利伽利略创立现代科学研究的方法论开始，经过其后英国牛顿、法拉第、麦克斯韦等科学巨匠的努力，物理学中力学、光学、热学、电磁学等已高度发展，各自建立了完整的体 系。在一些科学家眼里，由这些成就构成的清晰画面表明，“物理学的大厦”已经基本建成，虽然大厦上空尚有“黑体辐射”和“迈克耳逊—莫雷实验”两朵“乌云”。 英国皇家学会会长开尔文(1824～1907)，于1900年4月27日在英国皇家研究所发表了一篇讲演，题为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》，该讲演认为物理学的大厦已经基本建成，而这两朵乌云可以在20世纪初消失。 德国物理学家普朗克(1858～1947)年轻时曾向他的老师、德国物理学家冯·约里(1809～1884)表示要献身物理学，但老师却劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大发展了。将一生献给这门科学，太可惜了。” 德国物理学家劳厄(1879～1960)、美国物理学家迈克尔逊(1852～1931)等。劳厄说，经典物理和经典力学已“结合成一座具有庄严宏伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿室”；而迈克尔逊则说“绝大多数重要的基本原理已经牢固地确立起来了，下一步的发展看来主要是把这些原理认真地利用”。 在19世纪末，随着1895年X光、1896年放射性、1897年电子、1898年钋和镭放射性的发现，“原子的大门”已经被打开，原子不可分的观念已经被摧毁，原子物理学——物理的一个重要分支成了一个崭新的研究领域。这时物理学上空已不止是两朵乌云，而是危机四伏. 摘自《科学失误故事》，北京出版社出版 ;(1)、热辐射(heat radiation)。　;; 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式（1900 年）;;（2）、放射性的基本概念 ? ?? ? 某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到，只能用专门的仪器才能探测到的射线。物质的这种性质叫放射性。 ? 衰变方程： ;（3）、光电效应（photoelectric effect）;原子具有线状光谱；;1;(5)、电磁学与相对性原理;传播光及电磁相互作用的特殊介质，透明，弥漫于宇宙空间;(6)迈克尔逊－莫???实验;二）、迈克尔逊－莫雷实验;1、实验目的： 测量运动参考系（主要是地球）相对以太（固定参照系）的速度。;3、实验原理：;?;光程差;干涉条纹移动;物理天空中的两朵乌云;普朗克量子力学诞生;*;爱因斯坦在理论物理上的贡献包括了相对论、量子论和统计物理。 ;爱因斯坦 ( Albert Einstein, 1879—1955 ) ;1905年，爱因斯坦(26岁)发表了五篇文章，篇篇影响深远，但他获得诺贝尔物理奖却经历了漫长的十年，从1910年有人提名到1921年获奖，而获奖以光电效应定律为名，而不是相对论。 当今，爱因斯坦是公认的最伟大的物理学家，他足足产生了百年的影响，2005年国际上用整整一年来纪念他的伟大成就，因为没有爱因斯坦的质能关系就不可能有原子能的发展，没有量子力学就不可能有晶体管和集成电路。;1895年(16岁)：追光假想实验(如果我以速度c追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好象在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开始，在我直觉地看来就很清楚，从这样一个观察者来判断，一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样一些定律进行。);1.爱因斯坦(美籍德国人)，2.牛顿(英国)，3.麦克斯韦(英国), 4. 玻尔(丹麦) 5.海森伯(德国) 1921 1922（儿子：1975） 1932;他和米列娃的结婚照，是他的第一张结婚照;一、伽利略变换;二、经典力学的相对性原理relativity principle of mechanics;三、经典力学的绝对时空观;2、长度：;不同惯性系中电磁规律是否相同? 如果不同，则必然导致各惯性系不等价——应存在一个特殊的惯性系（以太）， 没找到！ 如果相同，则坐标变换后方程组的形式应保持不变。;物理学界大为震惊: 实验结果与伽利略变换乃至整个经典力学不相容。 为了在绝对时空观的基础上统一说明这些实验结果，洛伦兹等人提出各种假设，但都没有成功。 ;五、狭义相对论的基本原理-两个基本假设(Postulates);2）、光速不变原理与伽利略的速度相加原理针锋相对，否定了伽利略坐标变换，动摇了绝对时空观和经典力学体系。;3）、尊重事实，实践是检验真理的标准 光速不变是在实验基础上提出的