chapter7相对论基础2011formathnew.ppt

注意:时间延缓是时空自身的一种特性,与过程是生物的,化学的还是机械的无关!包括人的生命。 4、时序的相对性与因果关系 原因总应该发生在结果之前，如果事件与之间有因果联系，那么先后的时序就应当是绝对的，即无论在哪个惯性系中观察，总应该得到先后的结果。洛伦兹变换可能使时序改变，亦即可能因果倒置？ 假定对于 K/ ，事件的时序是先 A 后 B，即 t1/- t2/ 0，那么当 u(x1/- x2/)/c2 足够大，以致下式成立 或者 则事件的时序在 K 中就颠倒过来了。是先 B 后 A，即: 时序具有相对性? 永远不会出现! 6.4 狭义相对论动力学 牛顿定律说明外力等于动量对时间的变化率， 我们先来研究物体的动量。 其质量应改造，否则与经典力学没有区别。 考虑两完全相同的小球A和B发生完全非弹性正碰。设 在惯性系K中，速度分别为 和0，两球质量分别为m (运动质量)和 (静止质量)。 在正碰过程中满足质量 守恒和动量守恒(合并后速度为vx) 一、相对论动量、质量 y y x O A B u y x O B A vx m0 m * 第六章 相对论基础 6.1 狭义相对论产生背景 6.2 狭义相对论基本原理 6.3 狭义相对论时空观 6.4 狭义相对论动力学 6.5 *广义相对论简介 6.6 *闵可夫斯基空间 四维矢量 6.1 狭义相对论产生背景 狭义相对论的基本原理 狭义相对论的一些结论 广义相对论简介 ? 狭义相对论 (Special Relativity) 研究 : 惯性系中物理规律及其变换 揭示 : 时间、空间和运动的关系 ? 广义相对论(General Relativity) 研究:非惯性系中物理规律及其变换 揭示 : 时间、空间和物质分布的关系 相对论 爱因斯坦 ( Albert Einstein, 1879—1955 ) 20世纪最伟大的物理学改革家，相对论的创始人，主要科学业绩： 早期对布朗运动的研究 狭义相对论的创建 推动量子力学的发展 建立了广义相对论 1905年创建的狭义相对论 1916年创建的广义相对论 1921年获诺贝尔物理学奖金 1906年用量子理论说明了固体热容与温度的关系 1912年用光量子概念建立了光化学定律 1916年提出自激发射和受激发射的概念，为激光出现奠定了理论基础 1924年提出了量子统计方法--玻色-爱因斯坦统计法。爱因斯坦用广义相对论研究整个宇宙的时空结构 爱因斯坦: Einstein现代时空的创始人，二十世纪的哥白尼 二、绝对时空观 1、伽利略变换 y O x P S u O’ y’ S’ x’ 坐标变换 速度变换 加速度变换 结论：牛顿运动定律对任何惯性系都是成立的。 推广：对于所有的惯性系，牛顿力学的规律都应有相同的形式——力学相对性原理。各个惯性系都是等价的，不存在特殊的绝对的惯性系。 2、经典力学的相对性原理 3、绝对时空观 a). 时间,空间与物质的运动无关. b). 时间与空间彼此无关. c). 时间间隔,空间间隔的度量绝对不变. 3、绝对时空观 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 C X X’ 4）速度的变换 绝对的时空观念！ 三、狭义相对论产生的历史背景 19世纪60年代麦克斯韦建立了解释电磁现象的方程---Maxwell Eqution。并导出了电磁波的方程。电磁波在真空中以光速运动。 如何看待这个电磁波和光速呢？由于牛顿定律在人们头脑中的统治地位。人们很自然地要与曾用牛顿定律成功解释过的机械波来类比。 1、以太风实验的零结果 类比机械波，Maxwell方程只对绝对静止的“以太”参照系成立，并且依照“GT”，在不同的参照系中应测出不同的光速。这意味着宇宙间存在一特殊的参照系---以太参照系，在这个参照系中光速是C，其它惯性系中将测出不同的光速。 当时很多科学家都力图证实这个绝对静止的参照系，其中最出名的是迈克尔逊--莫雷实验。其实验大致思路是：光对以太的速度为C，地球在以太系中运动，依伽俐略速度变换：地球上测出的光速不是C而是另一值。 测得为： 测得为： u C u C 结果不变! 2、蟹状星云 蟹状星云到地球的距离大约5千光年,而爆发中抛射物的速度V大约是1500Km/s, 按伽利略变换, 地球上可持续25年能看到超星星爆发时所发出的强光.实际上: