CH伽利略变换和绝对时空观详.pptVIP

* 第5章 狭义相对论基础 (Introduction of Special Relativity) §5、1概述—伽利略变换和力学相对性原理 §5、2狭义相对论的基本假设和洛仑兹 坐标变换 §5、3 狭义相对论的时空观 §5、4 相对论动量、能量、质量。 §5、1伽利略变换和力学相对性原理 （Galileo Transformation and Relativistic Principle of Mechanics） 一）伽利略坐标变换（简称“GT”） 什么是GT呢？是讲一个事件在两个惯性参照系中的时空关系。 设有两个参照系K系和K’系，且满足： 1）各坐标轴相互平行； 2）K’系相对K系沿X轴 以 作匀速直线运动； 3）坐标轴原点O与O’点 重合时作为公共计时起 点。以后不加声明，都是 y o x z K y O’ x z K’ 指这样的参照系！ y o x z K Z’ y o x z K Y’ O’ X’ Z’ K’ 设在空间P点有一事件发生如开灯、或打开收音机等。两坐标系观测到这一件事的时空坐标为： 二者关系为： Y’ O’ X’ K’ Z’ P y o x z K Y’ O’ X’ Z’ K’ 此式称为伽利略坐标变换。 那么是什么思想指导你承认这一关系式呢？如一针见血地指出来，那就是我们头脑里存在的经典的时空观。 y o x z K Z’ Y’ O’ X’ K’ Z’ P 两个事先较准的钟，何以走得一样快呢？显然你是根据你在低速状态下的经验，认为事先较准的钟“应该”一样。根本不考虑以后是否运动，这一思想正是牛顿的思想。牛顿说过： 那么什么是我们头脑里存在的经典的时空观？不妨反问一下大家：上式关系中何以见得 即把时间看作与物质运动无关--经典的时空观。 此式称为伽利略坐标变换。 “绝对的数学的时间流逝着，并且由于它的本性 而均匀地与外界无关地流逝着。”---牛顿---- 又比如，要量度坐标的长度以便量度质点的位置、速度等，务必要用到尺子，你必定认为在O、O’重合时将各个坐标系的尺子较准后，尺子在两个坐标系中不会有什么不一样。 显然你是根据你在低速状态下的经验，认为事先较准的尺子“应该”一样。根本不考虑以后是否运动，尺子是空间广延性的量度工具，显然你是把空间看作与运动无关，这一思想正是牛顿的思想。牛顿说过： “绝对的空间，就其本性而言与外界无关 而 永远相同而不动。 -----牛顿----- （认为空间是绝对的。） 正是这种绝对的时空观指导我们承认 伽利略坐标变换的正确性，同样我们可以剖析“GT”，把这种绝对的时空观看得更清楚。 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 在K’系中：X1’处发生一件事，时间为t1’ X2’处发生一件事，时间为t2’ 在K系中：观测这两件事的时间为t1、t2 根据GT则有： K系也是同时的，即同时是绝对的。 即： O、O’重合时，较准（t=t’=0） O’ X’ O X O X t、t’时刻： O’ X’ 2）时间间隔的测量是绝对的 在K’系中： 在K系中： 由GT： 设在空间P点发生一件事情（比如说举一次手） 经历的时间为t1’-----t2’ 观测这件事的时间为t1、t2 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。 是绝对的。 结论：时间的测量 3）空间间隔的测量是绝对的 X Y K’系测得长度 K系测得长度 注意：K系相对棒有相对速度，故测量棒两头坐标值时一定要同时测量。 而不能先测鱼尾坐标，再测鱼头坐标。 X’ Y’ 如测量游动的鱼长，要同时测量头和尾的坐标 然后相减 X2 X1 X2 ? 水 3）空间间隔的测量是绝的 K’系测得长度 K系测得长度 注意：K系相对棒有相对速度，故测量棒两头坐标值时一定要同时测量。 由“GT” 结论：空间的测量是绝对的。 X’ Y’ X Y 由“GT” 4）速度的变换 X Y X’ Y’ o’ o 或 此称伽利略坐标变换 *