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爱因斯坦的狭义相对论基本假设 * 第 八章 相对论力学 逆变换 在两个惯性系中分析描述同一物理事件 在 t ＝0 时刻，物体在 O 点, S , S 系重合。t 时刻，物体到达 P 点 伽利略变换: 回顾伽利略变换 伽利略变换式中 t = t ? ，表示在所有惯性系中 时间是相同的 ， 即时间与参考系的运动状态无关 ，时间是绝对的。 在所有惯性系中时间间隔也是相同的，?t = ?t ? , 即在伽利略变换下时间间隔是绝对的。 在同一时刻，空间两点间的长度在两个惯性系中为 表示在所有惯性系中，任意确定时刻空间两点间的长度都是相同的，空间长度与参考系的运动状态无关，即空间长度是绝对的。 可见，在伽利略变换下时间和空间均与参考系的 运动状态无关，时间和空间之间是不相联系的，是 绝对的，这就是经典的时空观念。 u 是恒量 牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性? 质量与运动无关 力与参考系无关 伽利略相对性: 力学定律在伽利略变换下是不变的. 绝对时间 绝对空间 绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关 在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同的，具有相同的数学表达形式。或者说，对于描述力学现象的规律而言，所有惯性系是等价的。 一、绝对时空观 二、经典力学的相对性原理 经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关 伽利略变换 伽利略相对性原理 8-1 狭义相对论的两个基本假设 一、狭义相对论产生的历史背景 1.电磁理论 光是电磁波， 在真空中光速 (1)麦克斯韦方程组不满足伽利略相对性原理？ (2)机械波传播需要媒介，光波却可在真空中传播？ (3)光速 c 究竟是相对于谁的速度？ “以太”— 光传播的媒介 特殊惯性系 几乎没有质量 , 完全透明 , 对运动物体没有阻力 , 非常刚劲(高速运动所要求) . 如果以太存在, 它必须 以太假说 以太是传递包括光波在内的所有电磁 波的弹性介质，它充满整个宇宙。电磁波是以太介 质的机械运动状态，带电粒子的振动会引起以太的 形变，这种形变以弹性波形式的传播就是电磁波。 2、迈克尔逊—莫雷实验 “以太风” 为地球公转速度 实验结果 大自然的阴谋 两朵乌云 波动方程: 1).相对性原理 物理规律对所有惯性系等价，不存在特殊的惯性系 物理规律在所有惯性系中可以表述为相同的形式 在一个惯性系内，用任何物理实验，都无法确定其做匀速直线运动的速度 2).光速不变原理 惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率具有相同的值c. 对自然界认识的一个飞跃 — 电磁波本身就是一种物质 二、狭义相对论的基本假设 1.一切物理规律在任何惯性系中形式相同 --- 相对性原理 2.光在真空中的速度与发射体的运动状态无关 —— 光速不变原理 狭义相对论的实验证明： 例1. 介子的 衰变. ? Einstein 的相对性理论 是 Newton理论的发展 一切物理规律 力学规律 讨论 在高能加速器中产生的 介子，相对实验室的速度 速度u′ 等于光速c，它相对实验室的速度u 应是u′ 与 的叠加， 实验中测出的u=（2.9977 0.004） 108 m/s.这就验证了光速不变原理，也验证了相对论的速度叠加公式。 可以达到0.999975c,即已非常接近光速。它在运动过程中发生衰变，产生 射线。 射线是频率很高的电磁波，相对 介子的