6相对论的建立和发展1456.ppt

狭义相对论引出的观念的变化 2、长度收缩效应 《物理世界奇遇记》 伽莫夫 /soft/ 狭义相对论引出的观念的变化 2、长度收缩效应 假如速度无限接近于光速？ 思考 世界 将会怎样？！ /soft/ 狭义相对论引出的观念的变化 3、时间延缓效应 快速运动参考系中的钟，与静止参考系中的钟相比，它走慢了。----这就是所谓的时间膨胀，也叫时间延迟。 在1911年4月波隆哲学大会上，法国物理学家P．朗之万用双生子实验对狭义相对论的时间膨胀效应提出了质疑，设想的实验是这样的：一对双胞胎，一个留在地球上，另一个乘坐火箭到太空旅行。飞行速度接近光速，在太空旅行的双胞胎回到地球时只不过两岁，而他的兄弟早已死去了，因为地球上已经过了200年了。这就是著名的双生子详谬。 双生子佯谬说明狭义相对论在逻辑自恰性上还存在不完善的地方。 /soft/ 慢 【例】孪生子佯谬和孪生子效应 假如飞船返回地球兄弟相见，到底谁会更年轻呢？ . 慢 /soft/ 问题的关键是，时间延缓效应是狭义相对论的结果，它要求飞船和地球同为惯性系。要想保持飞船和地球同为惯性系，哥哥和弟弟就只能永别，不可能面对面地比较谁年轻。这就是通常所说的孪生子佯谬(twin paradox)。 如果飞船返回地球则在往返过程中有加速度，飞船就不是惯性系了。这一问题的严格求解要用到广义相对论，计算结果是，兄弟相见时哥哥比弟弟年轻。这种现象，被称为孪生子效应。 1971年，美国空军用两组Cs(铯)原子钟做实验。发现绕地球一周的运动钟变慢了 203±10 ns，而按广义相对论预言运动钟变慢 184 ± 23 ns，在误差范围内理论值和实验值一致，验证了孪生子效应。 /soft/ 质能方程——质量能量转换方程 经典物理中，质量和能量是两个完全不同的概念； 在狭义相对论中，质量和能量通过光速联系在一起 爱因斯坦指出：该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量 /soft/ 为什么日常生活中觉察不到？ 高铁：300~350km/h 100 m/s 战斗机：1000 m/s 洲际导弹：7000 m/s 宇宙飞船：11.2 km/s 离开银河系：1.20x105m/s 光速：3x108m/s 远远大于 日常所见的速度！ 相对论效应在日常生活的速度中是可以忽略不计的！ /soft/ 四、爱因斯坦的研究特色: 　　1.对经典理论的大胆怀疑 　　经过十年的思索,首先看破以太,并最终抛弃了以太,也就是抛弃了绝对运动。 “马赫的真正伟大，就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性。” ——爱因斯坦 相对论以最勇敢的物理论而名扬于世。 /soft/ 　　2.博闻苦思，好学进取 　　16岁时,爱因斯坦就思考: 　　“如果我以速度c追随一条光线运动”，我应当看到什么现象呢？ 　　　爱因斯坦得知迈克尔逊零结果，想:“若零结果是事实，那地球相对以太运动的想法就是错误的!” 　　　爱因斯坦读了洛仑兹1895年的论文，认为其方程若成立，必然导致光速不变的概念。 电磁感应的现象迫使我假设(狭义)相对性的原理，必须克服的困难在于真空中光速的不变性。 　 ——爱因斯坦 /soft/ 　 爱因斯坦认为:“若光速不变成立，则将出现同时性的相对性。” 　　就这样，爱因斯坦建立了新的时空观，他认为时间与运动有关，而不是割离的，建立了四维空间。　　　 /soft/ 3.追求科学理论的和谐与自然 　　认为科学理论应当完备，即不存在矛盾和不一致的地方，比如牛顿运动定律与事实有矛盾，就应该改革它。认为科学理论应当逻辑简单，概念和假设应当尽量地少，理论应当简洁。认为科学应当对称和谐。 　　“它象在爬山一样，越是往上爬，越是得到宽广的视野，并且越能显示出我们的出发点与其周围广大地域之间的出乎意外联系。” ——爱因斯坦的回忆 /soft/ 狭义相对论被承认的曲折经历 　　1.普遍读不懂，不理解　　在法国，1910年几乎没有人提到爱因斯坦。 　　J·J·汤姆逊1909年：“以太对我们来说，就象我们呼吸空气一样不可缺少。”　　马吉1911年：“我相信，现在没有一个活着的人会断言，时间会是速度的函数。” 迈克尔逊至死（1931年）还念念不忘“可爱的以太”，认为相对论是个怪物。 6.3? 狭义相对论的遭遇和实验检验 /soft/ 2.普朗克支持：“如果相对论是正确的，爱因斯坦就是20世纪的哥白尼。”并发表了爱因斯坦的文章。所以人们常说，普朗克有两大发现! 3.实验验证　 1906年，考夫曼得出了否定相对论的结果，相