[理学]5-2 相对论时空观.ppt

若用飞船上的钟测量，飞船飞到 星所需时间为 正是时间膨胀效应使得在人的有生之年进行星际航行成为可能。 按地球上的时钟计算，飞船飞到 星所需时间为 解： 3. 牛郎星距地球16光年，宇宙飞船若以速率 v = ? 匀速飞行，将用4年时间（飞船钟）抵达牛郎星。 解：飞船时为原时： 地球时为观测时： 由 得： 4.在 S 系中的 x 轴上距离为 处有两个同步的钟A 和 B ，在 系中的 轴上有一个同样的钟 ，设 系相对于 系的速度为v ，沿 x 方向，且当 A与 A 相遇时，两钟的读数均为零。 那么，当 钟与 B 钟相遇时，在 系中 B 钟的读数是 ； 此时在 系中 钟的读数是 。 答案： 当A钟与 B 钟相遇时，在 S 系中观测， A 钟以速率v 运动了?x, S 系中A、B 钟的读数均为： 非原时 0 原时 非原时 在 S 系中观测， A 钟保持静止，其读数为原时 由 答案： 3-2 相对论时空观 第二讲相对论时空观 2-0 回顾 2-1 洛仑兹速度变换 2-2 相对论时空观 ?同时性的相对性 ?时钟延缓 ?长度收缩 相对性原理 光速不变原理 2-0 回顾 2-1 速度变换 S系 S 系 根据： 得： ？ 注： 洛仑兹速度变换 正变换 逆变换 （1）对应原理 加利略速度变换 讨论 v c (2) 与光速不变原理相协调。 若一束光沿S 系的X轴传播 ux=c uy=0 uz=0 在S 系看: u= C 例1：在地面上测到有两飞船分别以+0.9c和-0.9c的速度向相反方向飞行。求此一飞船相对于别一飞船的速度多大。 由速度变换式得： 练一练：若以地为S系，其中一只飞船为S’系，结果如何？ 比一比：由伽利略变换得到怎样的结果？ 解：S‘系对S系速：v=0.9c，以B为研究对象： 例2. 在太阳系中观察一束星光垂直射向地面，速率C， 而地球以速率v 垂直光线运动，求地面上测量这 束星光的速度大小方向？ o X y y o 解：设太阳系S系，地球为S 系。 v ux=0，uy=C，uz=0 在S 系看星光的速度： ? 在S系看星光的速度： u u X 30 爱因斯坦是从“同时”的相对性开始他的相对论时空观讨论的。 “凡是时间在里面起作用的一切判断，总是关于 同时事件的判断” ——爱因斯坦 1-2 狭义相对论的时空观 1. 同时的相对性 日常生活经验：在一个惯性系中同时发生的两个事件，在其它惯性系中看来，也是同时发生的。 “同时”概念与参考系选择无关。 爱因斯坦认为： 同时性概念是因参考系而异的，在一个惯性系中认为同时发生的两个事件，在另一惯性系中看来，不一定同时发生。同时性具有相对性。 虽然彭加勒才华横溢，洛伦兹学识渊博。但他们都不敢迈出决定性的革命的一步，去重新检验我们的同时性概念。这个概念或许不只是从我们的父辈那儿学来的，而简直就像经过漫长的进化过程遗传到我们的基因中的一样。 －－－杨振宁 事件 1 ：车厢后壁接收器接收到光信号. 事件 2 ：车厢前壁接收器接收到光信号. 同时不同地 事件 2 系 (车厢参考系 ) S 系 ( 地面参考系 ) 事件 1 结论 ：沿两个惯性系运动方向，不同地点发生的两个事件，在其中一个惯性系中是同时的， 在另一惯性系中观察则不同时，所以同时具有相对意义；只有在同一地点， 同一时刻发生的两个事件，在其他惯性系中观察也是同时的 . 在 S 系 在 系同时同地发生的两事件 此结果反之亦然 . 注意 议一议： 一高速列车v=0.6c，沿平直轨道运动，车上A、B两人相距L=10m。B在车前、A在车后，当列车通过一站台时突然发生枪战事件，站台上的人看到A先向B开枪， 过2.5ns，B才向A开枪。站台上的人作证，枪战是A挑起。若你站在车厢上的法官，你将如何判断？ 23 解：已知⊿t =tA-tB= 2.5ns ⊿x=x’A-x’B= 10m 因果律在惯性系中是绝对的。 ⊿t ＞0。 结论： 运 动 的 钟 走 得 慢 2 时间的延缓(time dilation) B 1）由光速不变原理求时间延缓公式 原时（Proper time ）：某参考系中同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔。 系同一地点 B 发生两事件 在