大连理工 大学物理学 相对论1.pdf

大连理工大学 物理与光电工程学院 詹卫伸 ☆ ☆ §1 牛顿相对性原理和伽利略变换 力学是研究物体的运动规律的科学。 物体的运动规律就是它的位置随时间的变化。 为了定量地研究这种变化，必须选定适当的参照系。 力学概念以及力学规律都是对一定的参照系才有意义。 对于不同的惯性系基本力学定律的形式一样吗？ 牛顿力学：对于任何惯性系，牛顿定律都成立！ 一 牛顿相对性原理 ☆ 1.牛顿运动定律 r r d (mv ) F d t 它是经典力学的基础。 运动规律都可以看成是由它导出来 ☆ 2 ．经典力学的时空观 时间间隔和空间间隔的量度是绝对不变的 (不因参考系的运动而改变)， 而且时间和空间是互相独立的。 绝对空间：长度的量度与参照系无关 Δx Δx / 绝对时间：时间的量度与参照系无关 Δt Δt / 3．经典力学的相对性原理 ☆ （或伽利略相对性原理） 伽利略(牛顿)相对性原理： 在一切惯性系中力学定律形式相同。 牛顿认为有一个“绝对静止”的参考系。 在对它作匀速直线运动的参考系(其它惯性系)中 牛顿定律照样成立， 作力学实验表现出来的规律性也是一样的。 牛顿定律不是对一切参考系都成立， 而只是对惯性系才成立； 相对于一个惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。 动画演示 相对论\伽里略相对性原理.swf 相对不同的参照系， 这是牛顿天才 长度和时间的测量结果都一样吗？ 的一个标志！ 牛顿的绝对时空观认为一样。 ′ ′ Δx Δx , Δt Δt 那么，如何区别“普通时间”与绝对时间？ 如何从诸多的惯性系中找到“绝对参照系” ？ 牛顿说：“人类无能为力，只有上帝知道！” 绝对时空不能观测，也不能用任何实验证明。 但是，它在理解牛顿定律中所起的巨大作用， 迫使牛顿引进这一概念。 ☆ 牛顿的绝对时空概念 换 变 略 利 伽 牛顿力学的相对性原理 变换—— 不同参照系对同一运动 的描述之间的数学对应关系 伽利略变换是 牛顿力学相对性原理的数学表述 r 二 伽利略变换 r