狭义相对论基础PPT课件.ppt

;狭义相对论基础

specialrelativity;Galileo;On27thApril1900,LordKelvinmentionedinalecture：

“the“beautyandclearnessoftheory”wasovershadowedby“twoclouds”:

thenullresultoftheMichelson-Morleyexperiment

theproblemsofblackbodyradiation.;引言山雨欲来风满楼;§1经典时空观;把你和几个朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们带几只苍蝇、蝴蝶和其它小飞虫。舱内放一只大水碗，里面放几条鱼。然后挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐儿里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向舱内各方向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐子中。你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情后，再使船以任何速度前进。只要运动是匀速的，也不互左忽右地摆动??你将发现，所有上述现象丝毫没有变化，你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。;一、经典时空观;—在两个惯性系中分析描述同一物理事件;写成矢量形式为：;三、牛顿力学的相对性原理;在牛顿力学中，认为物体的质量和它的速度无关，于是可得：;如：动量守恒定律;历史的小插曲;§2魔鬼横空出世;二、AlbertEinstein的选择

由牛顿时空观出发，已知在伽利略变换下，一切力学规律对所有的惯性系都有相同的形式，但电磁学却不服从伽利略相对性原理。

从逻辑上说，对同一种变换，力学规律有相同的形式，而电磁学规律的形式却不相同，这是不可思义的。这个矛盾的存在有两种可能性：一种可能性是Maxwell给出的电磁学理论并不正确，而Galileantransformation是正确的；另一种可能性是Maxwelltheory是正确的，但力学规律在高速（v→c）情况下并不正确，Galileantransformation在高速情况下，也不正确，应存在一种新的变换，;在新变换形式下，电磁学规律服从相对性原理。

AlbertEinstein面对这两条路，他大胆地选择第二条道路，在1905年提出了新的时空理论—thespecialtheoryofrelativity.

AlbertEinstein建立相对论的思想基础

狭义相对论主要是讨论时空的理论。而时间和空间都是均匀的，对这均匀性如何理解？

所谓空间的均匀性：就是说在一个实验室所做的实验和在另一个实验室所做同样的实验将有相同的结果。并且实验结果不依赖于实验所取的方位，这就意味着，自然界的定律在旋转和平移下是不变的，因而线动量、角动量都是守恒的。;所谓时间的均匀性：就是说昨天所做的实验将和今天所做同样的实验有相同的结果。这就意味着，自然界的定律在时间平移下是不变的，从而导致了能量守恒。

AlbertEinstein所建立的相对论，就是在下列思想基础之上的，即时空具有更深刻地均匀性，自然定律在时空的四维“空间”的一组变换Lorentztransformation下是不变的，时空中的旋转和平移是这类变换的特殊情形。

狭义相对论的基本原理

根据实验事实，AlbertEinstein提出了如下两条基本假设：;一切物理定律在所有惯性系中都是相同的,即所有惯性参考系都是等价的，没有一个至高无上的惯性系(Thelawsofphysicsarethesameforobserversinallinertialreferenceframes.Noframeispreferred)。;在所有惯性系中，光速等于恒定c，它不依赖于惯性系之间的运动，也与光源、观察者的运动无关(Thespeedoflightinvacuumhasthesamevaluecinalldirectionsandinallinertialreferenceframes)。;?Conflictbetweenthetwoideas;“IfrelativityisprovedrighttheGermanswillcallmeaGerman，theSwisswillcallmeaSwisscitizen，andtheFrenchwillcall