力学相对性原理-伽利略变换.ppt

从伽利略变换来看，电磁波的传播显然不满足相对性原理。如果电磁波在某一惯性系S中沿各方向的传播速度为c，则在相对S系速度为u的S系中在u方向上电磁波的传播速度为c-u，在-v方向上电磁波的传播速度为c+u。迈克尔孙-莫雷实验单色光源反射镜1反射镜2补偿玻璃板半透明镀银层12以太风目的：找出绝对惯性系（以太系），或测出我们的地球参考系相对绝对参考系的速度有多大。由伽利略变换以太风光对仪器仪器对以太光对以太光线1、2相遇，出现干涉条纹，将装置转动90度，干涉条纹应移动（预计0.37条）。反复实验:“零结果”相对性原理的普遍性（对称性）伽利略变换（经典力学）电磁学定律三者无法协调解决困难的途径：1.否定相对性原理的普遍性，承认惯性系对电磁学定律不等价，寻找电磁学定律在其中成立的特殊惯性系。2.改造电磁学理论，重建具有对伽利略变换不变性的电磁学定律。3.重新定位伽利略变换，改造经典力学，寻求对电磁理论和改造后的力学定律均为对称操作的“新变换”。1、2、无一例外遭到失败，爱因斯坦选择3、取得成功。爱因斯坦的选择来自坚定的信念：自然的设计是对称的，不仅力学规律在所有的惯性系中有相同的数学形式，所有的物理规律都应与惯性系的选择无关。实验结果说明，在所有惯性系中，真空中的光速恒为c，伽利略变换以及导致伽利略变换的牛顿绝对时空观有问题，必须寻找新的变换，建立新的时空观。“爱因斯坦把方法倒了过来，他不是从已知的方程组出发去证明协变性是存在的，而是把协变性应当存在这一点作为假设提出来，并且用它演绎出方程组应有的形式。”—洛仑兹（荷兰.1853－1928）爱因斯坦1931年会见迈克尔孙“我的实验竟然对相对论这个怪物的诞生起了作用，我对此感到十分遗憾。”“我尊敬的迈克尔孙博士，您开始工作时，我还是个孩子，只有1米高，正是您将物理学家引向新的道路，通过您精湛的实验工作，铺平了相对论发展的道路，您揭示了光以太的隐患，激发了洛仑兹和菲兹杰诺的思想，狭义相对论正是由此发展而来的。没有您的工作，相对论今天顶多也只是一个有趣的猜想，您的验证使之得到最初的实验基础。”（1931年迈克尔孙、爱因斯坦、密立根在一起。）§8.2狭义相对论的基本原理洛仑兹变换一.狭义相对论的两条基本原理狭义相对性原理：一切物理定律在所有的惯性系中都有相同数学形式。▲是对力学相对性原理的推广▲基于对自然规律对称性的深刻理解和坚定信仰：所有的惯性系对物理规律等价。到19世纪末，经典物理学已发展到相当完善的阶段，当时许多物理学家，包括像开尔文那么知名的、对物理学理论有多方面贡献的物理学家，都认为物理学的基本规律已被揭示出来，今后的任务只是使这些规律进一步完善，并把物理学基本定律应用到具体问题的解决上而已。*正当物理学家们为经典物理学的成就感到满意的时候，一些新的实验事实给经典物理学以有力的冲击，这些冲击主要来自于以下几方面：经典物理理论无法对这些新的实验结果做出正确的解释，从而使经典物理处于非常困难的境地，也使一些物理学家深感困惑。***根据相对性原理，一切物理规律应该在坐标变换时保持形式不变。*相对论的时空坐标变换关系*阿尔伯特.爱因斯坦（1879—1955）同学们好！物理书都充满了复杂的数学公式。可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论的开端。－－爱因斯坦《物理学的进化》?前言：相对论产生的历史背景和物理基础经典物理：伽利略时期——19世纪末经过300年发展，到达全盛的“黄金时代”形成三大理论体系1.机械运动：以牛顿定律和万有引力定律为基础的经典力学2.电磁运动：以麦克斯韦方程组为基础的经典电磁学3.热运动：以热力学定律为基础的宏观理论(热力学)以分子运动为基础的微观理论(统计物理学)在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。也就是在测量数据的小数点后面添加几位有效数字而已。01——开尔芬（1899年除夕）02理论物理实际上已经完成了，所有的微分方程都已经解出，青年人不值得选择一种将来不会有任何发展的事去做。03——约利致普朗克的信04物理学家感到自豪而满足，两个事例：两朵乌云：迈克尔孙—莫雷实验的“零结果”黑体辐射的“紫外灾难”实验结果与理论不符1.电子：1894年，英国，汤姆孙因气体导电理论获1906年诺贝尔物理奖2.X射线：1895年，德国，伦琴1901年获