第6章 狭以相对论基础
第 6 章 狭义相对论基础
第6章狭义相对论基础 口狭义相 口相对论的时空观 一相对论动却
第 6 章 狭义相对论基础 ❑狭义相对论的基本原理 ❑相对论的时空观 ❑相对论动力学
狭义相对论的基本原理 口伽利略变换与经典时空观 口狭义相对论产生的背景 口狭义相对论的基本假设 口洛伦兹变换
狭义相对论的基本原理 ❑伽利略变换与经典时空观 ❑狭义相对论产生的背景 ❑狭义相对论的基本假设 ❑洛伦兹变换
伽利略变换与经典时空观 1力学相对性原理 口经典力学认为,所有惯性系都是等价的,即 在所有惯性系中,同一力学现象将按同样的 形势发生和演变,经典力学的基本方程都具 有相同的数学形式。这个结论称为力学相对 性原理,或者牛顿相对性原理,又称为伽利 略不变性。 口这个原理将由伽利略变换来保证
伽利略变换与经典时空观 1.力学相对性原理 ❑经典力学认为，所有惯性系都是等价的, 即 在所有惯性系中，同一力学现象将按同样的 形势发生和演变，经典力学的基本方程都具 有相同的数学形式。这个结论称为力学相对 性原理，或者牛顿相对性原理，又称为伽利 略不变性。 ❑这个原理将由伽利略变换来保证
伽利略变换与经典时空观 2伽利略变换 口初始条件 t=0时,S与S′重合 P(x,y, z) SS 口伽利略坐标变换 x=x-wt t
伽利略变换与经典时空观 2.伽利略变换 ❑初始条件 t = 0 时， S 与 S 重合 ❑伽利略坐标变换 = = = = − t t z z y y x x vt S y O O x y x S u z z P ut P (x, y,z) (x , y ,z )
伽利略变换与经典时空观 口由伽利略变换可知,时间与空间的量度彼此 无关,与参照系的运动状态无关,都是绝对 的,并且与物质的质量(或者物质本身)也 无关。所以说,经典时空观又称绝对时空观, 伽利略变换是经典时空观的集中体现 口由伽利略坐标变换不难验证力学相对性原理 y=y-l F=ma=ma= F =
伽利略变换与经典时空观 ❑由伽利略变换可知，时间与空间的量度彼此 无关，与参照系的运动状态无关，都是绝对 的，并且与物质的质量（或者物质本身）也 无关。所以说，经典时空观又称绝对时空观， 伽利略变换是经典时空观的集中体现。 ❑由伽利略坐标变换不难验证力学相对性原理 v v u = − a a = F ma = ma = F =
狭义相对论产生的背景 口19世纪末,麦克斯韦建立了完整的电磁理论, 预言了电磁波的存在,揭示了光的电磁本性。 热学,统计物理学,分子运动论等经典物理 学理论也已基本形成体系并在各个科学领域 出现了所向披靡的形式。这时,很多人认为 物理学已发展到顶,物理学家除了作些细枝 末节的工作外将无事可做
狭义相对论产生的背景 ❑19世纪末，麦克斯韦建立了完整的电磁理论， 预言了电磁波的存在，揭示了光的电磁本性。 热学，统计物理学，分子运动论等经典物理 学理论也已基本形成体系并在各个科学领域 出现了所向披靡的形式。这时，很多人认为 物理学已发展到顶，物理学家除了作些细枝 末节的工作外将无事可做
狭义相对论产生的背景 口但是,这样的物理大夏是建立在以牛顿经典 力学为代表的机械论基础之上的,其突出表 现就是“以太假说”。这个假说认为,像水 是传播水波的介质一样,以太是传递包括光 波在内的电磁波的介质
狭义相对论产生的背景 ❑但是，这样的物理大厦是建立在以牛顿经典 力学为代表的机械论基础之上的，其突出表 现就是“以太假说” 。这个假说认为，像水 是传播水波的介质一样，以太是传递包括光 波在内的电磁波的介质
狭义相对论产生的背景 口由于光速很大,电磁波又是横波,所以,以 太这种介质必须具有很高的剪切模量和杨氏 模量,也即具有很大的粘性,同时又必须是 透明的,无处不在的,宇宙中大大小小的天 体浸在其中,在以太中穿行,又不会受到它 的任何拖曳力,这样的介质真是不可思议
狭义相对论产生的背景 ❑由于光速很大，电磁波又是横波，所以，以 太这种介质必须具有很高的剪切模量和杨氏 模量，也即具有很大的粘性，同时又必须是 透明的，无处不在的，宇宙中大大小小的天 体浸在其中，在以太中穿行，又不会受到它 的任何拖曳力，这样的介质真是不可思议
狭义相对论产生的背景 口同时,麦克斯韦的四个电磁方程组不满足伽 利略变换而满足洛伦兹变换!因此人们认为 存在一个相对于以太静止的绝对参考系,麦 克斯韦方程组只在绝对参考系中成立,在这 个参考系中电磁波在真空中沿各个方向的传 播速度都是恒量c。而在相对于以太运动的 惯性系中则一般不等于恒量c。地球在以太 中穿行,测量地球相对于以太的绝对运动 自然就成了当时人们首先关心的问题
狭义相对论产生的背景 ❑同时，麦克斯韦的四个电磁方程组不满足伽 利略变换而满足洛伦兹变换！因此人们认为 存在一个相对于以太静止的绝对参考系，麦 克斯韦方程组只在绝对参考系中成立，在这 个参考系中电磁波在真空中沿各个方向的传 播速度都是恒量 c 。而在相对于以太运动的 惯性系中则一般不等于恒量 c 。地球在以太 中穿行，测量地球相对于以太的绝对运动， 自然就成了当时人们首先关心的问题