力学 杨维纮 中国科学莪术大学 近代粉理系
杨维纮
第心拿泪对论 中国 第八章相对论 爱因斯坦提出了相对论,相对论的核心是关于空间 科)和时间观念的论述,它指出,作为整个牛顿力学基础的 学时间和空间的观念,尽管与人们已有的经验相符,实际 技士并不是普遍正确的。相对论涉及的是物理学中的一些 术 2最基本的观念,很难把它归属于物理学的哪一分支,相 大反却以不同的程度影响物理学的所有内容 与物理学中的其他理论不同,相对论既不是直接从 学实验引出来的,也不是为消除分歧的观点而寻找到的。 相对论完全是在对已被普遍接受的物理概念进行慎密审 杨查的基础上提出的,狭义相对论以爱因斯坦的两条基本 维□假设为基础。 纮 狭义相对论对空间和时间概念所进行的革命性的变 革,对整个物理学产生了深远的影响
第八章 相 对 论 爱因斯坦提出了相对论，相对论的核心是关于空间 和时间观念的论述，它指出，作为整个牛顿力学基础的 时间和空间的观念，尽管与人们已有的经验相符，实际 上并不是普遍正确的。相对论涉及的是物理学中的一些 最基本的观念，很难把它归属于物理学的哪一分支，相 反却以不同的程度影响物理学的所有内容。 与物理学中的其他理论不同，相对论既不是直接从 实验引出来的，也不是为消除分歧的观点而寻找到的。 相对论完全是在对已被普遍接受的物理概念进行慎密审 查的基础上提出的，狭义相对论以爱因斯坦的两条基本 假设为基础。 狭义相对论对空间和时间概念所进行的革命性的变 革，对整个物理学产生了深远的影响。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 第八章相对论 中国科学技术大学杨维 狭义相对论也使牛顿的万有引力定律出现了新问 题。牛顿提出的万有引力被认为是一种超距作用,引 力以无穷大的速度传递,它的产生和到达是同时的, 这与光速是传播速度的极限相矛盾,而且与狭义相对 大论关于同时性的相对性相抵触。因此必须对牛顿的万 有引力定律加以改造。根据物体的引力质量与惯性质 量成正比的事实,爱因斯坦认为万有引力效应是空间、 时间弯曲的一种表现,从而提出了广义相对论。在引 力较弱,空间和时间弯曲很小的情况下,广义相对论 的预言与牛顿的万有引力定律的 预言趋向一致
第八章 相 对 论 狭义相对论也使牛顿的万有引力定律出现了新问 题。牛顿提出的万有引力被认为是一种超距作用，引 力以无穷大的速度传递，它的产生和到达是同时的， 这与光速是传播速度的极限相矛盾，而且与狭义相对 论关于同时性的相对性相抵触。因此必须对牛顿的万 有引力定律加以改造。根据物体的引力质量与惯性质 量成正比的事实，爱因斯坦认为万有引力效应是空间、 时间弯曲的一种表现，从而提出了广义相对论。在引 力较弱，空间和时间弯曲很小的情况下，广义相对论 的预言与牛顿的万有引力定律的预言趋向一致。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 第八章相对论 国 科 §8.1生顿时空观的困难 学 技 §8.2相对性原理 个8.3洛仑兹变换 术 §8.4相对论时空观 学 88.5狭义相对论力学 §8.6狭义相对论中质量、动量和力的 杨 变换公式 维 纮 §8.7四维时空 §8.8广义相对论简介
第八章 相 对 论 §8.1 牛顿时空观的困难 §8.2 相对性原理 §8.3 洛仑兹变换 §8.4 相对论时空观 §8.5 狭义相对论力学 §8.6 狭义相对论中质量、动量和力的 变换公式 §8.7 四维时空 §8.8 广义相对论简介 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 88.1牛顿时空观的困难 中国科学技术大学杨维 8.1.1光传播的射击理论的困难 8.1.2“以太”理论及其困难
8.1.1 光传播的射击理论的困难 8.1.2 “以太”理论及其困难 中 §8.1 牛顿时空观的困难 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 中811光传播的射击理论的困难 国 科 学 Ltz提出光传播的射击理论:光如 技 同射出的子弹,其传播不需要借助任何 术 介质,光相对于光源所在的参考系以速 大 度(光速)运动。因此,光速只有在相 学 对于光源静止的参考系才是各向同性的。 对于不同的参考系,需要利用伽利略相 杨 对性原理和他的坐标变换。 维 纮
8.1.1 光传播的射击理论的困难 Litz提出光传播的射击理论：光如 同射出的子弹，其传播不需要借助任何 介质，光相对于光源所在的参考系以速 度（光速）运动。因此，光速只有在相 对于光源静止的参考系才是各向同性的。 对于不同的参考系，需要利用伽利略相 对性原理和他的坐标变换。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 中811光传播的射击理论的困难 国1.超新星爆发 科 学 1731年英国一位天文学爱好者用望远镜在南方夜 技 空的金牛座上发现了一团云雾状的东西。外形象个螃 米圆只“螃蟹”在膨胀,膨胀的速率为每年。到1920年, 蟹,人们称它为“蟹状星云”。后来的观测表明,这 大 学 它的半径达到。推算起来,其膨胀开始的时刻应在 云到现在是90多年前次超新星爆发中抛出米的气 杨 体壳层。这一点在我国的史籍里得到了证实。 维 纮
8.1.1 光传播的射击理论的困难 1. 超新星爆发 1731年英国一位天文学爱好者用望远镜在南方夜 空的金牛座上发现了一团云雾状的东西。外形象个螃 蟹，人们称它为“蟹状星云”。后来的观测表明，这 只“螃蟹”在膨胀，膨胀的速率为每年。到1920年， 它的半径达到。推算起来，其膨胀开始的时刻应在 860年之前，即公元1060年左右。人们相信，蟹状星 云到现在是900多年前一次超新星爆发中抛出来的气 体壳层。这一点在我国的史籍里得到了证实。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 中811光传播的射击理论的困难 国1.超新星爆发 科 蟹状星云到地球的距离大约是5千光年,而爆发中 学抛射物的速度大约是1500千米秒,用这些数据来计算, 技 r比t短25年。亦即,我们会在25年内持续地看到超新 术星开始爆发时所发出的强光。而史书明明记载着,客星 28从出现到隐没还不到两年。这怎么解释? 大 超新星 学 地球 戈子A 杨 B 维 纮 图8.1超新星爆发
8.1.1 光传播的射击理论的困难 蟹状星云到地球的距离大约是5千光年，而爆发中 抛射物的速度大约是1500千米/秒，用这些数据来计算， t / 比 t 短25年。亦即，我们会在25年内持续地看到超新 星开始爆发时所发出的强光。而史书明明记载着，客星 从出现到隐没还不到两年。这怎么解释？ 1. 超新星爆发 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 中811光传播的射击理论的困难 国2.双星观测 科 双星轨道中运动的 2C-0 学半周期是 技 7,=T+T 地球 术 T=T-7 大其中T是双星轨道运动 C+0 学的半周期。设L是地球 图82双星观测 到双星的距离。 L 21L 2VL 杨 ≈ C-VC+1C--1 C 维 纮
8.1.1 光传播的射击理论的困难 2. 双星观测 双星轨道中运动的 半周期是 T =T + 1 T =T − 2 2 2 2 2 2 c v L c v v L c v L c v L − = + − − = 其中T 是双星轨道运动 的半周期。设 L 是地球 到双星的距离。 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮
第心拿泪对论 中811光传播的射击理论的困难 国2.双星观测 科 学 W. de sliter(1913)首先讨论了上面的现象,指 技 出对许多双星(若假定是双星的轨道速度)来说,τ 米那么,以圆轨道运动的双星的多普勒效应对时间的 具有T的量级。因此,如果光速与光源速度有关, 大 学 依赖性,就会相当于一个偏心轨道对时间的依赖性, 即双星运动规律不服从开普勒定律。但是,实际观 s测到的双星轨道的偏心率是很小的。上述现象并没 杨 有观测到。 维 纮
8.1.1 光传播的射击理论的困难 W. de Sliter (1913) 首先讨论了上面的现象，指 出对许多双星（若假定是双星的轨道速度）来说，τ 具有 T 的量级。因此，如果光速与光源速度有关， 那么，以圆轨道运动的双星的多普勒效应对时间的 依赖性，就会相当于一个偏心轨道对时间的依赖性， 即双星运动规律不服从开普勒定律。但是，实际观 测到的双星轨道的偏心率是很小的。上述现象并没 有观测到。 2. 双星观测 中 国 科 学 技 术 大 学 杨 维 纮