绝对时空观力学.ppt

1 一经典力学时空观 绝对空间 空间与运动无关 空间绝对静止 空间的度量与惯性系无关 绝对不变 绝对时间 时间均匀流逝 与物质运动无关 所有惯性系有统一的时间 2 3 系相对于系以匀速沿轴运动 观察两参照系中同一事件的时空关系 伽利略坐标变换式 时两坐标重合 4 t时刻质点在两参照系下的坐标 时间和空间无关 5 求导可得速度和加速度的伽利略变换式 6 在两相互作匀速直线运动的惯性系中 牛顿运动定律具有相同的形式 7 经典时空中长度的量度是绝对的 如在S和S 系中量度同一物体的长度是相同的 8 绝对同时性 经典时空中时间的量度是绝对的 在S和S 系中时间量度相同 在S系同时发生的两个事件 在S 系中也是同时发生的 由 9 牛顿力学的相对性原理 在宏观 低速的范围内 是与实验结果相一致的 但在高速运动情况下则不适用 10 机械波在介质中的波速与波源的运动速度无关 波速决定于介质的弹性模量 真空中电磁波的波速也同样是各向同性 为常量 如果两者相类比 真空中必将存在某一种媒质 以太 电磁波是依靠 以太 传播的 11 光为横波 横波在固体介质中传播 横波波速 要求G 刚性 很大 质量 很小 问题 以太 何物 以太 存在于真空中 渗透在大气及一切气体和固体中 具有极小的质量和极大的刚性 12 对电磁现象的研究表明 电磁现象所遵从的麦克斯韦方程组不服从伽利略变换 光速 13 试计算球被投出前后的瞬间 所发出的光波达到观察者所需时间 球投出前 球投出后 根据伽利略变换 例 14 观察者先看到投出后的球 后看到投出前的球 结果 球投出前 球投出后 根据伽利略变换 15 公元1054年 人们发现天上出现了一颗 客星 其耀眼的光芒 用肉眼在白天也看得见 史书记载它在天空中停留了22个月 产生了著名的金牛座蟹状星云 16 当一颗恒星在发生超新星爆发时 它的外围物质向四面八方飞散 即有些抛射物向着地球运动 现研究超新星爆发过程中光线传播引起的疑问 17 A点光线到达地球所需时间 B点光线到达地球所需时间 18 理论计算观察到超新星爆发的强光的时间持续约 实际持续时间约为22个月 这怎么解释 19 相对于 以太 静止的惯性参照系似乎就是牛顿的绝对时空 麦克斯韦电磁场方程在伽利略变换下不协变 电磁学在惯性参照系具有不同形式 这是不符合实际的 人们通过各种方法寻找 以太 20 迈克尔逊 莫雷实验 利用光波沿不同方向传播后相干叠加的方法 试图证明地球相对 以太 运动 21 22 实验 测地球相对 以太 的速度 迈克耳逊 莫雷实验 23 1 在实验室S 系观察 光速c v顶风 光速c v顺风 来回时间 24 2 在实验室S 系观察 光速 光速 25 来回时间 两束光到望远镜的时间差 展开 26 光的光程差 3 将仪器旋转90 两路光的光程差变化为 27 干涉条纹移动数目为 28 1881年迈克耳逊第一次实验 预期 1887年迈克耳逊和莫雷改进实验 预期 结果 零结果 29 结论 作为绝对参考系的以太不存在 以后又有许多人在不同季节 时刻 方向上反复重做迈克耳孙 莫雷实验 近年来 利用激光使这个实验的精度大为提高 但结果却没有任何变化 30 4 结论 以太不存在 光的传播不需任何媒质 可在真空中传播 以太不能作绝对参照系 地球上各方向光速相同 与地球运动状态无关 迈克尔逊干涉仪由于可进行精密测量 1907年迈克尔逊获诺贝尔物理学奖 31 诺贝尔物理学获奖证书 32 迈克耳孙 莫雷实验测到以太漂移速度为零 对以太理论是一个沉重的打击 被人们称为是笼罩在19世纪物理学上空的一朵乌云 33 Kelvin LordWilliamThomson 1824 1907 Scottishmathematicianandphysicist KelvinisknownforanaddresstoanassemblageofphysicistsattheBritishAssociationfortheadvancementof Sciencein1900inwhichhestated Thereisnothingnewtobediscoveredinphysicsnow Allthatremainsismoreandmoreprecisemeasurement 34 迈克尔逊所得到的 零 结果 动摇了经典物理的根基 因此开尔文称其为 不详的乌云 但正是这朵小小的乌云 成为揭开二十世纪近代物理的序幕 本世纪最伟大的科学巨匠 美国物理学家爱因斯坦在深入研究了牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论后 接受了惯性参照系中相对性原理的普遍性 扬弃了 以太 的绝对时空 建立了相对论 35 阿尔波特 爱因斯坦 AlbertEinstein 1879 1955美国物理学家 36 1905 1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论 提出了相对时空观 提出的著名质能关系E mc2 开创了人类利用核能的先河 提出的引力场理论 为人类认识宇宙的演化奠定了理论基础 1905年首次提出了光量子假设 为此获得1921年诺贝尔物理奖 1906年用量子理论说明了固体热容与温度的关系 为人类认识微观领域物体的运动规律做出了开创性的贡献 37 1912年用量子理论建立了光化学定律 1916年用