vigo经典时空观与相对论时空观

经典时空观与相对论时空观,经典力学的发展历程,局限性：只适用于低速、宏观情况。,哥白尼,伽利略,开普勒,笛卡儿,惠更斯,牛顿,经典力学时空观,思考1:对于不同的参考系，运动的描述一样吗？,1.以地面作为参考系,2.以A作为参考系,惯性参考系,牛顿运动定律适用的参考系,相对惯性系作匀速直线运动的参考系,伽利略相对性原理,V=3m/s,对于任何惯性系，力学定律都是相同的。,或者说一切惯性系都是等效的,V=30m/s,所有的惯性系都是平等的，不能用任何实验来区分一个惯性系统是静止还是在做匀速直线运动。,经典时空观,大多数人对时空的认识就像19世纪作家查里斯兰姆写的：“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼，因为我从不想起它们。”,时空是何物?时间和空间是否存在于我们的知觉之外?时间和宇宙有开端吗?它们会结束吗?,牛顿认为：宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间,绝对时间由于其内在性质而均匀地、与任何外界事物无关地流逝着。,比方：箱子,比方：铁轨,空间、时间脱离物质及其运动而客观存在，并且时间和空间相互分离,同时绝对性时间间隔的绝对性空间距离的绝对性质量恒定不变,经典时空观的几个推论,相对论时空观,光速不变,研究与物体运动有关的电磁现象时，发现在电磁现象的规律不符合相对性原理,1905年，26岁爱因斯坦在科学史上创造了一个史无前例奇迹。这一年他写了六篇论文，在三月到九月这半年中，利用在专利局每天八小时工作以外的业余时间，在三个领域做出了四个有划时代意义的贡献，他发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动理论和狭义相对论这四篇重要论文。,牛顿时空观中光的传播时间,狭义相对论,基本假设,相对性原理:,光速不变原理：,物理学定律在所有的惯性系中都是一样的,伽利略相对性原理的推广,在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的光速都是相等的,相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。,这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句:,自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，上帝说：“让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。后人续写道:上帝说完多少年之后，魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。,同时的相对性,同时的相对性1,同时的相对性2,两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关,2.动钟变慢（）,动钟变慢,1、1971年，美国人把原子钟放到喷气式飞机上，当飞机绕地球飞行一周回到地面后，飞机上的原子钟与地面上的原子钟的读数出现了微小的差别，这个微小的差别主要是由相对论中的时钟变慢引起的,2、高能量基本粒子的运动速度很高，非常接近光速把测量到的静止介子的衰变寿命，同实验测量到的高速运动介子的衰变寿命比较，就会发现运动介子的寿命确实比静止介子的寿命长了很多,实验证明,时间膨胀,时钟飞驰得越快，钟的时间走得越慢；在与光速相等的时候，钟将似乎完全停止，时间就会停顿了,3、动尺变短（）,空间收缩,动尺变短,时间、空间和运动的确是紧密联系的，这种性质就叫做时空的相对性,长度缩短效应只发生在相对运动的方向上,4、物体质量随速度的增加而增大,当速度接近光速时，质量趋于无穷大,质量和能量之间是有联系的：E