牛顿力学中运动的相对性和狭义相对论的两个基本假设

牛顿力学中运动的相对性,武胜中学吴建兵,1905年，爱因斯坦创立了相对论，相对论和量子论一道引发了20世纪物理学的革命。一百年后的2005年，联合国决定将该年定为“国际物理年”，旨在纪念爱因斯坦并向全社会宣传物理学。,相对论,生于德国，童年在意大利。1901年毕业于瑞士联邦工业学院,未如愿成物理/数学教师，入籍但失业；后在朋友的帮助下，就职于瑞士联邦专利局，业余做科研；1905年获苏黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授，次年回苏黎世，1914年任德国Wilhelm物理所所长、柏林大学教授，入德籍。1932年避Hitler迫害离德，1933年入美国籍,任Princeton大学教授至1945年退休。得过所有学术奖。二战期间是世界政府运动领军人物，受邀任以色列总统，拒；与Weizmann（魏茨曼）合建耶路撒冷希伯来大学。相对论提出后二十多年不被普遍接受(直至Pauli推介)；创相对论宇宙学。一人独对Bohr为首的学界，促进了量子力学的建立；终生坚信隐参量学说。贡献还在统计物理和激光等多方面。,AlbertEinstein(1879.3.14-1955.4.18)，20世纪最伟大的物理学家,于1905年和1916年先后创立了狭义相对论和广义相对论，1921年获得Nobel物理学奖。,一、伽利略相对性原理,对于任何惯性参照系，力学现象都以同样的规律进行。即：牛顿力学的规律都具有相同的形式。这就是经典力学的相对性原理。也叫做伽利略相对性原理。,惯性参照系：牛顿第一、第二定律（见牛顿运动定律）在其中有效的参照系，简称惯性系。如果s为一惯性参照系，则任何对于s作匀速直线运动的参照系都是惯性参照系；而对于s作加速运动的参照系则是非惯性参照系。所有的惯性参照系都是等效的。惯性参照系即惯性系。,一个参考系是不是惯性系，只能由实验确定。最基本的判据就是牛顿运动定律成立与否。根据伽利略相对性原理，和一个惯性系保持相对静止或相对匀速直线运动状态的参考系也是惯性系。在实践中，人们总是根据实际需要选取近似的惯性参考系。比如，在研究地面上物体小范围内的运动时，地球是一个很好的惯性系。在研究太阳系中天体的运动时，太阳是一个很好的惯性系。非惯性系:相对地面惯性系做加速运动的物体.平动加速系:相对于惯性系作变速直线运动,但是本身没有转动的物体.例如:在平直轨道上加速运动的火车.转动参考系:相对惯性系转动的物体.例如:转盘在水平面匀速转动.,惯性参照系的判断方法：,牛顿第一定律和牛顿第二定律,二、经典时空观（绝对时空观）,1、绝对的、真正的、数学的时间在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着。,2、绝对空间永远相同、不动，与外界事物无关。,3、时间和空间相互独立、互不相关。,三、伽利略速度变换,设车厢对地速率为u，行人对车速率为v向前时：,则人对地的速度为v=u+v,参考系不同，速率也不同，速率随参考系的变化关系式称为伽利略变换公式。,设车厢对地速率为u，行人对车速率为v向后时：,则人对地的速度为v=u-v,狭义相对论的两个基本假设,按伽利略速度变换公式，不同的惯性系中，真空中的光速应当是不同的值。,按照麦克斯韦理论，真空中的光速c应当是一个电磁学常量，在不同惯性系中应当有相同的值。,？哪一个正确呢？,电磁理论与经典时空观之间的矛盾该如何解决？,直到1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学一文，宣告了狭义相对论的创立，才使得问题获得根本性的解决。,一、爱因斯坦的相对性原理,对于不同的惯性系，物理规律（包括力学的和电磁学的）都是一样的。作为牛顿力学基础的伽利略变换公式需要进行修改。,即：物理定律与惯性系的选择无关，对物理定律来说，所有