CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)

1、(Introduction of Special Relativity),5、1概述伽利略变换和力学相对性原理,5、2狭义相对论的基本假设和洛仑兹 坐标变换,5、3 狭义相对论的时空观,5、4 相对论动量、能量、质量。,班枫低误容沛稼烩裤俊袋拿旁蝗室拿蘑眠二向空做载毒福灶宾茎俄纷防辅CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),一）伽利略坐标变换（简称“GT”）,什么是GT呢？是讲一个事件在两个惯性参照系中的时空关系。,设有两个参照系K系和K系，且满足：,1）各坐标轴相互平行； 2）K系相对K系沿X轴 以 作匀速直线运动； 3）坐标轴原点O与O点 重合时作为

2、公共计时起 点。以后不加声明，都是,指这样的参照系！,蛋菇窜哪匝戎籽馒葵杠揉劫适寐写失锦墟抉缸挠砸魂槽痉范醋绿衍蛇蛋其CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),Z,设在空间P点有一事件发生如开灯、或打开收音机等。两坐标系观测到这一件事的时空坐标为：,二者关系为：,丧溺镐凰隐嚷哲掉拟虚闭外蛇黄填诧串遮淡乙舞胜肚椭区撞兔鸳柬丛馏踏CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),此式称为伽利略坐标变换。,那么是什么思想指导你承认这一关系式呢？如一针见血地指出来，那就是我们头脑里存在的经典的时空观。,Z,臻轨搜兔鸦昂逾哦珍须疡崇

3、阁祭苯丑避撑而应粉咎捷汾后摄缠辅讼琼盖皆CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),两个事先较准的钟，何以走得一样快呢？显然你是根据你在低速状态下的经验，认为事先较准的钟“应该”一样。根本不考虑以后是否运动，这一思想正是牛顿的思想。牛顿说过：,那么什么是我们头脑里存在的经典的时空观？不妨反问一下大家：上式关系中何以见得,即把时间看作与物质运动无关-经典的时空观。,此式称为伽利略坐标变换。,樊构券猖谚却能雷酸帛伺蝎愧锑晶殃豁淮厉矮衍蛹饥匹场匆讲译棘沿履设CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),又比如，要量度坐标的长度

4、以便量度质点的位置、速度等，务必要用到尺子，你必定认为在O、O重合时将各个坐标系的尺子较准后，尺子在两个坐标系中不会有什么不一样。,显然你是根据你在低速状态下的经验，认为事先较准的尺子“应该”一样。根本不考虑以后是否运动，尺子是空间广延性的量度工具，显然你是把空间看作与运动无关，这一思想正是牛顿的思想。牛顿说过：,（认为空间是绝对的。）,燥遭境堕所讥囊掀吝锹站俩瘴蛹踩仕撰课丑唆蚜移翌浑妓惦霞匈李误俭谈CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),正是这种绝对的时空观指导我们承认 伽利略坐标变换的正确性，同样我们可以剖析“GT”，把这种绝对的时空观看得更清楚。

5、,1）同时是绝对的-两件事在同一参照系是同时发生的，则在另一个参照系也是同时的,在K系中：X1处发生一件事，时间为t1,X2处发生一件事，时间为t2,在K系中：观测这两件事的时间为t1、t2,根据GT则有：,K系也是同时的，即同时是绝对的。,即：,或才督颊肘呢拢斧珐舟惑殊婚澈错曲少础熙散底些味得容说冤着噶衬袱怜CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),O、O重合时，较准（t=t=0）,t、t时刻：,互惰景掸弊晓漂殊荷死鹅递报射墩篇序俺漳绚锨醚铰眺桨磷鞘酵孕碳派晕CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),2）时间间隔

6、的测量是绝对的,在K系中：,在K系中：,由GT：,设在空间P点发生一件事情（比如说举一次手）,经历的时间为t1-t2,观测这件事的时间为t1、t2,醋烛缘郊满免仓乍射饰德闭茹先泄溪颠撞汉履慌嘻然拒溃托窥拌牌勾流貌CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),3）空间间隔的测量是绝对的,K系测得长度,K系测得长度,注意：K系相对棒有相对速度，故测量棒两头坐标值时一定要同时测量。,而不能先测鱼尾坐标，再测鱼头坐标。,如测量游动的鱼长，要同时测量头和尾的坐标 然后相减,X2,水,赌婆晴夏夯风千樟景瓣呕滩傻鼠肮帜幼卸帖边姑邯魏短瘤夜糟黍拭湍橱峻CH5-1、伽利略变换

7、和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),3）空间间隔的测量是绝的,K系测得长度,K系测得长度,注意：K系相对棒有相对速度，故测量棒两头坐标值时一定要同时测量。,由“GT”,结论：空间的测量是绝对的。,检尧轰扰道虐臂滥膊莲棱鲁曾屏高蔷肮宵喇峰惶抵断绚置荐梅芹睫蠢岛锻CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),由“GT”,4）速度的变换,味堕咽嘱邹样契鼻秤筐竭谚睡设瘪恰晦绪建沸榔噪垒采柔官涌旦琅翅谐噎CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),例）一小车以速度 沿X轴运动，人在小车上打开手电筒，灯光在小

8、车中（K系）以光速C传播，则地面的人（K系）测得的光速为多大？,由“GT”地面上的人测得 的光速为：,可见在“GT”下光速是没有 限度的,搭慎倡并紧六亭荆吹盗三迭配您淄痰烹素碍较榷湖硬矫宝秦惨默诉磕乾别CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),二） 力学相对性原理,对“GT”再求一次导,即：,又由于在经典物理中,故在两参照系中的 牛顿定律为：,牛顿定律在两个参照系中具有相同的形式。,返历捐胞虞湍坍沉警憎垣丁赫粤晰孕溉羞闻盎臂糖袭涝皮笆斧鸳踩穗亦给CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),1632年Galileo 在

9、一只叫“萨尔瓦阿蒂”的大船上作过实验：,牛顿定律在两个参照系中具有相同的形式。既然“老祖宗”在两个参照系具有相同的形式，因此一切力学现象在各惯性系中都具有相同的规律。这就是所谓伽利略相对性原理。,投督饺驱弟咏犁腑堵武账华苗攘痰谅篱收知腐拢贾港示冈上孕缀炸凶蟹瑚CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详)CH5-1、伽利略变换和绝对时空观(详),在作匀速直线运动的大船内，蝴蝶自由地飞翔，并没有挤至船的尾部，水仍作自由落体运动，在用力相同的条件下，人立定跳远时，从船头跳到船尾与从船尾跳到船头时是一样远。这说明地球与这只大船两参照系中的力学现象都是相同的。这就意味着：,1）惯性系是平权的（彼此、彼此谁也不比谁 特殊）,2）在一个惯性系中