相对论相对论.ppt

1、2020/7/27，1/58，相位理论，2020/7/27，2/58，本章简介，狭义相对论的基本原理，狭义相对论的基本假设，时空中的洛伦兹变化，狭义相对论的实验测试，广义相对论简介，2020/7/27，3/58，I .相对论II，但是，a君见b君，b君低头！这是怎么回事？在下面？科学语言必须准确！上和下可以用物理定律来表达，B先生也说过：抬头。相对论，下：重力加速度的方向，2020年7月27日，5月58日，(1)已知的相对运动描述与参考系有关，但运动规律与参考系无关。理解牛顿定律(惯性系统和非惯性系统)，第一，相对论，第二，进一步理解相对论认识论。相对性问题的核心是物理规律客观存在，与参照系无

2、关。也就是说，参考系统是平等的，没有特别的参考系统。2020/7/27，6/58，哥白尼：抛弃了地心理论，爱因斯坦：提出了所有参考系统都有相等的重量：惯性系统和非惯性系统都有相等的重量，所有物理定律在任何参考系统中都有相同的形式，牛顿3360力学定律在任何惯性系统中都有相同的形式，而所有物理定律在任何惯性系统中都有相同的形式广义相对论原理，(3)历史：从哥白尼到爱因斯坦，2020/7/27，7/58， (4)学习本章的正确态度1)超越自我认识的局限2)自觉摆脱基于事实的经验的束缚2)牛顿力学的相对性原理和伽利略变换，研究了：问题，考察了两个惯性系统中的同一物理事件。2020/7/27，8/58

3、，伽利略相对论原理：所有惯性系统都有相同的力学定律。在所有惯性系统中测量的粒子加速度(或力)是相同的。两个惯性系统之间的坐标转换：让S系统静止，并相对于S系统以匀速直线运动。牛顿定律只适用于惯性系统；(2)惯性系之间的坐标变换满足伽利略变换定律，2020/7/27，9/58，Vt和牛顿力学，在伽利略变换下形式保持不变。两个事件A和B之间的时间间隔为：在一个惯性系统中同时发生的事件在所有惯性系统中都是同时发生的，并且通过测量不同惯性系统中的长度获得相同的结果。两点之间的空间间隔是：如果同时测量，2020/7/27，10/58，一维真空平面电磁波方程3360，问题：还是问：伽利略相对论原理只适用于

4、力学？或者这是一个普遍的原则？在S系统中，两个静电荷只有静电力，但在S系统中(相对于在S系统中匀速运动的U)，除了静电力，还有磁力，磁力的大小与速度U有关。在伽利略变换下，电磁理论不能保持其形式不变。2020/7/27，11/58，解决这个矛盾，3。麦克斯韦方程和伽利略变换都是有效的，但麦克斯韦理论和光速c对特殊的惯性系统(绝对静止)是有效的。1904年5月，洛伦兹提出了长度收缩假说，这一假说走到了相对论的边缘。迈克尔森和梅勒寻找以太的实验来否认以太的存在。凯尔文称它为两个乌云之一。爱因斯坦在1905年提出了他的狭义相对论。1.相对论只适用于力学定律，不能推广。宇宙中有一个绝对惯性系统(以太)

5、。2.麦克斯韦电磁理论需要修改；2020年7月27日，12月58日。第三，狭义的相对论，(1)相对论：所有惯性系统的物理定律都是一样的；(2)光速不变的原理：在所有惯性系统中，真空中的光速是摄氏度，1964年。波托兹加速电子，电场和速度：0.999 999 95摄氏度，摄氏度=299 792 458米/秒，光速不变的原理：在真空中，由匀速运动的光源或静止的光源发出的光的速度是摄氏度，1964 CERN(欧洲粒子物理实验室):0.999 75C p介子，g射线速度与实验室中静态p介子发出的g射线速度相同。2020/7/27，13/58，双星周期测量，A，B，整周期测量，半周期测量，光速与参照系和

6、观察者的运动无关，与光源的传播方向无关。2020/7/27，14/58，第2节，时空视图和时空几何，事件：灯打开和关闭；两个粒子的碰撞；光线穿过某一点；爆炸；事件的测量需要空间和时间。空间坐标：观察者参考坐标系坐标；时间坐标：时钟；时空坐标：空间坐标时钟，1。牛顿的时空观，Vt，2020/7/27，15/58，欧几里得空间，线元素：ds，牛顿的时空观，伽利略变化：几何空间平移变换。欧氏空间满足坐标平移、旋转和反演的不变性。几何量，时间和空间的不对称；时间和空间的绝对性；时空几何欧几里德，Vt，2020/7/27，16/58。2.狭义相对论的时空观，光速不变的原理，定义了时空间隔的平方(线元素)

7、。结论：惯性系统时空间隔的平方ds2是一个不变量。闵可夫斯基空间：时间是一个假想轴的时间空间。相对论1，相对论2，2020/7/27，17/58，1。两个惯性系S和S之间的变换，1)坐标变换是线性变换，2)S系统的原点在S系统中有坐标(x，t)，这似乎是在S系统的观点中，这个点以速度U负运行，(y=y，z=z)，2020/7/27，18/58，两个惯性系S和S，4之间的坐标变换。ds=ds、洛伦兹变换，时空几何不变，2020/7/。时间和空间是相互关联的，形成了一个统一的时间和空间的整体。时空几何不是欧几里得空间，而是闵可夫斯基空间。几何：线元素ds2是不变的；所有惯性系统测量的ds2的结果(

8、长度)是相同的。然而，在不同惯性系统中测量的空间间隔dr(dx)和时间间隔dt可能不同。Ds就像一个矢量，dx和dt只是它的投影分量。狭义相对论的时空观，2020/7/27，21/58，具有恒定时空间隔(线元几何长度)的相对论本质。在洛仑兹变换中，空间坐标和时间坐标相互包容，紧密联系，相互转化和影响，形成统一的整体时空。在欧氏空间中，空间坐标的三个分量x、y和z(三维)是不同的，并且相互影响。转动尺子(或转动坐标轴)，三维将会改变，但尺子的总长度不会改变。空间间隔是恒定的。在闵的空间中，空间坐标和时间坐标构成了一个统一的四维时空整体。时空坐标区间是常数，时空线元的几何长度是常数。空间和时间之间

9、的转换遵循洛伦兹变换。伽利略变换：两个不变量的距离和时间间隔。绝对时空观，2020/7/27，22/58，第三节相对论，1。同时性的相对性，在S系统中两个事件A和B同时发生在不同的地方，S系统中的观察者观察这两个事件A和B。2020/7/27，23/58，两个事件A和B发生在S系统中相同的地点和不同的时间，被观察者观察到。结论：在S系统中，事件发生在同一地点、不同时间，而在S系统中，事件发生在不同地点。如果一个事件发生在S系统中的同一个地点和同一时间，S系统中的观察者将会看到它也发生在同一个地点和同一时间。2020/7/27，24/58，2。运动的时钟慢度(时间的相对性)，S系统：移动的车厢，

10、ABBA，S系统：ABBC，时间测量，S系统中静止观测器测量的时间间隔，S系统中静止观测器测量的两个事件的时间间隔(A车厢的发送和接收)，原始时间，运动的时钟时间节奏变慢。在S系统中，在同一地点发生的两个事件之间的时间间隔比S时钟(仍在S系统中的时钟)短，而相对于S移动的参考系统的时钟更长，即移动的“时钟慢”。2020/7/27，26/58，3。缩尺(长度相关性)，S系统：移动车厢，S系统：地面静态观测器，如何测量移动车厢的长度？让它停下来测量？赶上并衡量？合理的方法：写下车厢两端的“同时”位置。A，B，A，B，=L0(原始长度)，u，2020/7/27，27/58，3。运动的尺度缩减(长度相

11、对性)，S系统：移动的车厢，A，B，A，B，S系统：地面运动的尺度缩减。问：如果AB恰好是一条隧道，地面观察者认为火车和隧道长度相等。如果甲和乙同时埋了两枚地雷，火车应该可以幸免；火车观察者认为火车比隧道长，火车会幸存吗？u，2020/7/27，28/58，3。运动标尺(长度相关性)，S系统：移动托架，S系统：地面静止观测器，S，2020/7/27，29/58，示例1:宇宙射线在高层大气中产生的m光子可以达到0.998摄氏度.如果没有时钟的慢效应，它们从一代到另一代衰变的距离是0.998 * 2毫秒600米，所以M不可能到达地面上的实验室。事实上，在地面上已经测量到了M光子，这表明M光子可以穿透大气9000米。时钟慢度效应：从地面参考系统来看，M的“运动寿命”是：从地面参考系统来看，M在其寿命内的可移动距离是：对于M来说，大气厚度是：2020/7/27，30/58，l 0，U，X (x)。解决方案：以秒为单位的杆坐标，以秒为单位的杆坐标，2020/7/27，31/58，4。洛伦兹速度变换，2020/7/27，32/58，4。洛伦兹速度变换，q:垂直于运动方向A:长度是相同的，但时间间隔已经改变。速度：时间t，2020/7/27，33/58，例2:一艘宇宙飞船以0.9c的速