時間和空間的相對性

1、第十五章相對論簡介第十五章相對論簡介 二、時間和空間的相對性二、時間和空間的相對性 一、一、“同時同時”的相對性的相對性 車廂中間燈光到達車廂前、后壁的車廂中間燈光到達車廂前、后壁的 先后是不一樣的：先后是不一樣的：車上車上的觀察者認的觀察者認 為光為光同時到達車廂的前后兩壁同時到達車廂的前后兩壁 站臺上站臺上的觀察者認為光的觀察者認為光先到車廂后先到車廂后 壁，后到前壁壁，后到前壁 結論：結論： 1 1、對于運動的火車上同時發(fā)生的兩、對于運動的火車上同時發(fā)生的兩 個事件，對于地面就不是同時的個事件，對于地面就不是同時的 關鍵：在各個參考系中光速都為關鍵：在各個參考系中光速都為c c 2 2、

2、地面上同時發(fā)生的兩個事件，對、地面上同時發(fā)生的兩個事件，對 于運動的火車也不是同時的于運動的火車也不是同時的 關鍵：相對運動關鍵：相對運動 課本課本p p108 108 思考與討論 思考與討論 注意：注意： 長度縮短效應長度縮短效應只發(fā)生在只發(fā)生在相對運相對運 動的方向上動的方向上 如上例中的如上例中的 x x 軸方向上，在軸方向上，在y y 軸方向上無軸方向上無長度縮短效應長度縮短效應 動尺縮短（空間收縮效應）動尺縮短（空間收縮效應） s s o o x x yy a b o o s s x x y y u 1 x l 二、長度的相對性二、長度的相對性 結論結論 一條一條沿自身長度方向運動沿

3、自身長度方向運動的桿，的桿， 其長度總比桿靜止時的長度小其長度總比桿靜止時的長度小 斐克小伙劍術精，斐克小伙劍術精， 出刺迅捷如流星，出刺迅捷如流星， 由于空間收縮性，由于空間收縮性， 長劍變成小鐵釘長劍變成小鐵釘. . 三、時間間隔的相對性三、時間間隔的相對性 在站臺上看在站臺上看 運動火車上運動火車上 的鐘的鐘 在火車上在火車上 看運動站看運動站 臺上的鐘臺上的鐘 高速運行的列車上，由車廂底部發(fā)出高速運行的列車上，由車廂底部發(fā)出 的閃光，的閃光，對于車上的人來說，閃光是對于車上的人來說，閃光是 在豎直方向反射的，在豎直方向反射的，而而車廂外的人認車廂外的人認 為被接收的反射光是沿斜線傳播的

4、為被接收的反射光是沿斜線傳播的 相對速度與動鐘變慢效應相對速度與動鐘變慢效應 ( =1s( =1s） nv（米（米/秒）秒） n0.1c=3107 n0.5c n0.8c n0.9c nt(秒秒) n1.01 n1.15 n1.67 n2.29 四、時空相對性的實驗驗證四、時空相對性的實驗驗證 19711971年，科學家將銫原子鐘放在噴氣式年，科學家將銫原子鐘放在噴氣式 飛機中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準飛機中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準 鐘對照實驗結果與理論預言符合的很鐘對照實驗結果與理論預言符合的很 好這是相對論的第一次宏觀驗證好這是相對論的第一次宏觀驗證 早在早在19411941年，科學

5、家通過對宇年，科學家通過對宇 宙線的觀測證實了相對論的結論，宙線的觀測證實了相對論的結論， 美國科學家羅西和霍爾在不同高度美國科學家羅西和霍爾在不同高度 統(tǒng)計了宇宙線中統(tǒng)計了宇宙線中子的數(shù)量，結果子的數(shù)量，結果 與相對論預言完全一致與相對論預言完全一致 2 0 1 c v t t 2 0 1 c v ll 當兩個參考系當兩個參考系 的相對速度可的相對速度可 與光速相比時，與光速相比時， 時間與空間的時間與空間的 相對性才比較相對性才比較 明顯明顯 狹義相對論的結論已經(jīng)完全得到證實，實狹義相對論的結論已經(jīng)完全得到證實，實 際上它已成為微觀粒子研究基礎之一際上它已成為微觀粒子研究基礎之一 牛頓牛頓

6、經(jīng)典物理學經(jīng)典物理學的的絕對時空觀絕對時空觀： 物理學的物理學的空間與時間空間與時間是絕對分離是絕對分離 沒有聯(lián)系沒有聯(lián)系的，脫離物質而單獨存的，脫離物質而單獨存 在，在，與物質的運動無關與物質的運動無關。 而相對論認為：有物質才有時而相對論認為：有物質才有時 間和空間，間和空間，空間和時間與物體的空間和時間與物體的 運動狀態(tài)有關。運動狀態(tài)有關。 五、相對論的時空觀五、相對論的時空觀 小小 結結 一、一、“同時同時”是相對的是相對的 二、長度的相對性二、長度的相對性 三、時間間隔的相對性三、時間間隔的相對性 2 0 1 c v t t 2 0 1 c v ll 再見再見 v v 車上的人看到的車廂的長度車上的人看到的車廂的長度： 車外的人看到的車廂的長度：車外的人看到的車廂的長度： 0