狹義相對(duì)論的基本假設(shè)

狹義相對(duì)論的基本假設(shè)第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論簡(jiǎn)介牛頓力學(xué)適用宏觀物體的低速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)適用宏觀物體的低速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)研究宏觀物體的高速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論簡(jiǎn)介19世紀(jì)后半葉，關(guān)于電磁場(chǎng)的研究不斷深入，人們認(rèn)識(shí)到了光的電磁本質(zhì)．我們已經(jīng)知道，電磁波是以巨大且有限的速度傳播的，因此在電磁場(chǎng)的研究中不斷遇到一些矛盾，這些矛盾導(dǎo)致了相對(duì)論的出現(xiàn)．相對(duì)論不僅給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律，而且改變了我們對(duì)于時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)，它的建立在物理學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展史上樹立了一座重要的里程碑．第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家觀看錄像第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)典的相對(duì)性原理不同的參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同，物體在空間移動(dòng)這一概念也是相對(duì)的．在不同參考系中觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)典的相對(duì)性原理光速恒定的特性，同運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理之間似乎產(chǎn)生了矛盾？但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，不論光源和觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是恒定的．v光速＝光速＝第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日不存在特殊參考系19世紀(jì)后半葉和20世紀(jì)初，物理學(xué)家們?cè)?jīng)猜想，有一種叫做以太的介質(zhì)，彌漫在宇宙中，它是電磁波傳播時(shí)所需要的介質(zhì)，拿以太做參考系時(shí)麥克斯韋的電磁理論才成立．今天看來，以太是某一特殊參考系的代表．麥克爾遜實(shí)驗(yàn)表明不存在這樣的特殊參考系，實(shí)際上就是宣布宇宙間不存在以太．麥克爾遜實(shí)驗(yàn)第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)上述的矛盾使我們面臨兩個(gè)選擇，要么放棄麥克斯韋的電磁理論，要么否定特殊參考系的存在．愛因斯坦選擇了后者．并提出了兩個(gè)假設(shè)：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的愛因斯坦的相對(duì)性原理真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的光速不變?cè)淼诎隧?yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日同時(shí)的相對(duì)性v車廂長(zhǎng)度是5400000km車廂運(yùn)行速度240000km/s車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達(dá)前后車廂的先后是不一樣的．第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日同時(shí)的相對(duì)性點(diǎn)擊觀看動(dòng)畫第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日同時(shí)的相對(duì)性

在經(jīng)典物理家的頭腦中，如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中看來是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中看來也一定是同時(shí)的，但是如果接受愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)，我們會(huì)得出“同時(shí)是相對(duì)的”這樣一個(gè)結(jié)論．同時(shí)是相對(duì)的第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)間間隔的相對(duì)性高速運(yùn)行的列車上，由車廂底部發(fā)出的閃光，對(duì)于車上的人來說，閃光是在豎直方向反射的，而車廂外的人認(rèn)為被接收的反射光是沿斜線傳播的．由光速不變?cè)肀愕玫讲煌臅r(shí)間間隔第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)間間隔的相對(duì)性對(duì)于車廂內(nèi)的人：對(duì)于車廂外的人：h第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)間間隔的相對(duì)性在站臺(tái)上看運(yùn)動(dòng)火車上的鐘在火車上看運(yùn)動(dòng)站臺(tái)上的鐘第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日長(zhǎng)度的相對(duì)性v車廂運(yùn)行速度240000km/s車上的人看到的車廂的長(zhǎng)度：車外的人看到的車廂的長(zhǎng)度：第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)兩個(gè)參考系的相對(duì)速度可與光速相比時(shí)，時(shí)間與空間的相對(duì)性才比較明顯．狹義相對(duì)論的結(jié)論已經(jīng)完全得到證實(shí)，實(shí)際上它已經(jīng)成為微觀粒子研究的基礎(chǔ)之一．第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證根據(jù)相對(duì)論，時(shí)間在運(yùn)動(dòng)中會(huì)進(jìn)行的比較緩慢，也就是說，在空間中高速移動(dòng)的時(shí)鐘，比固定于地面上的時(shí)鐘走得慢．1971年，科學(xué)家將銫原子鐘放在噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行，然后與地面的基準(zhǔn)鐘對(duì)照．實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好．這是相對(duì)論的第一次宏觀驗(yàn)證．第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證早在1941年，科學(xué)家通過對(duì)宇宙線的觀測(cè)證實(shí)了相對(duì)論的結(jié)論，美國(guó)科學(xué)家羅西和霍爾在不同高度統(tǒng)計(jì)了宇宙線中μ子的數(shù)量，結(jié)果與相對(duì)論預(yù)言完全一致．第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日狹義相對(duì)論的其他三個(gè)結(jié)論下面，我們學(xué)習(xí)狹義相對(duì)論的三個(gè)重要結(jié)論…相對(duì)論的速度疊加公式相對(duì)論質(zhì)量質(zhì)能方程第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論的速度疊加公式v車廂運(yùn)行速度240000km/s車外的人看到車上人相對(duì)地面的速度為：第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)速度不能無限增加，那么物體的質(zhì)量是否隨著速度而變化？嚴(yán)格的論證表明，物體高速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量與它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：m為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m0為靜止質(zhì)量第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論質(zhì)量微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止質(zhì)量．在研究制造回旋加速器時(shí)必須考慮相對(duì)論效應(yīng)的影響．1988年，中國(guó)第一座高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)首次對(duì)撞成功第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日物體的能量和質(zhì)量之間存在著某種聯(lián)系：物體的能量和質(zhì)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：愛因斯坦質(zhì)能方程這就是著名的質(zhì)能方程第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系.質(zhì)能方程物體的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量靜止時(shí)的能量在v＜＜c時(shí)的一種近似這就是動(dòng)能表達(dá)式．第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)能方程具體推導(dǎo)過程如下：第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)能方程這就是我們過去熟悉的動(dòng)能表達(dá)式，這也能讓我們看出，牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速情況下的特例．第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)論的時(shí)空觀什么是時(shí)間？什么是空間？時(shí)間和空間有什么性質(zhì)？經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間和時(shí)間之間是沒有聯(lián)系的，相對(duì)論則認(rèn)為有物質(zhì)才有空間和時(shí)間，空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．我們生活在低速運(yùn)動(dòng)的世界里，因此自然而然地接受了經(jīng)典的時(shí)空觀，過去誰都沒有意識(shí)到時(shí)間與空間的性質(zhì)，只有當(dāng)新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)引出的結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致時(shí)，人們才回過頭來認(rèn)真思考過