狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

關(guān)于狹義相對(duì)論基礎(chǔ)你知道相對(duì)論嗎？相對(duì)論是一門(mén)超乎經(jīng)驗(yàn)的、不可思議的理論，以致在最初的半個(gè)世紀(jì)中，大多數(shù)科學(xué)家都難以接受它。相對(duì)論又是建立在創(chuàng)新思維基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)了科學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證的理論。它揭示了質(zhì)量和能量的關(guān)系，打開(kāi)了核能利用的大門(mén)；它把電和磁統(tǒng)一了起來(lái)，為構(gòu)建大統(tǒng)一理論指明了方向；它將引力和空間彎曲聯(lián)系在一起，開(kāi)創(chuàng)了對(duì)宇宙研究的新紀(jì)元；它改變了人類對(duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)，為探索宇宙奠定了理論基礎(chǔ)。第2頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天第3頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論100周年帶來(lái)五大發(fā)現(xiàn)(一)時(shí)間旅行高速奇觀第4頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論100周年帶來(lái)五大發(fā)現(xiàn)(二)原子裂變第5頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論100周年帶來(lái)五大發(fā)現(xiàn)(三)宇宙大爆炸只有引力作用的模型中，宇宙不是膨脹就是收縮第6頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論100周年帶來(lái)五大發(fā)現(xiàn)(四)暗能量1998年，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，宇宙不只是在膨脹，而且在以前所未有的加速度向外擴(kuò)張。某種隱藏的力量在暗中把星系相互以加速膨脹的方式撕扯開(kāi)來(lái)，科學(xué)家們把它稱為“暗能量”近年來(lái)，科學(xué)家們通過(guò)各種的觀測(cè)和計(jì)算證實(shí)，暗能量不僅存在，而且在宇宙中占主導(dǎo)地位，它的總量約達(dá)到宇宙總量的73%。第7頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論100周年帶來(lái)五大發(fā)現(xiàn)(五)黑洞大發(fā)現(xiàn)第8頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天狹義相對(duì)論基礎(chǔ)第六章第9頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面不用說(shuō)，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個(gè)能推斷一切電磁現(xiàn)象的Maxwell方程。找到了力、電、光、聲等都遵循的規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。第10頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天

正如1900年英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文在瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展的文章中說(shuō)到：

但開(kāi)爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實(shí)和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：

“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，----”

“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了。”

--開(kāi)爾文--第11頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天這兩朵烏云是指什么呢？熱輻射實(shí)驗(yàn)邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)后來(lái)的事實(shí)證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一埸革命的風(fēng)暴，烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。第12頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天量子力學(xué)的誕生相對(duì)論問(wèn)世經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)相對(duì)論微觀領(lǐng)域高速領(lǐng)域第13頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天相對(duì)論---關(guān)于時(shí)空觀及時(shí)空與物質(zhì)關(guān)系的理論（所謂經(jīng)典力學(xué)遇到障礙就是經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀出現(xiàn)了問(wèn)題，相對(duì)論從根本上改變了經(jīng)典的時(shí)空觀。）相對(duì)論有狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論之分：關(guān)于慣性系時(shí)空觀的理論；狹義相對(duì)論（specialrelativity）廣義相對(duì)論（Generalrelativity）關(guān)于一般參照系及引力的理論；相對(duì)論從根本上改變了舊的經(jīng)典的時(shí)空觀，那么，什么是舊的、經(jīng)典的時(shí)空觀呢？第14頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.1牛頓相對(duì)性原理和伽俐略變換問(wèn)題力學(xué)是研究物體的運(yùn)動(dòng)的，即物體位置隨時(shí)間的變化。在研究時(shí)，必須選取適當(dāng)?shù)膮⒖枷?。描述運(yùn)動(dòng)時(shí)所用的物理量（速度、加速度等），以及力學(xué)規(guī)律都是對(duì)一定的參考系而言的。①選擇不同的參考系時(shí)，基本力學(xué)定律的形式是完全一樣的嗎？②相對(duì)于不同的參考系，時(shí)間和長(zhǎng)度的測(cè)量結(jié)果是一致的嗎？描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)需同時(shí)用到時(shí)間和空間這兩個(gè)坐標(biāo)，即用(x,y,z,t)或(r,t)來(lái)表示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。無(wú)論是運(yùn)動(dòng)的描述還是運(yùn)動(dòng)定律的說(shuō)明都離不開(kāi)時(shí)間和長(zhǎng)度的測(cè)量。分析研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)要用到基本的力學(xué)定律第15頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛頓對(duì)問(wèn)題的回答問(wèn)題一：選擇不同的參考系時(shí)，基本力學(xué)定律的形式完全一樣嗎？牛頓力學(xué)的回答：對(duì)于任何慣性參考系，牛頓定律都成立。即：對(duì)于不同的慣性系，力學(xué)的基本定律——牛頓定律的形式都是一樣的，在任何慣性系中觀察，同一力學(xué)現(xiàn)象將按同樣的形式發(fā)生和演變。第16頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天“把你和一些朋友關(guān)在一條大船甲板下的主艙里，再幾只蒼蠅、蝴蝶或其他小飛蟲(chóng)；船艙里放一只大水碗，其中放幾條魚(yú)；掛上一水瓶，讓水一滴一滴地滴在下面的寬口瓶?jī)?nèi)。船停著不動(dòng)時(shí)與船勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所觀察到的現(xiàn)象是相同的，沒(méi)有絲毫變化?！薄だ浴蛾P(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》第17頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛頓對(duì)問(wèn)題的回答問(wèn)題二：相對(duì)于不同的參考系，長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果是一樣的嗎？牛頓力學(xué)的回答：是一樣的。關(guān)于空間和時(shí)間的問(wèn)題，牛頓有的是絕對(duì)的時(shí)空觀。即時(shí)間與空間是分離的，時(shí)間在宇宙中均勻流逝，而空間好象一個(gè)容器，兩者無(wú)關(guān)聯(lián)。長(zhǎng)度與時(shí)間的量度與參考系無(wú)關(guān)。第18頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天1）同時(shí)是絕對(duì)的---兩件事在同一參照系是同時(shí)發(fā)生的，則在另一個(gè)參照系也是同時(shí)的。YXOY’X’O’第19頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）時(shí)間間隔的測(cè)量是絕對(duì)的S’系S系在同一地點(diǎn)發(fā)生的同一過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間在不同參照系測(cè)量是一樣的。第20頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天3)空間間隔的測(cè)量是絕對(duì)的S’系測(cè)得長(zhǎng)度S系測(cè)得長(zhǎng)度X’Y’XY第21頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天伽俐略變換XYX’Y’o’o牛頓的相對(duì)性原理和它的絕對(duì)時(shí)空觀有直接聯(lián)系。伽俐略變換基于長(zhǎng)度和時(shí)間測(cè)量的絕對(duì)性。為了測(cè)量時(shí)間，設(shè)想在S系和S′系中各處有自己的鐘，且鐘的結(jié)構(gòu)完全一致并嚴(yán)格較準(zhǔn)，是同步的。假定所有的鐘都以O(shè)與O′重合的時(shí)刻做為計(jì)時(shí)零點(diǎn)。P第22頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天由于時(shí)間量度的絕對(duì)性，有：由于空間量度的絕對(duì)性，有：當(dāng)同一質(zhì)點(diǎn)達(dá)到某一位置P時(shí)：速度關(guān)系為：加速度關(guān)系為：XYX’Y’o’oPu第23頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天在牛頓力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度沒(méi)有關(guān)系，因而也不受參考系的影響。牛頓力學(xué)中的力只跟質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因而也和參考系無(wú)關(guān)。因此，只要在S系中是正確的，那么對(duì)于S′系來(lái)說(shuō)，由于則必然有：即對(duì)S′系來(lái)說(shuō)，牛頓定律也是正確的。一般地說(shuō)，牛頓定律對(duì)任何慣性系都是正確的。由牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀得到了牛頓相對(duì)性原理！第24頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天1)電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換§6.2愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和光速不變出現(xiàn)的問(wèn)題Maxwell電磁場(chǎng)理論：光在真空中的速率為：C值的大小與參考系的選取無(wú)關(guān)，與伽俐略變換不符！第25頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天機(jī)械波電磁波(光）1）依靠彈性媒質(zhì)傳播，其波速由彈性模量和媒質(zhì)密度決定。如聲波在空氣中傳播2）波速是相對(duì)于和靜止媒質(zhì)保持相對(duì)靜止的參照系的波速。1）依靠彌漫宇宙的“以太”（Aether）傳播。C很大，故“以太”應(yīng)比鋼還硬且星體在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)要暢行無(wú)阻。2）C是相對(duì)“以太”參照系的速度“以太”是宇宙間的絕對(duì)靜止參照系。2）光速問(wèn)題第26頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天按照以上分析，Maxwell方程只對(duì)絕對(duì)靜止的“以太”參照系成立，根據(jù)伽俐略變換，在不同的參照系中應(yīng)測(cè)出不同的光速。這意味著宇宙間存在一特殊的參照系---以太參照系，在這個(gè)參照系中光速是C，其它慣性系中將測(cè)出不同的光速。而且如果真正找到了這個(gè)絕對(duì)靜止的參照系，那么物質(zhì)世界的圖象更清楚了---所有的物質(zhì)都是在這絕對(duì)靜止的參照系中作絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)宇宙是一個(gè)充滿“以太”的絕對(duì)空間。第27頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天邁克爾遜--莫雷（Amichelson--Morley）實(shí)驗(yàn)。測(cè)得為：測(cè)得為：順風(fēng)與頂風(fēng)騎自行車感覺(jué)風(fēng)速不一樣！uCuC實(shí)驗(yàn)思路：光對(duì)以太的速度為C，地球在以太系中運(yùn)動(dòng)，依伽俐略速度變換：地球上測(cè)出的光速不是C而是另一值。第28頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ac-uc+uBL光從光源出發(fā)一個(gè)來(lái)回的時(shí)間：測(cè)出時(shí)間t1則可求出地球相對(duì)于以太的速度u。第29頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天測(cè)量結(jié)果：沒(méi)有觀察到干涉條紋的移動(dòng)。結(jié)論：光速不變，以太不存在！這意味著經(jīng)典物理學(xué)出了問(wèn)題，意味著什么絕對(duì)時(shí)間、絕對(duì)空間、伽利略變換等等都是胡言亂語(yǔ)。就像一朵烏云一樣遮住了物理學(xué)晴朗的天空。第30頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天面對(duì)這種情況，有人提出光速是相對(duì)光源的速度，正于子彈的速度是相對(duì)槍口的速度一樣，用地球上的光源作實(shí)驗(yàn)當(dāng)然不變。但是這又被天文上的雙星實(shí)驗(yàn)所否定。feAC299976如果光速與光源運(yùn)動(dòng)有關(guān)，從e點(diǎn)發(fā)出的光的光速為從f點(diǎn)發(fā)出的光的光速為

因星星離我們很遠(yuǎn)，就可能出現(xiàn)當(dāng)從e點(diǎn)發(fā)出的光到達(dá)地球時(shí)，f點(diǎn)發(fā)出的光也趕到地球，這樣我們就可以同時(shí)在空中看到兩個(gè)A星，這種時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的星稱為“魅星”。以A星為例：天文上從來(lái)沒(méi)有觀察到過(guò)這樣的星星。說(shuō)明光速與光源運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。第31頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天又有人提出，可能是地球拖著“以太”一道運(yùn)動(dòng)，地球與以太之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)了，當(dāng)然測(cè)不出速度的差別，但是這一想法又被天文上的“光行差實(shí)驗(yàn)”所否定?！肮庑胁顚?shí)驗(yàn)”否定地球拖著“以太”運(yùn)動(dòng)。還有不少解釋…..但總有矛循的地方。這樣一來(lái)物理學(xué)面臨著一埸危機(jī)，對(duì)于經(jīng)典物理的大廈，人們想扶起東墻卻倒了西墻。為什么會(huì)這樣？因?yàn)槿藗兪苤鴤鹘y(tǒng)思想的束縛，仍抱著牛頓的時(shí)空觀不放。抱著伽利略坐標(biāo)變換不放。在這種情況下就看誰(shuí)能沖破傳統(tǒng)思想的束縛，就能在大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)面前創(chuàng)建新的理論。第32頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天他說(shuō)：“時(shí)間、空間人們都說(shuō)弄清了，不再研究，我從小就沒(méi)有弄懂，長(zhǎng)大以后就繼續(xù)研究，就研究出相對(duì)論”。是誰(shuí)沖破了舊的傳統(tǒng)的思想的束縛呢？愛(ài)因斯坦（AlbertEinstein1879---1955）1905年，年僅僅26歲的愛(ài)因斯坦發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》一文，提出了作為狹義相對(duì)論基礎(chǔ)的兩個(gè)假設(shè)（1916年又發(fā)表了廣義相對(duì)論）。第33頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天狹義相對(duì)論的基本原理①

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理：愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理實(shí)際上是牛頓相對(duì)性原理的推廣，使相對(duì)性原理不僅適用于力學(xué)現(xiàn)象，而且適用于所有物理現(xiàn)象，包括電磁現(xiàn)象。物理規(guī)律對(duì)所有慣性系都是一樣的，不存在任何一個(gè)特殊的慣性系。與牛頓相對(duì)性原理相比較：不再有絕對(duì)運(yùn)動(dòng)或絕對(duì)靜止的概念，在任何一個(gè)慣性系內(nèi)，任何物理實(shí)驗(yàn)都不能用來(lái)確定本參考系的運(yùn)動(dòng)速度。第34頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天②光速不變?cè)碓谌魏螒T性系中，光在真空中沿任意方向的傳播速率都等于C，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。愛(ài)因斯坦的相對(duì)性原理和光速不變?cè)肀环Q作是愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)。第35頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天既然選擇了相對(duì)性原理，認(rèn)為電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律也符合相對(duì)性原理，那么就必須對(duì)伽俐略變換進(jìn)行修改。由于伽俐略變換是建立在絕對(duì)時(shí)空觀上的，因此對(duì)伽俐略變換的修改實(shí)際上是對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀的修正。新的時(shí)空觀認(rèn)為：長(zhǎng)度的測(cè)量和時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān)，時(shí)間與空間不再是孤立的，而是相關(guān)聯(lián)的。由此可得到一套新的時(shí)空變換公式——洛倫茲公式。第36頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、同時(shí)的相對(duì)性(Relativityofsimultaneity)在經(jīng)典物理學(xué)中兩件事是否同時(shí)，無(wú)論從哪個(gè)參照系來(lái)看，結(jié)論都有是一致的。在相對(duì)論中呢？YXOY’X’O’設(shè)在S系中，有兩件事發(fā)生：若t1=t2,則事件A、B是同時(shí)發(fā)生的。§6.3同時(shí)的相對(duì)性和時(shí)間延緩t2時(shí)刻，在x2處發(fā)生事件B(上網(wǎng))t1時(shí)刻，在x1處發(fā)生事件A(開(kāi)燈)第37頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在相對(duì)于此慣性系運(yùn)動(dòng)的另一慣性系中觀察，并不是同時(shí)發(fā)生的。這就是同時(shí)的相對(duì)性。第38頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天愛(ài)因斯坦列車實(shí)驗(yàn)A’B’S’系中點(diǎn)S系A(chǔ)BA’B’S’系中點(diǎn)S系A(chǔ)B先到B’點(diǎn)再到A’點(diǎn)同時(shí)是相對(duì)的！沿兩個(gè)慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中表現(xiàn)為同時(shí)的，在另一慣性系中觀察，總是在前一慣性系運(yùn)動(dòng)后方的那一事件先發(fā)生！同時(shí)到達(dá)A’、B’愛(ài)因斯坦列車實(shí)驗(yàn)第39頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、時(shí)間膨脹時(shí)間量度和參考系相對(duì)速度之間的關(guān)系兩個(gè)慣性系S和S′系。S′系以速度u沿x和x′正向運(yùn)動(dòng)。yxux′y′yxS′系：靜止的觀察者A′就地觸發(fā)閃光燈，從產(chǎn)生閃光到接收到返回的光信號(hào)之間的時(shí)間間隔為△t′。DA′A′S系：這兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔△t。兩事件不在同地點(diǎn)發(fā)生。A′D雷達(dá)波的延遲第40頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天事件一：發(fā)出閃光事件二：接收到閃光S′系中的觀察者：兩件事發(fā)生在同一地點(diǎn)，時(shí)間間隔為：S系中的觀察者：兩件事不是發(fā)生在同一地點(diǎn)的，時(shí)間間隔為：兩個(gè)參考系測(cè)量出來(lái)的時(shí)間間隔的關(guān)系為：同一只鐘測(cè)出來(lái)的，本征時(shí)或固有時(shí)。“動(dòng)鐘變慢”第41頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天注意①運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，所以時(shí)間變慢也是相對(duì)的。到底哪一個(gè)參考系里的鐘測(cè)出的固有時(shí)呢？同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事之間的時(shí)間間隔（用該地點(diǎn)的同一只鐘測(cè)出的時(shí)間間隔）為固有時(shí)。（有時(shí)也可認(rèn)為用與所發(fā)生事件處于同一參考系的鐘測(cè)出來(lái)的是固有時(shí)）②當(dāng)此時(shí)，同樣的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔在各參考系中測(cè)得的結(jié)果都是一樣的，即時(shí)間的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)。牛頓的絕對(duì)時(shí)間概念是相對(duì)論時(shí)間概念在參考系速度很小時(shí)的近似。第42頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天到底誰(shuí)的鐘變慢了？對(duì)話老師帶一個(gè)鐘，學(xué)生帶一個(gè)鐘。他們?cè)陂L(zhǎng)沙站對(duì)好鐘，學(xué)生就坐火車往武漢方向去。學(xué)生：老師，我快到武漢了，我們來(lái)比較一下時(shí)鐘吧，看到底誰(shuí)的鐘快。我現(xiàn)在告訴你，我的時(shí)鐘正指向11點(diǎn)，你的是多少？問(wèn)題1：這樣比較時(shí)間行不行？老師：這樣不行，當(dāng)我聽(tīng)到你說(shuō)正指向11點(diǎn)，這個(gè)信號(hào)是通過(guò)電波傳過(guò)來(lái)的，電波傳輸需要一定的時(shí)間，而扣除電波傳輸?shù)臅r(shí)間也存在相對(duì)論效應(yīng)。第43頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天學(xué)生：那怎么辦？老師：武漢車站也有一個(gè)鐘，這個(gè)鐘和我在同一個(gè)坐標(biāo)系里，并且我已和它精確地較準(zhǔn)過(guò)了，你和武漢車站的鐘比較一下就可以知道哪個(gè)快了。YXO長(zhǎng)沙武漢Y′X′問(wèn)題2：比較結(jié)果如何？誰(shuí)的表慢了？第44頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天學(xué)生：我到武漢站了，車站的鐘指向12點(diǎn)正，而我的鐘，哎呀，還差2秒到12點(diǎn)，我的鐘慢了。老師：你的實(shí)驗(yàn)是對(duì)的，相對(duì)論就是預(yù)言運(yùn)動(dòng)的鐘變慢嘛。問(wèn)題3：比較結(jié)束了？還有什么疑問(wèn)嗎？學(xué)生：還有一點(diǎn)想不通，你用相對(duì)論，我也用相對(duì)論，從我的座標(biāo)系看，武漢車站的鐘是運(yùn)動(dòng)的鐘，它應(yīng)該比我的鐘慢才對(duì)，這怎么解釋？問(wèn)題4：怎樣解釋這個(gè)問(wèn)題？第45頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天老師：這次實(shí)驗(yàn)有一個(gè)關(guān)鍵之處：你在長(zhǎng)沙和我對(duì)好鐘后又去和武漢的鐘比較，武漢的鐘與我在同一坐標(biāo)系，你無(wú)形中承認(rèn)以我的坐標(biāo)系的時(shí)間為準(zhǔn)繩，這樣你的鐘就必然處于“變慢”的狀態(tài)。學(xué)生：那用什么方法能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)論的這一看法：即地面的鐘比火車上的鐘慢呢？老師：設(shè)想火車廂很長(zhǎng)，車頭到了武漢，尾還在長(zhǎng)沙，把車頭車尾的鐘對(duì)好后，就構(gòu)成了車廂系統(tǒng)的時(shí)間。我就可以同車尾的鐘進(jìn)行比較，可以肯定地告訴你，我的鐘比車尾的鐘慢。我實(shí)際上承認(rèn)了車上的時(shí)間，我的鐘成了一個(gè)動(dòng)鐘。問(wèn)題5：地面的鐘會(huì)比火車上的鐘慢嗎？第46頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天YXO長(zhǎng)沙武漢Y′X′學(xué)生：這倒是有點(diǎn)相對(duì)的味道了?？墒?，“究竟哪個(gè)鐘變慢了”？這個(gè)問(wèn)題能回答嗎？問(wèn)題6：地面的鐘與火車上的鐘，到底誰(shuí)變慢了？第47頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天老師：相對(duì)論說(shuō)時(shí)間是相對(duì)座標(biāo)系而言的，因此“究竟哪個(gè)變慢”這話實(shí)際是要找一個(gè)“公正”的時(shí)間裁判員——絕對(duì)時(shí)間，可是宇宙里并沒(méi)有絕對(duì)時(shí)間這個(gè)東西，因此那樣的問(wèn)題沒(méi)有意義。學(xué)生：原來(lái)所謂的時(shí)鐘變慢是相對(duì)的。處于某個(gè)參考系中的人總是覺(jué)得相對(duì)于自己在運(yùn)動(dòng)的那個(gè)參考系中的鐘變慢了。問(wèn)題7：通過(guò)這段對(duì)話我們得到了一個(gè)什么樣的結(jié)論？第48頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天孿生子的佯謬

聽(tīng)人說(shuō)，一對(duì)雙胞胎，同時(shí)出生于地球上，如果一個(gè)坐宇宙飛船出去旅行，回來(lái)后他會(huì)比地球上的兄弟年青許多歲，有這樣的事嗎？S系你怎么這樣老了！亮亮S’系討論第49頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天按照相對(duì)的觀點(diǎn)，一個(gè)觀察者測(cè)量一個(gè)運(yùn)動(dòng)的鐘，總是發(fā)現(xiàn)這個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得較慢。譬如說(shuō)，地面上的鐘走了一個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，飛船上的鐘只走了59分。為什么會(huì)有這種說(shuō)法？測(cè)量用的銫原子鐘，它一秒鐘振動(dòng)9,192,631,770次，不會(huì)“壞了亂走”，用它計(jì)時(shí)是可靠的。地面上的人發(fā)現(xiàn)，飛船上的銫原子鐘每秒振動(dòng)的次數(shù)比地面上的數(shù)字少。這就是飛船上時(shí)鐘變慢的意思。第50頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天12341232銫原子鐘第51頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天推論一：飛船上的銫原子鐘振動(dòng)既然變慢了，那就意味著飛船上的一切自然過(guò)程都變慢了，細(xì)胞的分裂也變慢了，人的成長(zhǎng)也變慢了。所以飛船上的兄弟比地面上的兄弟年青。推論二：還有一種推理，人們可以把飛船看成靜止的，認(rèn)為地球向后飛去。飛船上的人運(yùn)用相對(duì)論，推論出地球上的鐘變慢，地球上的人比飛船上的人年青。根據(jù)動(dòng)鐘變慢原理，可以得到兩個(gè)推論，你知道是哪兩個(gè)嗎？這就是物理學(xué)中著名的“孿生子佯謬”。第52頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天到底誰(shuí)年青？可不可以這樣回答…以地球時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，則飛船上的人年青；以飛船上的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，則地面上的人年青。相對(duì)論不回答“究竟”誰(shuí)年青的問(wèn)題，對(duì)嗎？這個(gè)難題解決得比較好，可量佯謬還沒(méi)有解決。如果飛船上的人飛出去一段時(shí)間，最后又回到地球上，那么這對(duì)孿生兄弟誰(shuí)年青些呢？可不可以這樣回答…飛船上的人說(shuō)地上的人年青；地上的人說(shuō)飛船上的人年青第53頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天這就不對(duì)了。兩個(gè)兄弟可以站在一起拍張照，誰(shuí)高誰(shuí)矮，誰(shuí)的胡子長(zhǎng)些，這都是一些客觀事實(shí)，怎么能各說(shuō)對(duì)年青的話呢？不行，必須有一個(gè)共同的結(jié)論。飛船飛去又飛回來(lái)，必然經(jīng)歷一個(gè)加速和一個(gè)減速過(guò)程才能回到地球，飛船不能被看成一完整的慣性系。那么，究竟誰(shuí)年青？這涉及到廣義相對(duì)論。在飛船加速和減速過(guò)程中出現(xiàn)了一個(gè)慣性力，使時(shí)間變慢，而且慢多少可以算出來(lái)。因此飛船上的人回到地球上，按廣義相對(duì)論來(lái)看，是飛船上的人年青些。飛船上的人年青些！第54頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天飛船的人出去又回到地球，他實(shí)際上是承認(rèn)了地球的時(shí)間，因此他的鐘比地球的鐘慢，這一點(diǎn)從狹義相對(duì)論也是想得通的。想的很對(duì)，從狹義相對(duì)論算出來(lái)的時(shí)間變慢與廣義相對(duì)論算出來(lái)的基本是一樣的。老師：間接實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有了，如p介子衰變的實(shí)驗(yàn)?？刹豢梢赃@樣想…有沒(méi)有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下呢？第55頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：帶正電的p介子是一種不穩(wěn)定的粒子。當(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為2.5×10-8s，過(guò)后即衰變?yōu)橐粋€(gè)m介子和一個(gè)中微子。今產(chǎn)生一束p介子，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得它的速率為u=0.99c，并測(cè)得它在衰變前通過(guò)的平均距離為52m。這些測(cè)量結(jié)果是否一致？解：p介子的速率很高，必須考慮相對(duì)論效應(yīng)。選取坐標(biāo)系，以實(shí)驗(yàn)室為S系，p介子為S′系。S′系以相對(duì)于S系的速率u=0.99c沿X軸正向運(yùn)動(dòng)。yxy′x′p介子u=0.99c分析：兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔事件一：p介子產(chǎn)生事件二：p介子衰變第56頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天yxy′x′p介子u=0.99c從S′系（p介子參考系）中測(cè)量，

p介子是靜止不動(dòng)的，p介子的產(chǎn)生和衰變這兩個(gè)事件是在同一地點(diǎn)發(fā)生的，可以用同一只鐘測(cè)出。故p介子系中測(cè)出的時(shí)間間隔為固有時(shí)。在S系（實(shí)驗(yàn)室參考系）中測(cè)量，

p介子的產(chǎn)生和衰變這兩個(gè)事件不是在同一地點(diǎn)發(fā)生的，其值應(yīng)為：在實(shí)驗(yàn)室參考系中，p介子從產(chǎn)生到衰變經(jīng)歷的時(shí)間間隔為1.8×10-7s，它在衰變前走過(guò)的距離為：與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。第57頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.4長(zhǎng)度收縮為什么會(huì)這樣？固有長(zhǎng)度相對(duì)于物體靜止的參考系里測(cè)量得的物體長(zhǎng)度稱為這一物體的固有長(zhǎng)度。在相對(duì)于物體運(yùn)動(dòng)的參考系里測(cè)得的物體的長(zhǎng)度（在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上）比其固有長(zhǎng)度要短，稱為長(zhǎng)度收縮。長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度的測(cè)量與同時(shí)性概念密切相關(guān)。同時(shí)性是相對(duì)的，長(zhǎng)度的測(cè)量也必然是相對(duì)的。第58頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天S系和S′系，S系中一根棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。S系中測(cè)得棒的長(zhǎng)度為固有長(zhǎng)度。yxOx1x2u設(shè)S′系以u(píng)沿x正向運(yùn)動(dòng)。

S系觀察者看到S′系中光信號(hào)鐘由x1移到x2，用了△t時(shí)間。x′y′x′y′同時(shí)，S′系中的觀察者看到S系中的棒以速率u沿x′軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。在A′處的觀察者看到x1、x2兩個(gè)端點(diǎn)經(jīng)過(guò)A′點(diǎn)的時(shí)間間隔為△t′。他認(rèn)為棒的長(zhǎng)度為：第59頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天yxOx1x2ux′y′x′y′當(dāng)x1經(jīng)過(guò)A′時(shí)，S′系中的人就地觸發(fā)點(diǎn)光源，當(dāng)x2經(jīng)過(guò)A′點(diǎn)時(shí)剛好接收到反射光。則因?yàn)镾′系中的人測(cè)得的時(shí)間間隔是在S′系中同一地點(diǎn)測(cè)得的，為固有時(shí)。而在S系中的人測(cè)得的發(fā)出閃光與接收到閃光這兩個(gè)事件是在不同地點(diǎn)測(cè)得的。故此，第60頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天注意①如何辨別固有長(zhǎng)度？當(dāng)待測(cè)物體相對(duì)于參考系靜止時(shí)，在該參考系中測(cè)得的物體長(zhǎng)度為固有長(zhǎng)度。在其他一切相對(duì)于物體運(yùn)動(dòng)的參考系中測(cè)得的物體長(zhǎng)度均不是固有長(zhǎng)度，存在長(zhǎng)度收縮。②長(zhǎng)度收縮只存在于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。如果S′系沿S系的X軸方向運(yùn)動(dòng)，則只在X方向上存在長(zhǎng)度收縮，Y和Z方向上不存在長(zhǎng)度收縮。③當(dāng)u<<c時(shí)，L′≈L0。這時(shí)又回到了牛頓的絕對(duì)空間的概念：空間的量度與參考系無(wú)關(guān)。第61頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：一宇宙飛船靜止在地面時(shí)長(zhǎng)為20米，當(dāng)其以0.99c飛行時(shí)，地面觀測(cè)者測(cè)得宇宙飛船長(zhǎng)多少？解：由題意，飛船的靜長(zhǎng)L=20m為飛船的固有長(zhǎng)度。S系S′系故S系測(cè)得的長(zhǎng)度為：設(shè)飛船參考系為S′系，地面為S系。在S′系中，飛船是靜止的，固在S′系中測(cè)得飛船長(zhǎng)度為固有長(zhǎng)度，而地面測(cè)得的是動(dòng)長(zhǎng)。反過(guò)來(lái)，從飛船觀測(cè)地面停放著的另一飛船也只有2.8米。第62頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.5洛倫茲變換一、洛倫茲變換同一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不同的慣性參考系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系?？疾閮蓚€(gè)慣性參考系：S系和S′系，其中S′系以速率u沿x軸正向運(yùn)動(dòng)。設(shè)：在兩個(gè)坐標(biāo)系中觀察到同一事件發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)分別為：(x,y,z,t)和(x′,y′,z′,t′)當(dāng)t=t′=0時(shí)，兩個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)相重合。第63頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天如果是絕對(duì)時(shí)空觀，則有伽俐略變換：逆變換：考慮時(shí)空的相對(duì)性,存在長(zhǎng)度收縮,x′對(duì)S系是動(dòng)長(zhǎng)的.…①反過(guò)來(lái)，x對(duì)S′系也是動(dòng)長(zhǎng)的?！趯ⅱ俅擘诳傻茫簩ⅱ诖擘倏傻茫骸邸艿?4頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天在y方向z無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)：公式①到⑥稱為洛倫茲變換公式?！荨拚儞Q逆變換洛倫茲變換將時(shí)間與空間聯(lián)系起來(lái)，建立了新的時(shí)空觀第65頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天說(shuō)明①當(dāng)u<<c時(shí)，洛倫茲公式轉(zhuǎn)化為伽俐略變換。②只在當(dāng)時(shí)，洛倫茲變換才有意義。③由洛倫茲變換可導(dǎo)出長(zhǎng)度收縮公式。因?yàn)槁鍌惼澒街?，分母含有。說(shuō)明S′系對(duì)S系的運(yùn)動(dòng)速度不能超過(guò)光速度。光速是一切速度的上限。第66頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天X’oY’t1時(shí)刻在x1處發(fā)生事件A（進(jìn)門(mén)）t2時(shí)刻在x2處發(fā)生事件B

（開(kāi)燈）顯然：A先發(fā)生，B后發(fā)生A和B同時(shí)發(fā)生B先發(fā)生，A后發(fā)生YXoX1t1X2t2二、用洛倫茲變換說(shuō)明同時(shí)的相對(duì)性S系中：在S′系中，這兩件事發(fā)生的先后順序是否會(huì)發(fā)生改變？第67頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天設(shè)S′系中測(cè)得這兩件事發(fā)生的時(shí)刻分別為根據(jù)洛倫茲變換：兩件事發(fā)生的時(shí)間間隔為：如果x1≠x2，t1=t2，則有：在S系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩件事在S′系中并不是同時(shí)發(fā)生的！——同時(shí)的相對(duì)性第68頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天討論事件發(fā)生的先后順序問(wèn)題已知：在S系中發(fā)生在t1時(shí)刻和

t2時(shí)刻的兩個(gè)事件，在S′系中兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔為：時(shí)間順序不變同時(shí)時(shí)間順序顛倒第69頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天XYx1。t1x2.t2X′Y′1）當(dāng)S′系看甲、乙同時(shí)出生例：在地球上甲地(x1)，t1時(shí)刻有一小孩甲出生;在地球乙地(x2),t2時(shí)刻有另一小孩乙出生，且t2-t1=0.006s,(甲先出生,乙后出生)。甲、乙兩地相距x2-x1=3000km，那么在一個(gè)飛船上看耒誰(shuí)先出生？第70頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天X’Y’XYX1。t1X2.t2S′系看小甲后生、小乙先生時(shí)序顛倒1）當(dāng)?shù)?1頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天X’X2例:設(shè)母親一出世就隨祖父母展轉(zhuǎn)遷移從甲地到了乙地，在乙地母親生了自已的兒子。顯然這是一個(gè)有因果關(guān)系的問(wèn)題。因果關(guān)系能否顛倒呢？XX1設(shè)地球?yàn)镾系，飛船為S′系甲地（x1）處母親出生（t1）乙地（x2）處兒子出生（t2），t2>t1是否任意兩個(gè)事件的先后順序都可以發(fā)生顛倒？現(xiàn)在從S′系觀測(cè)，設(shè)觀測(cè)的時(shí)刻分別為t1′、t2′第72頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天上式變?yōu)椋河幸蚬P(guān)系的兩個(gè)事件。A事件引起B(yǎng)事件的發(fā)生，必然是A事件向B事件傳遞了一種“作用”或“信號(hào)”。其傳遞速度為：信號(hào)速度信號(hào)速度第73頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)論：有因果關(guān)系的問(wèn)題的時(shí)序是不能顛倒的。盡管時(shí)空是相對(duì)的，但相對(duì)論中也有絕對(duì)的一面。否則成了相對(duì)主義了。第74頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1：一短跑選手，在地球上以10s的時(shí)間跑完100m，在飛行速率為0.98c的飛船中觀測(cè)者看來(lái)，這個(gè)選手跑了多長(zhǎng)時(shí)間和多長(zhǎng)距離（設(shè)飛船沿跑道的競(jìng)跑方向航行）？解：設(shè)地面為S系，飛船為S'系。第75頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天第76頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.6相對(duì)論速度變換在兩個(gè)慣性系中觀測(cè)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)速度求導(dǎo)同理可得：第77頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天洛侖茲速度變換式第78頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天例：在地面上測(cè)到有兩個(gè)飛船分別以0.9c和-0.9c的速度向相反方向飛行，求此一飛船相對(duì)于另一飛船的速度多大？x′O′y′yxOvx=-0.9cx′O′y′u=0.9cx′O′y′分析：選取地面參考系為S系，選取相對(duì)于以+0.9c飛行的飛船為S′系。則S′系相對(duì)于S系的速度為+0.9c，方向沿x軸正向。題目求一飛船相對(duì)于另一飛船的速度，即是求在S系中觀察到的以-0.9c運(yùn)動(dòng)的飛船在S′系中的速度。故本題中已知u=0.9c，vx=-0.9c，求vx′=？解：第79頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.7相對(duì)論質(zhì)量經(jīng)典力學(xué)建立在絕對(duì)時(shí)空觀上，不滿足洛倫茲變換以及新變換下的相對(duì)性原理。應(yīng)對(duì)經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行改造或修正，成為相對(duì)論力學(xué)。一、質(zhì)速關(guān)系經(jīng)典力學(xué)中的動(dòng)能關(guān)系：作功使E↑，→v↑用一恒力加速一個(gè)粒子，依牛頓定律其加速度為：m按牛頓定律粒子速度可以超過(guò)光速。經(jīng)典力學(xué)中速度無(wú)上限。第80頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天電子加速實(shí)驗(yàn)：U↑，→v↑人們?cè)诿绹?guó)斯坦福直線加速器中加速電子，加速器全長(zhǎng)2英里，每米加以七百萬(wàn)伏電壓。斯坦福加速器全貌斯坦福加速器內(nèi)貌第81頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天依經(jīng)典理論電子速達(dá)到而實(shí)測(cè)值為質(zhì)量不是絕對(duì)不變的量，而是速率的函數(shù)？第82頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天尋找質(zhì)-速關(guān)系的思路：兩個(gè)參考系，S系中：兩個(gè)物體速度相等，質(zhì)量相等S′系中：兩個(gè)物體的速度不相等了，其質(zhì)量是否相等？其關(guān)系如何？第83頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天xyzOS系x′y′z′O′S′系質(zhì)心x0兩個(gè)參考系S系和S′系S系中：一個(gè)靜止在x0處的粒子，由于內(nèi)力作用裂為質(zhì)量相等的兩部分。即：MA=MB由于碰撞前后動(dòng)量守恒，故有：MA以速率u沿x軸正向運(yùn)動(dòng)：vA=+uMB以速率u沿x軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)：vB

=-uS′系中，MA和MB是否相等？第84頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天xyzOS系x′y′z′O′S′系質(zhì)心x0在S′系中：S′系以速率u沿x軸正向運(yùn)動(dòng)MA靜止不動(dòng)而MB相對(duì)于S′系的運(yùn)動(dòng)速度vB′可由洛倫茲速度變換公式得到：在S系中，A與B速率相等，質(zhì)量也相等。在S′系中，A與B速率不同，質(zhì)量是否仍相等？第85頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天從S′系來(lái)看，質(zhì)心以速率-u沿x軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，S′系中：第86頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天代入可得：在S系中觀測(cè)，粒子分裂后的兩部分以相同速率運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量也相等，但從S′系中觀測(cè)，由于它們的運(yùn)動(dòng)速率不同，質(zhì)量也不相等。第87頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天S′系中，MA靜止，可看作靜質(zhì)量，用m0表示；MB以速率vB′運(yùn)動(dòng)，可視為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，稱為相對(duì)論質(zhì)量，用m表示。運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量與它的靜質(zhì)量的一般關(guān)系為：——相對(duì)論質(zhì)速關(guān)系當(dāng)v<<c時(shí)，m≈m0，可認(rèn)為質(zhì)量與速率無(wú)關(guān)，等于其靜止質(zhì)量，回到牛頓力學(xué)討論的情況。m0第88頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、相對(duì)論動(dòng)量動(dòng)量：根據(jù)質(zhì)速關(guān)系，相對(duì)論動(dòng)量應(yīng)定義為：在相對(duì)論中這一關(guān)系仍成立：——相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基本方程在經(jīng)典力學(xué)中：三、相對(duì)論動(dòng)力學(xué)方程第89頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天用加速度表示的牛頓第二定律公式，在相對(duì)論力學(xué)中不再成立，因?yàn)閙隨v變化，也就隨時(shí)間變化。其中為質(zhì)點(diǎn)的速度說(shuō)明——用加速度表示的牛頓第二定律第90頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.8相對(duì)論動(dòng)能相對(duì)論中的動(dòng)能定義仍然一樣：經(jīng)典力學(xué)用功定義動(dòng)能:(推導(dǎo))第91頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天——相對(duì)論動(dòng)能表達(dá)式相對(duì)論質(zhì)量靜質(zhì)量討論略去可得到：——經(jīng)典力學(xué)中動(dòng)能的形式第92頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天§6.9相對(duì)論能量相對(duì)論動(dòng)能表達(dá)式：物體的總能量，等于靜能與動(dòng)能之和，用E表示。物體的動(dòng)能物體靜止時(shí)具有的能量，稱為靜能，用E0表示。——相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系質(zhì)能關(guān)系的意義：將質(zhì)量守恒和能量守恒定律統(tǒng)一起來(lái)。物質(zhì)具有質(zhì)量，必然同時(shí)具有相應(yīng)的能量；質(zhì)量發(fā)生變化，則能量也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化；而能量的變化同樣也伴隨著質(zhì)量的變化。第93頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天靜能1）靜能代表了物體靜止時(shí)內(nèi)部一切能量的總和，即物體的總內(nèi)能說(shuō)明---分子的內(nèi)能、勢(shì)能、原子的電磁能、質(zhì)子中子的結(jié)合能等。靜止能量是相當(dāng)可觀的。例：一公斤的物體的靜止能量汽油的燃燒值：4.66×107J/kg,相當(dāng)于2×109Kg汽油燃燒的能量。第94頁(yè),共108頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）質(zhì)量虧損在粒子反應(yīng)（如重核裂變和輕核聚變）中，總伴隨著巨大的能量釋放，實(shí)驗(yàn)表明，這些反應(yīng)前粒子系統(tǒng)的總質(zhì)量一定大于反應(yīng)后粒子系統(tǒng)的總質(zhì)量。質(zhì)量的減少量△m0稱為質(zhì)量虧損。反應(yīng)中釋放的能量△E滿足下面的關(guān)系：減少的靜能