《相對(duì)論時(shí)空觀》知識(shí)清單

《相對(duì)論時(shí)空觀》知識(shí)清單一、經(jīng)典時(shí)空觀的局限1、經(jīng)典時(shí)空觀的基本觀點(diǎn)在經(jīng)典力學(xué)中，時(shí)間和空間是絕對(duì)的。時(shí)間間隔和空間間隔與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。例如，不管你是站著不動(dòng)，還是坐在飛奔的火車(chē)上，你看時(shí)鐘走一秒鐘的時(shí)間間隔是一樣的，測(cè)量一根尺子的長(zhǎng)度也是一樣的。2、經(jīng)典時(shí)空觀面臨的挑戰(zhàn)隨著電磁學(xué)的發(fā)展，一些現(xiàn)象無(wú)法用經(jīng)典時(shí)空觀解釋。比如，按照經(jīng)典時(shí)空觀，光在不同參考系中的速度應(yīng)該不同，但實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)真空中的光速在任何慣性參考系中都是恒定的。這就像在一個(gè)規(guī)則已經(jīng)確定的游戲里，突然出現(xiàn)了一個(gè)不符合規(guī)則的現(xiàn)象，讓科學(xué)家們很頭疼。二、相對(duì)論時(shí)空觀的基本內(nèi)容1、狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)相對(duì)性原理：物理定律在所有慣性參考系中都是相同的。這就好比在不同的地方，只要是平坦的地面（慣性參考系），玩球（物理現(xiàn)象）的規(guī)則都是一樣的。光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭谌魏螒T性參考系中都是恒定不變的，且與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。不管光源是靜止的，還是快速運(yùn)動(dòng)的，光跑出來(lái)的速度都是一樣的，這可和我們平常的直覺(jué)不太一樣呢。2、時(shí)間延緩效應(yīng)（時(shí)間膨脹）運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢。如果有一個(gè)時(shí)鐘相對(duì)于我們做高速運(yùn)動(dòng)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)鐘走得比我們身邊靜止的時(shí)鐘慢。比如說(shuō)，一艘宇宙飛船以接近光速的速度飛行，飛船上的宇航員過(guò)了1年，可能地球上已經(jīng)過(guò)了好多年。3、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度會(huì)收縮。一個(gè)物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在它運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度會(huì)變短。就像一根高速飛行的鉛筆，它看起來(lái)會(huì)比靜止的時(shí)候短一些。4、質(zhì)能關(guān)系愛(ài)因斯坦提出了著名的質(zhì)能方程：＼（E＝mc^｛2}＼）。這意味著質(zhì)量和能量是等價(jià)的，可以相互轉(zhuǎn)換。比如在核反應(yīng)中，質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為巨大的能量釋放。三、相對(duì)論時(shí)空觀的影響1、對(duì)科學(xué)研究的影響相對(duì)論時(shí)空觀改變了科學(xué)家們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。以前很多關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)、微觀粒子運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象不能很好解釋的，現(xiàn)在有了新的理論基礎(chǔ)。在高能物理領(lǐng)域，相對(duì)論時(shí)空觀是研究基本粒子相互作用的重要理論依據(jù)。2、對(duì)日常生活的影響（雖然不太明顯）雖然相對(duì)論效應(yīng)在日常生活中不容易察覺(jué)，但是在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS）中卻必須考慮。因?yàn)樾l(wèi)星相對(duì)于地面是高速運(yùn)動(dòng)的，衛(wèi)星上的時(shí)鐘會(huì)因?yàn)橄鄬?duì)論效應(yīng)而與地面時(shí)鐘不同步，如果不校正，導(dǎo)航就會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。四、相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典時(shí)空觀的比較1、時(shí)空的相對(duì)性與絕對(duì)性經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)空是絕對(duì)的，而相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)空是相對(duì)的，會(huì)隨著物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變。2、適用范圍經(jīng)典時(shí)空觀在低速（遠(yuǎn)小于光速）、宏觀的情況下適用得很好。例如我們?nèi)粘Ｉ钪械钠?chē)行駛、建筑工程等。而相對(duì)論時(shí)空觀適用于高速（接近光速）、微觀以及強(qiáng)引力場(chǎng)等情況下的物理現(xiàn)象研究。習(xí)題：1、簡(jiǎn)述相對(duì)論時(shí)空觀中光速不變?cè)淼膬?nèi)容。2、請(qǐng)舉一個(gè)相對(duì)論時(shí)空觀在實(shí)際生活中的應(yīng)用例子。答案：1、真空中的光速在任何慣性參考系中都是恒定不變的，且與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。2