[经济学]狭义相对论课件.pptVIP

相对论与量子力学 爱因斯坦的超常能力、从他诞生起。就在他的独特的头骨结构上有所显现，他的后脑大得出奇，而且头骨呈棱角形。难怪其祖母见到小婴儿时，担心他细弱的身躯难以支撑那个硕大的头颅。也正是由于脑部的特殊结构和为人类让会所做的巨大的贡献，爱因斯坦的大脑在他去世后被他的医生哈维私自保存了下来．目前存放在爱因斯坦生前工作的地方——普林斯 顿大学，供人瞻仰和研究。 经典物理 一、牛顿力学与绝对时空观 牛顿力学主要有三部分内容； 其一是 牛顿三定律； 第一定律；(不受力的)自由粒子作匀速直线运动． 第二定律：作用在粒子上的力等于粒子质量与加速度的乘积 F=ma 其中m称为惯性质量． 第三定律：作用力与反作用力大小相等，方向相反，并在同一直线上 三大定律中第二定律是核心．因为它所回答的是一个最基本的，具有哲学重要性的问题：物体在相互作用下的运动规律如何?因此称之为牛顿运动定律． 其二是 牛顿万有引力定律： 宇宙万物之间都存在着引力，大至宇宙天体，小至微观粒子，无一例外．两物体之间的引力与二者的质量乘积成正比，与距离的平方成反比： 一个比较严谨的实验证明 3、以太之谜 以太是一个绝对参照系 法国笛卡儿(1596--1650) 提出“旋涡”以解释引力现象。认为以太是一种不可见流质，充满宇宙空间。物体的相互作用是通过以太传递。 1669 惠更斯以旋转的水形象说明。 牛顿力学的成功使18世纪的人们比较相信以太。相信引力和光都靠以太传播，牛顿的绝对時空，以以太为参照系，地球、太阳等相对于以太运动。以太成了19世纪物理学家们最温柔的保姆，成了他們可以信赖的上帝。 4、光速不变原理 狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换 星际旅游 实验装置：大水银池，漂着一块大理石板，石板一侧，一束光，石板中心，半反射，两束光，互相垂直，走过相同的距离，后分別在石板边的两面镜子上再反射回來，汇合在望远镜镜头里。 因为光线分成90°角，调整方向，若一束光正好是逆以太而行，另一束必是垂直于以太而行，两束光的速度便会有差別。可以根据它們在望远镜镜头里汇合时的干涉条纹來确定。 光速不变原理的准确意义是：不论光源和观察者的运动状态如何，观察者所测得的光速都等于c 这和经典的伽利略速度变换式是不一致的，伽利略变换式依赖的是绝对时空观，因而我们开始考虑修改绝对时空观，进而考虑修改牛顿力学。 5 力学相对性原理 力学定律在一切惯性系中数学形式不变 问题1: 对不同惯性参考系,力学定律的形式一样? 力学是研究物体的运动，即它的位置随时间的变化。为了定量研究这种变化，必须选择适当的参考系，而参考系的选取可视研究问题的方便任意选取。 《关与托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 伽利略 1632 舟行而不觉 * 对于描述力学规律而言，一切惯性系都是平权 的、等价的。 * 在一个惯性系中所做的任何力学实验，都不能判断该惯性系相对于其它惯性系的运动。 光速不变是满足力学相对性原理的 力学相对性原理具有更高的普适性 1. 狭义相对论的基本假设 爱因斯坦，1905年，26岁，《论动体的电动力学》提出： (1) 狭义相对性原理 一切物理定律在所有相对作匀速直线运动的所有惯性系内均成立。 (2) 光速不变原理 真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为c，并与光源的运动无关。 这包括两个意思： 光速不随观察者的运动而变化 光速不随光源的运动而变化 惯性系的等效性 真空中光速的普适性 第一个假设可看作是力学相对性原理的推广.自然的设计是对称的，不仅力学规律在所有的惯性系中有相同的数学形式，所有的物理规律都应与惯性系的选择无关。 第二个假设显然与伽利略变换不相容.实验结果说明，在所有惯性系中，真空中的光速恒为c ，伽利略变换以及导致伽利略变换的牛顿绝对时空观有问题，必须寻找新的变换，建立新的时空观。 基于以上两个假设,爱因斯坦建立了一套完整的理论 狭义相对论. 把物理学推进到一个新的阶段. 选择了相对性原理, 就必须修改伽利略变换. 爱因斯坦在他两个假设的基础上导出了一套新的时空变换式 洛仑兹变换。 2、洛仑兹变换 惯性系　相对S以速度u沿x正向运动 坐标原点重合。 时, Ｓ系测得p点的时空坐标为： 此时从o（或　）发出一光信号，一段极短的时间后到达 P 点。 　系测得p点的时空坐标为： 显然有： 下面推导　　　和　　　之间的变换关系 对“o”点，S系测得 在　时刻测得 即对空间同一点, x 和 同时为0， 因