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第五章 相对论 Chapter 05 Theory of Relativity 第1页 1 经典力学的时空观与伽利略变换 2 狭义相对论的时空观和洛伦兹变换 3 狭义相对论的基本原理 4 长度收缩，时间膨胀，同时的相对性 相对论的质量、动量、动能， 5 质能关系，能量动量关系 第2页 第一节 牛顿的时空观和伽利略变换 1.牛顿的时空观（经典力学的时空观） “绝对的、纯粹的、数学的时间，就其本身和本性来说， 永远均匀地流逝而与任何外界事物无关” 。 “绝对的空间，就其本性来说，与任何外界事物无关，而 永远保持着相同和不变”。 绝对时空观——时间、空间和“外界事物”这三者都是相 互独立的、没有关联的，空间的延伸和时间的流逝是绝对 的，时间的度量和空间的度量也都是绝对的，和参考系的 选择无关 ，与观察者运动状态也无关。这必然导致同时 性具有绝对性。 第3页 2.伽利略变换（Galilean Transformation ） 在牛顿力学中，把两个在不同惯性系中所测得的空间量值 和时间量值之间的变换称为伽利略变换，它是牛顿时空观 的数学描述。 y  y 按照经典力学的时空观，空 K K (x, y,z ,t ) P     间和时间的量度不随参考系 (x , y ,z ,t ) 的不同而变化，按照这一观 ut 点有：  x  x ut o o x  x    z z  y y 伽利略时  空变换： z  z    t t  第4页  2 2 2 s (x  x )  (y  y )  (z  z )  2 1 2 1 2 1 令：    2   2   2 s (x  x )  (y  y )  (z  z )  2 1 2 1 2 1  表示某时刻 （该时刻对两惯性系都同时）空间两点的距离 在K系和K 系中的表示，由伽利略时空变换容易知道： s s 