《狭义相对论》PPT课件.ppt
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1、19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功:在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声-等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。,相对论背景,正于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到:,也就是说:物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!,但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲
2、到:,热辐射实验,迈克尔逊- 莫雷实验,后来的事实证明,正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴,乌云落地化为一埸春雨,浇灌着两朵鲜花。,普朗克量子力学的诞生,相对论问世,经典力学,量子力学,相对论,微观领域,高速领域,2005 世界物理年 纪念爱因斯坦狭义相对论诞生100周年与爱因斯坦逝世50周年。 让物理走近大众,让世界拥抱物理,相对论有狭义相对论广义相对论之分:,狭义相对论,仅限于惯性参照系,特别对微观高速运动的粒子,(1)狭义相对论的两个基本原理,(2)有关时空结构和物质、运动联系的一个时空观,广义相对论的三个著名预言: 1、光束弯曲 2、引力红移 3、水星近日点的进动 它们已在不同精度上
3、得到了证实,因而可以说是“广义相对论的三大实验验证”。 爱因斯坦建立广义相对论后的五十年间,基本上只有这“三大验证”。直到六十年代,美国物理学家夏皮罗等人才提出了“第四验证”雷达回波的时间延迟。,广义相对论作为一种引力理论,尽管在理论上还存在不少问题,但比起其它引力理论来,在解释目前为数不多的实验上,仍然占着领先的地位。它的观点和方法,在整个二十世纪理论物理中不仅是一项非常重大的收获,而且对物理学和有关数学分支的发展产生了十分深刻的影响。,相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大,很难被普通人所理解。,自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中, 上帝说:“让牛顿去吧,”于是一切都成为光明。,后人续
4、写道: 上帝说完多少年之后,魔鬼说:“让爱因斯坦去吧,” 于是一切又回到黑暗中。,爱因斯坦: Einstein,牛顿: Newton,经典力学的相对性原理,相对性原理,(对于不同的惯性系,对于运动的描述是相对的,但是力学的基本定律-牛顿定律,其形式都是一样的。),物理规律对所有惯性系都是一样的,不存在任何一个特殊的(例如“绝对静止”的)惯性系。,长度的量度与参考系无关,时间的量度与参考系无关,空间和时间彼此独立,空间和时间是紧密相联的,长度的量度与参考系有关,时间的量度与参考系有关.,绝对时空观,现代时空观,伽利略坐标变换,与 重合,经典力学认为:1)时间的量度是绝对的,与参考系无关;2)空间
5、的量度也是绝对的,与参考系无关 .,*,伽利略变换,一切惯性系都是等价的,经典力学的相对性原理,伽利略变换的困难,伽利略变换:,麦克斯韦电磁场理论:,利用伽利略变换对电磁现象的基本规律进行变换,发现这些规律对不同的惯性系不具有相同的形式。,(3)力学满足相对性原理只是偶然,相对性原理不是普遍原理,电磁学理论只在特殊的惯性系中成立。,解决矛盾的可能方案:,经典力学的相对性原理与麦氏电磁理论的矛盾,(1)电磁学理论需要修正。,(2)伽利略变换和牛顿力学的时空观有问题。,1.相对性原理 物理规律对所有惯性系都是一样的,不存在任何一个特殊的(例如“绝对静止”的)惯性系。 2.光速不变原理 在一切惯性系
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