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课件网) 相对论 相对论 第五章 of relativity theory chapter 5 引言 相对论的创建是二十世纪物理学最伟大的成就之一。1905年爱因斯坦建立了基于惯性参考系的时间、空间、运动及其相互关系的物理新理论 狭义相对论。1915年爱因斯坦又将狭义相对论原理向非惯性系进行推广，建立了广义相对论，进一步揭示了时间、空间、物质、运动和引力之间的统一性质。 本章重点介绍狭义相对论的基本原理，对广义相对论仅作一简略介绍。 狭义相对论 狭义相对论 of relativity special theory 历史背景 历史背景 历史背景 伽 利 略 （1564-1642） 牛 顿 （1642-1722） 麦克斯韦 （1831-1879） … … … 物理学关键概念的发展 1600 1900 1800 1700 力学 热力学 电磁学 2000 相对论 量子力学 爱因斯坦 （1879-1955） … … 以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到20世纪初，已经取得了空前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。 随着对物质运动多样性的认识范围逐步扩大和深入的同时，也引起了对物质运动统一性问题的思考。 1900年,著名物理学家开尔文在元旦献词中的名言： “ 在物理学的天空，一切都已明朗洁净了，只剩下两朵乌云，一朵与麦克耳孙-莫雷实验（寻找“以太”）有关，另一朵与黑体辐射有关。” 但他却没有料到，这两朵小小的乌云正孕育着一场暴风雨，并促成了近代物理学的两大理论支柱 相对论和量子力学的诞生。 谁是谁非 伽利略变换 s s v p r r r r t v t t u 2 d d t r u v a d d t r 2 a 如：牛顿定律 力学规律 f m a 在 惯性系观察 s 在 惯性系观察 s f m a m a 在一切惯性系中，力学规律相同。 称为 伽利略相对性原理 电磁学规律 若 处有两个电荷 p 对 惯性系，电荷间的相互作用 为静电力。 s 对 惯性系，是两个运动电荷，还有磁力作用。 s 规律不相同 若 处有一光源，迎着 发射光波（电磁波） p v 对 s , 光速 u c 对 s , c u c v 光速 + 无实验根据 自洽 不自洽 ？ ？ ？ 谁是谁非难以判断 两种哲学观念 “以太” 论的观点：假设整个宇宙都充满着一种绝对静止的特殊媒质 “以太”（ether,又称能媒）。它是优于其它参考系的绝对参考系。物理定律在 “以太” 参考系中具有最简单的形式，而对别的参考系，有可能要改变形式。电磁学定律在不同惯性系有不同的形式是正常现象。 在物理学史上企图发现 “以太” 曾作过许多努力（如：斐索实验、光行差测量、双星周期测量以及麦克耳孙-莫雷精密的光干涉实验等），但没有成功，最精密的实验所测到的也是“零结果”。 爱因斯坦的观点： 相信自然界有其内在的和谐规律。 （必定存在和谐的力学和电磁学规律。） 相信自然界存在普遍性的相对性原理。 （必定存在更普遍的相对性原理，对和谐的力学和电磁学规律都适用。） 相信复杂多变的自然界，存在某种重要的不变性。 双星观测 B 双星观测 两颗绕共同重心 旋转的恒星 O A、B 光速与光源运动状态无关的实例 这里着重讨论 B（伴星）的运动 B E u 光速 沿 u 光可追上 B E B E 光，并 同时到达 ，因此，伴星的像 E 不是一个亮点，而是 一个亮弧。 用伽利略的速度合成将会出现下述问题 B E 光速 c u + v 沿 B E c u v 光速 沿 1. E 天文台 v v B A O v B 2. 若用两种方法测量伴星的运动周期： u 路程 B E B E u 但光速 一是测量伴星相继两次通过B点所经历的时间；二是测量伴星由B运动到B 所经历的时间（半周期）乘二。两种方法测所得结果并不相等，这是因为在第二种方法中， 信号传送所需时间不同。 , 宇宙中存在大量这种物理双星，有些甚至肉眼也能分辨。精密的天文观测表明，双星的 ... ...
