狭义相对论基础

近代物理基础近代物理基础近代物理基础近代物理基础AlbertEinstein（（（（1879—1955））））§§§§§§§§22222222狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设§§§§§§§§33333333狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观§§§§§§§§44444444洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换洛仑兹变换§§§§§§§§55555555相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题相对论的动力学问题§§§§§§§§11111111伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观伽利略变换和牛顿绝对时空观一一一一、、、、伽利略变换伽利略变换伽利略变换伽利略变换一一一一、、、、伽利略变换伽利略变换伽利略变换伽利略变换1.1.1.1.1.1.1.1.事件与参照系事件与参照系事件与参照系事件与参照系事件与参照系事件与参照系事件与参照系事件与参照系),,,(tzyxP:S),,,(tzyxP′′′′:'S事件事件事件事件：：：：事件事件事件事件：：：：有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事：：：：有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事有明确的地点与时间的一件事：：：：P(P(xx,y,z,t,y,z,t))参照系参照系参照系参照系：：：：参照系参照系参照系参照系：：：：不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的不同参照系对同一事件发生的地点和时间的测量结果一般不同测量结果一般不同测量结果一般不同测量结果一般不同。。。。例例例例：：：：测量结果一般不同测量结果一般不同测量结果一般不同测量结果一般不同。。。。例例例例：：：：一一一一、、、、伽利略变换伽利略变换伽利略变换伽利略变换一一一一、、、、伽利略变换伽利略变换伽利略变换伽利略变换ttzzyyvtxx=′=′=′−=′正变换正变换正变换正变换正变换正变换正变换正变换ttzzyyvtxx′=′=′=+′=逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换11111111、、、、坐标变换坐标变换坐标变换坐标变换、、、、坐标变换坐标变换坐标变换坐标变换),,,(tzyxP:S),,,(tzyxP′′′′:'Syxx′oz′zy′vto′s′sP22222222、、、、速度变换速度变换速度变换速度变换、、、、速度变换速度变换速度变换速度变换=′=′−=′zzyyxxuuuuvuu正变换正变换正变换正变换正变换正变换正变换正变换′=′=+′=zzyyxxuuuuvuu逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换逆变换),,(:'),,(:zyxzyxuuuSuuuS′′′yxx′oz′zy′vto′s′sP二二二二、、、、牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观二二二二、、、、牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观牛顿的绝对时空观),,,(P),,,,(P:S),,,(P),,,,(P:S22222111112222211111tzyxtzyxtzyxtzyx′′′′′′′′′212212212212212212)()()'()()()(ttllzzyyxxlzzyyxxlΔΔΔΔΔΔ=′=′′−′+′−′+−′=′−+−+−=时间时间时间时间：：：：时间时间时间时间：：：：是一种自然的流逝是一种自然的流逝是一种自然的流逝是一种自然的流逝。。。。是一种自然的流逝是一种自然的流逝是一种自然的流逝是一种自然的流逝。。。。““绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时绝对的真实的数学时间间间间，，，，就其本质而言就其本质而言就其本质而言就其本质而言，，，，是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着，，，，与外界与外界与外界与外界间间间间，，，，就其本质而言就其本质而言就其本质而言就其本质而言，，，，是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着是永远均匀地流逝着，，，，与外界与外界与外界与外界事物无关事物无关事物无关事物无关。。。。事物无关事物无关事物无关事物无关。。。。””绝对时空观绝对时空观绝对时空观绝对时空观：：：：绝对时空观绝对时空观绝对时空观绝对时空观：：：：空间空间空间空间：：：：空间空间空间空间：：：：是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所。。。。是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所是一种物质运动的场所。。。。““绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本绝对的空间就其本质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关，，，，它从不运动它从不运动它从不运动它从不运动，，，，并且永远不并且永远不并且永远不并且永远不质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关质而言与外界事物无关，，，，它从不运动它从不运动它从不运动它从不运动，，，，并且永远不并且永远不并且永远不并且永远不变变变变。。。。变变变变。。。。””问题电动力学遇到了一个重大的问题电动力学遇到了一个重大的问题电动力学遇到了一个重大的问题电动力学遇到了一个重大的问题，，，，就是与牛顿力学所遵从的相就是与牛顿力学所遵从的相就是与牛顿力学所遵从的相就是与牛顿力学所遵从的相对性原理不一致对性原理不一致对性原理不一致对性原理不一致。。。。
按照麦克斯韦理论按照麦克斯韦理论按照麦克斯韦理论按照麦克斯韦理论，，，，真空中电磁波的速度真空中电磁波的速度真空中电磁波的速度真空中电磁波的速度，，，，也就是光的速也就是光的速也就是光的速也就是光的速度是一个恒量度是一个恒量度是一个恒量度是一个恒量。。。。
按照牛顿力学的速度加法原理按照牛顿力学的速度加法原理按照牛顿力学的速度加法原理按照牛顿力学的速度加法原理，，，，不同惯性系的光速不同不同惯性系的光速不同不同惯性系的光速不同不同惯性系的光速不同。。。。适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学适用于力学的相对性原理是否适用于电磁学？？？？爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，，，，但是否存在绝对参照但是否存在绝对参照但是否存在绝对参照但是否存在绝对参照系以太系以太系以太系以太？？？？绝对参照系是必要的吗绝对参照系是必要的吗绝对参照系是必要的吗绝对参照系是必要的吗？？？？电磁场一定要有荷载物吗电磁场一定要有荷载物吗电磁场一定要有荷载物吗电磁场一定要有荷载物吗？？？？受牛顿的绝对空间概念的影响受牛顿的绝对空间概念的影响受牛顿的绝对空间概念的影响受牛顿的绝对空间概念的影响，，，，当时的物理学家一般都相当时的物理学家一般都相当时的物理学家一般都相当时的物理学家一般都相信以太信以太信以太信以太，，，，也就是相信存在着绝对参照系也就是相信存在着绝对参照系也就是相信存在着绝对参照系也就是相信存在着绝对参照系。。。。以太说以太说以太说以太说：：：：以太说以太说以太说以太说：：：：宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，，，，万物万物万物万物宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，，，，万物万物万物万物（（（（包括光包括光包括光包括光））））相对于该媒质运动相对于该媒质运动相对于该媒质运动相对于该媒质运动。。。。（（（（包括光包括光包括光包括光））））相对于该媒质运动相对于该媒质运动相对于该媒质运动相对于该媒质运动。。。。以太实际上以太实际上以太实际上以太实际上以太实际上以太实际上以太实际上以太实际上被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间。。。。被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间被认为是一种绝对空间。。。。若以太存在若以太存在若以太存在若以太存在，，，，对地球上的观察者来对地球上的观察者来对地球上的观察者来对地球上的观察者来，，，，若以太存在若以太存在若以太存在若以太存在，，，，对地球上的观察者来对地球上的观察者来对地球上的观察者来对地球上的观察者来，，，，不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同。。。。不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同不同方向的光速应不同。。。。迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊迈克尔逊——莫雷实验莫雷实验莫雷实验莫雷实验（（（（莫雷实验莫雷实验莫雷实验莫雷实验（（（（18871887188718871887188718871887年年年年）：）：）：）：年年年年）：）：）：）：实验结果是否定的实验结果是否定的实验结果是否定的实验结果是否定的！！！！实验结果是否定的实验结果是否定的实验结果是否定的实验结果是否定的！！！！““““““““我的实验竟我的实验竟我的实验竟我的实验竟我的实验竟我的实验竟我的实验竟我的实验竟然对相对论这然对相对论这然对相对论这然对相对论这然对相对论这然对相对论这然对相对论这然对相对论这个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生个怪物的诞生起了作用起了作用起了作用起了作用，，，，我我我我起了作用起了作用起了作用起了作用，，，，我我我我对此感到十分对此感到十分对此感到十分对此感到十分对此感到十分对此感到十分对此感到十分对此感到十分遗憾遗憾遗憾遗憾。。。。遗憾遗憾遗憾遗憾。。。。””””””””地球相于与以太的速度为地球相于与以太的速度为地球相于与以太的速度为地球相于与以太的速度为零零零零？？？？不可思议不可思议不可思议不可思议！！！！以太是多余的以太是多余的以太是多余的以太是多余的！！！！光线不服从经典的速度光线不服从经典的速度光线不服从经典的速度光线不服从经典的速度合成律合成律合成律合成律，，，，光速不变光速不变光速不变光速不变！！！！cms=×299792458108.(/)问题问题问题问题：：：：问题问题问题问题：：：：cc是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度？？？？是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度是相对于哪一个参照系的速度？？？？光的速度光的速度光的速度光的速度光的速度光的速度光的速度光的速度11111111、、、、狭义相对性原理狭义相对性原理狭义相对性原理狭义相对性原理：：：：、、、、狭义相对性原理狭义相对性原理狭义相对性原理狭义相对性原理：：：：22222222、、、、光速不变原理光速不变原理光速不变原理光速不变原理：：：：、、、、光速不变原理光速不变原理光速不变原理