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狭义相对论的两个基本假设
在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值，与光源和观测者的运动无关。
1、相对性原理
物理定律在所有惯性系中具有相同的表述形式。
2、光速不变原理
（1964-1966年，欧洲核子中心的实验直接验证了光速不变的原理：
以 的高速飞行的 介子，在飞行中辐射光子，得到光子的实验室速度数值仍然是 ）
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
狭义相对论的两个基本假设
经典力学（牛顿）的相对性原理：
在牛顿力学中 力与参考系无关
质量与运动无关
伽利略变换
——在不同惯性系中牛顿定律有相同形式
对所有惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，即对描述力学现象的规律而言，所有惯性系都是等价的。
速度变换与加速度变换
正变换
逆变换
正变换
用S系的时间求导
绝对时空：
时间量度与参考系无关，
即
速度变换
正
逆
加速度变换
惯性系
在两个惯性系中
宏观低速物体的力学规律
在任何惯性系中形式相同
或 牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变
如：动量守恒定律（以两质点碰撞为例）
利用伽利略变换
牛顿的相对性原理
动量守恒定律在伽利略变换下形式不变
牛顿力学的困难
2) 光速c 不服从伽利略速度变换
----与参照系无关
1、麦克斯韦电磁场理论与伽利略变换的矛盾
1）电磁场方程组不服从伽利略变换
按照经典理论的伽利略变换：
（光速和惯性系的选取有关）
用伽利略变换，电磁场方程不具有相同形式，然而在不同惯性系中做电磁场实验结果相同。
实验证明：
2、几种选择的可能
（1）摒弃伽利略的绝对时空观
（2）摒弃电磁场方程
（3）两者兼顾：电磁学规律在
一个特殊参考系——
“以太”参考系中成立
3、迈克耳孙—莫雷实验
迈克耳孙和莫雷利用自制的干涉仪，期望通过光在不同方向的传播产生的光程差，观察到干涉条纹的移动。他们在不同环境条件下进行多次实验，始终未得到预期的结果，即未观测到地球相对“以太”的运动。
得到光速不变的结论！
是 伽利略变换正确 而
电磁规律不符合相对性原理
作出了对整个物理学都有变革意义的回答。
还是 电磁规律符合相对性原理 而
伽利略变换该修正
爱因斯坦(Einstein)深入分析了此问题，
于1905年发表了《论动体的电动力学》
爱因斯坦认为
（1）自然界一切基本运动规律都应当满足相对性原理。
（2）麦克斯韦电磁场理论对经典时空观不满足相对性原理，表明经典的时空观是错误的。
（3）既然肯定了电磁场理论，必然肯定光速是不变的。
(1) Einstein相对性原理是Newton力学相对性原理的发展
讨论
(2) 光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对
(3) 观念上的变革
牛顿力学
速度与参考系有关
(相对性)
与参考系无关
时间 长度
质量的测量
狭义相对论力学
光速不变
长度 时间 质量 速度的测量与参考系有关
（相对性）
这样，就必然抛弃了伽里略变换—
抛弃了绝对时空观。
新的时空变换式
此时，从O点发一闪光
经一段时间 光传到 P点
洛仑兹变换的导出
寻找
重合
两个参考系中相应的坐标值之间的关系
u
P
x
x′
y
y′
z
z′
o
o
′
ut
.
由光速不变原理：
由于运动发生在x方向，
有
推导思路：
u
P
x
x′
y
y′
z
z′
o
o
′
ut
.
与
的变换关系？
由空间均匀各向同性：
（相对性原理及伽利略变换）
与
下面的任务是：根据上述四式，确定系数 k
的变换应满足线性关系
x′= k ( x－ u t )
x = k ( x′+ u t′)
{
（3）
（4）
可求得
代回式（3）、（4），得

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