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(共17张PPT)
相 对 论
第一讲 伽利略变换式
牛顿的绝对时空观
第二讲 狭义相对论基本原理
洛伦兹变换
第三讲 狭义相对论的时空观
第四讲 狭义相对论的动力学
第一讲 伽利略变换式
牛顿的绝对时空观
假设当 t = t =0 时两坐标系的原点O 与 O 相重合。
y
x
z
o
S
一、伽利略变换(Galileo transformation)
1、坐标系的建立
考虑在两个惯性系中考察同一物理事件
设惯性系 S 相对惯性系S 以速度 v 作匀速直线运动
2、实际观测
t 时刻在P点处发生任一事件
伽利略坐标变换
y
x
Z
o
S 系
系
(x, y ,z ,t )
逆变换
正变换
3、速度变换与加速度变换
在两个不同的惯性系中
逆变换
正变换
二、牛顿定律具有伽利略变换不变性
因此牛顿力学规律（包括动量守恒定律、机械能守恒定律等）在伽利略变换下具有不变性,不同的惯性系表达式一样。力学规律对所有惯性系等价——力学相对性原理
在牛顿力学中
惯性系S
惯性系S'
三、经典力学的时空观
1、事件所经历的时间与参照系的选择无关
2、空间两点间的距离与参照系的选择无关
而
则
3、经典力学的绝对时空观
在狭义相对论建立之前，科学家们普遍认为：时间和空间都是绝对的，与物质运动无关，并且时间与空间二者相互独立而存在。
牛顿说：“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地与任一外界对象无关地流逝着。”
显然，绝对时空观符合人们日常的经验和习惯。
“绝对空间就其本质而言，是与外界任何事物无关、而永是相同的和不动的。”
——绝对时空观
四、伽利略变换的困难
19世纪电磁理论表明真空中光速c 是常量
若按伽利略变换规律，会得出不一样结论
说明光在真空中沿各个方向传播的速率与参照系的选择及传播方向无关
试计算球被投出前后的瞬间，所发出的光波达到观察者所需时间.
球投出前
球投出后
(根据伽利略变换)
例
观察者先看到投出后的球，
后看到投出前的球.
结果
当一颗恒星在发生超新星爆发时, 它的外围物质向四面八方飞散, 即有些抛射物向着地球运动, 现研究超新星爆发过程中光线传播引起的疑问 .
l = 5000 光年
物质飞散速度
A
B
理论计算观察到超新星爆发的强光的时间持续约 .实际持续时间约为 22 个月, 这怎么解释
绝对参考系中光速各向同性—— c
沿运动方向 ——
垂直运动方向——
运动参考系
c
理论计算表明，若实验装置旋转90o，干涉条纹将有3/4条纹宽度的移动，该结果应当能观察到，但没有发现。
迈克尔逊-莫雷实验
3 时， .
1 时间延缓是一种相对论效应 .
2 时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等 ）
注意
π+介子静止时平均寿命 ，（衰变为μ+子与中微子），若使用高能加速器把π+介子加速到 ，求π+介子平均一生最长行程。
经典理论
实验室测得
那么
狭义相对论的时空观
(1) 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的。
(2) 时—空不互相独立，而是不可分割的整体，只有将空间和时间联系在一起才有意义.
(3)光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带.

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