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经典力学的相对性原理
经典力学的相对性原理
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一、 牛顿力学的成就和局限性
1、把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平,牛顿把天上运动和地上运动统一起来,实现了天上力学和地上力学的综合,从力学证明了自然界的统一性. （天王星 海王星）
2、经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征,标志着近代理论自然科学的诞生,也成为其他各门自然科学的基础和典范.
成就
局限性
1、电磁学方程在伽利略变换下形式发生变化，不满足伽利略相对性原理。（狭义相对论）
2、牛顿万有引力是超距相互作用，不符合近距作用的基本物理原则。（广义相对论）
3、牛顿运动定律不适用于微观领域和能量不连续的现象。（量子力学）
绝对空间，就其本质来说，独立于外界任何事物，总是始终如一和静止不动的。
《自然哲学的数学原理》——牛顿
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何外界对象无关的流逝着。
《自然哲学的数学原理》——牛顿
牛顿的时空观
二 经典力学时空观
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绝对空间:空间与运动无关,空间绝对静止. 空间的度量与惯性系无关,绝对不变．
绝对时间: 时间均匀流逝,与物质运动无关,所有惯性系有统一的时间.
经典力学时空观
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系相对于 系以匀速沿 轴运动，观察两参照系中同一事件的时空关系。
三、伽利略变换式
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则其后任意时刻有坐标变换关系
伽利略变换
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速度变换公式
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加速度变换公式
如两参考系相互作匀速运动，则a=0，有
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四、伽利略（经典力学）相对性原理
经典力学认为，任何参考系中，空间距离、时间间隔、物体质量和相互作用都相同，是与参考系无关的绝对量；物体的位置、速度、动量和动能等则是与参考系有关的相对量。
在所有参考系中，只有惯性系占有特殊地位，牛顿运动定律、能量、动量和角动量定理及其守恒定律只在惯性系中成立。
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以牛顿运动定律为例，两个相互做匀速运动的惯性系之间加速度变换关系为
在两相互作匀速直线运动的惯性系中,牛顿运动定律具有相同的形式。（等价）
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牛顿力学的相对性原理, 在宏观、低速的范围内,是与实验结果相一致的.但在高速运动情况下是否适用，还需实验的检验
牛顿定律在伽利略变换下保持形式不变，因而在一切惯性系中力学定律都等价。这就是伽利略（经典力学）的相对性原理。
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电磁现象的研究表明:
真空中的光速是普适常数，与参考系无关；
在伽利略变换下麦克斯韦方程形式会发生变化。
结论：电磁现象所遵从的麦克斯韦方程组不服从伽利略相对性原理。
两种选择：
1、保留伽利略变换，光速是可变的，Maxwell方程只是适合“以太”参考系，光速只是相对于“以太”才是C。
2、承认光速对任何参考系都保持不变，Maxwell方程满足相对性原理，放弃绝对时空观和伽利略变换。

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