第7章 狭义相对论 (special relativity) 爱因斯坦 Einstein 18791955) (6)
1 第 7 章 狭义相对论 (special relativity) (6) 爱因斯坦 Einstein (1879—1955)
相对论和量子理论是20世纪物理学的两个最伟 大的科学发现。我们首先介绍相对论,再讨论量子 论。 爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对 论。前者分析时空的相对性,建立高速运动力学方 程;后者论述弯曲时空和引力理论。 本章仅限于介绍狭义相对论的内容。 狭义相对论讨论的主要问题是:时空观,即 讨论时间、空间及物质运动之间的关系。 狭义:讨论惯性系间的时空关系
2 爱因斯坦的相对论分为狭义相对论和广义相对 论。前者分析时空的相对性,建立高速运动力学方 程;后者论述弯曲时空和引力理论。 相对论和量子理论是20世纪物理学的两个最伟 大的科学发现。我们首先介绍相对论，再讨论量子 论。 本章仅限于介绍狭义相对论的内容。 狭义相对论讨论的主要问题是：时空观，即 讨论时间、空间及物质运动之间的关系。 狭义：讨论惯性系间的时空关系
s7-1伽利略变换和经典力学时空现 1.m利略变换一经典力学时空观的数学表达 设惯性系S相对惯性系S以速度u沿κ轴正方向作匀 速直线运动,且两惯性系的各对应坐标轴相互平行图 7-1),而当t=t=0时两坐标系的原点o与o重合。 现在从S、S系对同一质点P进行观测,它在两惯 性系中的时空关系为: x=x-ut (7-1) 2三2 t'=t 图7-1
3 1.伽利略变换—经典力学时空观的数学表达 设惯性系S 相对惯性系S以速度u沿x轴正方向作匀 速直线运动， §7-1 伽利略变换和经典力学时空观 现在从S、 S 系对同一质点P进行观测，它在两惯 性系中的时空关系为： 且两惯性系的各对应坐标轴相互平行(图 7-1),而当t=t =0时两坐标系的原点o与o 重合。 图7-1 •P x y S u ut x o z x y z S o x x = x −ut y = y z = z t = t (7-1)
xsx-ut y=y t= t 速度变换与加速度变换 C x U = a. a'=a y D=0 a
4 速度变换与加速度变换: z z y y x x a a a a a a = = u = x = x − y = y z = z a = a ´ x = x − ut
a=a 经典力学认为,物体的质量与运动无关,于是有 na na F 这就是说,力学规律(牛顿运动定律)对一切惯性 系来说都具有相同的形式;或者说,在研究力学规 律时,一切惯性系都是等价的。力学规律(牛顿运 动定律)在伽利略变换下的这种不变性,叫做力学 相对性原理,或伽利略相对性原理 应当注意:这里说的不变,是力学规律(牛顿运 动定律)的形式不变,而不是所有的力学量的形式 不变
5 经典力学认为,物体的质量与运动无关，于是有 a = a ´ ma ma F = = S F = S 这就是说, 力学规律(牛顿运动定律)对一切惯性 系来说,都具有相同的形式;或者说, 在研究力学规 律时，一切惯性系都是等价的。力学规律(牛顿运 动定律)在伽利略变换下的这种不变性，叫做力学 相对性原理，或伽利略相对性原理。 应当注意：这里说的不变，是力学规律(牛顿运 动定律)的形式不变，而不是所有的力学量的形式 不变