6. 2狭义相对论基本原理洛仑兹变换1-1
1-1 6.2 狭义相对论基本原理 洛仑兹变换
基本原理（两个公理）核心1相对性原理（relativityprinciple）问题一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形式一切惯性系都等价，不存在特殊的绝对的惯性系2光速不变原理(principle of constancy of lightvelocity)真空中光速相对任何惯性系沿任何一个方向大小恒为C且与光源运动速度无关。c=299792458m/s(1）它否定了伽利略变换，即否定了经典时空观。(2）光的速度大小与参照系无关，但方向在不同参照系中可以不同。（3）光速数值不变，则不同参照系中时间、空间、尺度要发生关系1-2
1-2 真空中光速相对任何惯性系沿任何一个方向大小恒为C， 且与光源运动速度无关。 一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形式； 一切惯性系都等价，不存在特殊的绝对的惯性系。 1 相对性原理（relativity principle） c = 299792458m/ s 2 光速不变原理 (principle of constancy of light velocity) 一 基本原理（两个公理） 核心 问题 ⑴ 它否定了伽利略变换，即否定了经典时空观。 ⑵ 光的速 度大小与参照系无关，但方向在不同参照系中可以不同。⑶ 光速数值不变，则不同参照系中时间、空间、尺度要发生关 系
光速不变将导致同时的相对性按经典理论，在一个参考系中同时发生的两件事在另一系中仍为同时发生。但按相对论理论，同时具有相对性，即在另一系中可能不同时发生。系观测EZYA与B同时坚到光信ABCC()()（系观测A1=2C先收到光号E信CC1-3
1-3 光速不变将导致同时的相对性 按经典理论，在一个参考系中同时发生的两件事， 在另一系中仍为同时发生。但按相对论理论，同时 具有相对性，即在另一系中可能不同时发生。 Σ’ 系观测 A与B同时 收到光信 号 Σ系观测A 先收到光 信号 l = 2C A B v C C A B C C
1、事件间隔不变性在无限小空间，无限小时间间隔内发生的物质运动过程，称为事件。或说在某一时刻，某一空间上发生的某一事件称为事件，一般用P来表示。在某一个参考系中可以表示为P（x,y,z,t)（直角坐标系）。2、经典理论的空间间隔（距离）与时间间隔V(x2 -x) +(y2 -y) +(22 -z) =(x2 -x) +(y2 -) +(22-2)* t2 -ti =t’ -t)3、相对论理论中定义时空间隔考察光在真空中传播过程的发射和接收两件事P，和P光信号Z: (x2 -x)+(y2 -y) +(z2 -z) =c2(tz -t)2联系的令 s2 =c2(tz -t) -[xz -x) +(y2 -) +(22 -z)]=0两事件S2为不E': (x2 -x) +(y2-y) +(22 -z) =c2(t2 -t)2变量令s2 =c(-)--x) +(z-y) +(2z-z)=01-4
1-4 二 间隔不变性 1、事件 在无限小空间，无限小时间间隔内发生的物质运动过程，称 为事件。或说在某一时刻，某一空间上发生的某一事件称为事 件，一般用P来表示。在某一个参考系中可以表示为P(x,y,z,t) （直角坐标系）。 2、经典理论的空间间隔（距离）与时间间隔 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 (x − x ) + (y − y ) + (z − z ) = (x − x ) + (y − y ) + (z − z ) 2 1 2 1 t −t = t −t 3、相对论理论中定义时空间隔 考察光在真空中传播过程的发射和接收两件事P1和P2 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 : x − x + y − y + z − z = c t − t ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 : x − x + y − y + z − z = c t −t ( ) ( ) ( ) ( ) 0 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 令 s = c t − t − x − x + y − y + z − z = ( ) ( ) ( ' ' ) ( ' ' ) 0 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 令 s = c t − t − x − x + y −y + z −z = 光信号 联系的 两事件 S 2为不 变量
相对论时空理论的定义时空间隔（间隔）一个重要基本概念它将时间与空间统s=c"(t, -t) -[(x, -x) +(y, - y) +(22 --7一起来，有深刻的物理含义。s2=0两事件可用光信号联系52<0两事件不能用光信号联系，可认为无因果关系s2>0P两事件用小于光的信号联系（因果关系的必要条件）4.间隔不变性（1）时空基本属性的两条基本假设：①空间均匀性选择时空任意一点作为坐标系的原点，任一时间为起点都不应改变物理规律，即空间是平权的，没有特殊点存在。②空间各向同性选择不同取向的坐标轴都不会影响物理规律，即空间不存在一个特殊的方向，各方向都是平权的1-5
1-5 ( ) [( ) ( ) ( ) ] 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 s = c t −t − x − x + y − y + z − z 定义时空间隔（间隔）： s 2 0 两事件用小于光的信号联系（因果关系的必要条件） 0 2 s = 两事件可用光信号联系 0 2 s 两事件不能用光信号联系，可认为无因果关系 相对论时空理论的 一个重要基本概念， 它将时间与空间统 一起来，有深刻的 物理含义。 4、间隔不变性 ① 空间均匀性 选择时空任意一点作为坐标系的原点，任一 时间为起点都不应改变物理规律，即空间是平权的，没有特 殊点存在。 ② 空间各向同性 选择不同取向的坐标轴都不会影响物理规 律，即空间不存在一个特殊的方向，各方向都是平权的。 （1）时空基本属性的两条基本假设：