6.6经典力学的局限性

互为补充，互不矛盾， 互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物 理学科的骨架。 理学科的骨架。
高速
狭义相对论广义相对论Fra bibliotek强引力
量子力学
经典力学
宏观低速 微观世界
普朗克 创立 量子力学
经典力学不适用微观粒子， 经典力学不适用微观粒子， 只适用宏观世界
经典物理对物理学思想和科学方法作 了重点总结，它只适用于宏观低速的物体； 相对论和量子论则适用于微观高速粒子 的运动。 因此，相对论和量子力学的建立,并不 是对经典力学的否定。
两种不同的时空观： 三 两种不同的时空观： （一）、经典时空观（绝对时空观）： ）、经典时空观 绝对时空观）
经典时空观与相对论时空观： 经典时空观与相对论时空观：
经典时空观 光速 同时 相对的 绝对的 狭义相对论时空观 绝对的（不变） 绝对的（不变） 相对的 与运动有关， 与运动有关，相对的 随速度增加而增大
时间与空间 与运动无关，绝对的 与运动无关， 质量 与运动无关，不变的 与运动无关，
四、从弱引力到强引力
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经典力学的局限性
自然和自然的 法则在黑暗中 隐藏；上帝说， 隐藏；上帝说， 让牛顿去吧！ 让牛顿去吧！ 于是一切都被 照亮。魔鬼说， 照亮。魔鬼说， 让爱因斯坦去 吧！于是一切 又回到黑暗中。 又回到黑暗中。
经典力学模块分类： 经典力学模块分类：
静力学（描述静止物体） 静力学（描述静止物体） 经典力学 运动学（描述物体运动） 运动学（描述物体运动）
1、两条基本假设： 、两条基本假设：
惯性参考系， （1）不同惯性参考系，物理规律相同 ）不同惯性参考系 （2）任何惯性系，光速不变 ）任何惯性系，
2、狭义相对论结论： 、狭义相对论结论：
（1）同时是相对的 ） （2）动钟变慢 ） （3）动尺变短 ） （4）运动的物体质量变大 ）
时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。
二、从宏观到微观
伦琴发现X射线
汤姆生发现电子
贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
经典力学难以解释微观粒子的运动： 经典力学难以解释微观粒子的运动： 科学家们发现，电子、质子、 科学家们发现，电子、质子、中子等微观 粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性， 粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它 们的运动在很多情况下不能用经典力学来说明。 们的运动在很多情况下不能用经典力学来说明。 20世纪 年代量子力学的出现，才很好地揭 世纪20 世纪 年代量子力学的出现， 示了微观世界的基本规律。 示了微观世界的基本规律。
总之： 总之：
经典力学只适用于低速、宏观、 经典力学只适用于低速、宏观、 低速 弱引力的情况 的情况。 弱引力的情况。 当物体的速度远小于光速 时 当物体的速度远小于光速c时，相 速度远小于光速 对论物理学和经典物理学的结论没有 对论物理学和经典物理学的结论没有 的结论 区别。 区别。 当另一个重要的常数即 当另一个重要的常数即“普朗克 常数 常量”可以忽略不计时 量子力学和 忽略不计时， 常量”可以忽略不计时，量子力学和 经典力学的结论没有区别。 的结论没有区别 经典力学的结论没有区别。
（牛顿力学） 牛顿力学）
动力学（ 动力学（描述物体受力作 用下的运动） 用下的运动）
一、从低速到高速 相对质量： 相对质量：
经典力学中物体的质量m不随运 动状态改变，而狭义相对论指出，质 量要随着物体运动速度的增大而增大， 即：
m =
m
0 2
v 1 − c
可见， 可见，当v＜＜c时，m≈m0；当v趋 趋近于无穷大。因此， 近于c时，m趋近于无穷大。因此，当物 体的速度远小于真空中的光速时， 体的速度远小于真空中的光速时，经典 力学完全适用； 力学完全适用；当物体的速度接近光速 经典力学就不适用了。 时，经典力学就不适用了。
万有引力定律在解释天体的运动中， 万有引力定律在解释天体的运动中， 有些具体问题解释得并不完美， 有些具体问题解释得并不完美，直到爱因斯 坦创立了广义相对论（ 坦创立了广义相对论（这是一种新的时空与 引力理论） 引力理论）才圆满解决了经典力学所不能解 释的问题。 释的问题。
牛顿运动定律只适用于弱引力， 牛顿运动定律只适用于弱引力， 在强引力的作用下， 在强引力的作用下，牛顿的引 力理论不再成立。 力理论不再成立。
爱因斯坦
相对质量
相对时间
狭义相对 论
19:37
相对空间
Einstein 对相对论的解释 对相对论的解释:
当你和一个漂亮 姑娘在一起坐一小 时,你感觉只坐了一 分钟, 分钟,当你坐在火炉 旁一分钟, 旁一分钟,就好象坐 了一小时, 了一小时,这就是相 对论。 对论。
Albert Einstein
世纪伟人
（1）同时的绝对性 ） （2）时间间隔的绝对性 ） （3）空间距离的绝对性 ）
时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。
超新星爆发的持续时间： 超新星爆发的持续时间：
{
牛顿： 年 牛顿：25年。 实际： 年 实际：2年！？
（二）、相对论时空观 ）、相对论时空观: 相对论时空观