《爱因斯坦相对论》--时空观
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（A.H.L.Fizeau,1819-1896)
v
v
v
设曳引系数k
11
t 2l( )
c n
kv
c n
kv
来自百度文库
4lkv
(
c n
)2
k
2v
2
考虑v<<c,有
t 4lkvn2 / c2
v=0 v≠0
条纹移动
测出k值
5
5
1.3 时空观
迈克耳孙---莫雷实验Michelson-Morley Experiment1887
z z
vx vx u
是麦克斯韦方程不满足 相对性原理？
t t
vy vy ax ax
vz vz
ay ay
还是需要引入 另一种变换？
Galilean relativity az az
1.3 时空观
SYMMETRY IN PHYSICS
Symmetry is at the heart of modern physics
u
a2
2 t t2 t1 c (
2
1
u2 c2
1
1
u2 c2
)
7
7
1.3 时空观
若实验装置旋转90度,时间差又为:
t ' t2'
那么:
t1'
2 c
( 1
2 u
c
2 2
1 ) u
1
u2 c2
c
a uM1b2
2
t '
t
2 c
(
1 2
1
u2 c2
1 2
1
u2 c2
)
b2
M2
b1 c u
All inertial frame is the equivalence.
➢Special relativity
➢General principle of relativity.
1.3 时空观
1.3.2.牛顿时空观的困难1
为什么
x x uIst an Ether Necessary？
y y
关于相对性原理的思考 Symmetry is at the heart of modern physics
1904年庞加莱肯定了电磁学规律应该 满足相对性原理
1894年菲兹杰惹为解释莫雷实验提出 物体沿运动方向缩短的设想
缩短因子 1 u2 / c2
1893年洛仑兹独立提出相同假设，并 从电子论导出崭新的时空变换关系— —洛仑兹变换
—— Principle of invariant light speed
又可表述为：不可能通过惯性系内部进行任何形式的力 学实验来确定该惯性系相对于其它惯性系 的速度。
Observers in different inertial frames can not by experiment tell which of them is moving and which is at rest.
——W.泡利（W.Pauli,1900-1958) 13 13
1.3 时空观
Albert Einstein 1879-1955
H.Poincare 1854-1912
H.A.Lorentz 1853-1928
14
14
1.3 时空观
15
1.3 时空观
1.3.2.2 狭义相对论的基本假设The Einstein Postulates
二十世纪的哥白尼
11
1.3 时空观
12
12
1.3 时空观
现在我们来讨论洛伦兹、庞加莱、爱因斯坦的 三项贡献。这些贡献包含着推理的方法和成为相对 论基础的一些发展。就年代来讲，洛伦兹的文章发 表的最早。尤其是他证明了，假定在带撇的系统中 适当地选择场强，则麦克斯韦方程对坐标变换是不 变的。……庞加莱弥补了洛伦兹工作中遗下的形式 上的缺陷，他指出相对性原理是普遍而严格成立 的。……最后，爱因斯坦完成了这一新原理的基本 表述，他的1905年的论文几乎是和庞加莱的文章同时 发表的，但他写文章时，事先并不知道洛伦兹1904年 的论文。爱因斯坦的论文不仅包括了其他两篇论文 的主要结果，并揭露了一些新的东西，而且更深刻 地了解到整个问题。
10
1.3 时空观
Einstein 的相对论分为:
1.狭义相对论 1905
special relativity “论动体的电动力学”论 文2 .广义相对论 1915
爱因斯坦: Einstein 1879——1955
现代时空的创始人
general relativity 所有的参考系平权 惯性系，非惯性系 平权
水流
两个游泳者？ 分先后到达 以太风
两束光束？
条纹是否 移动？
6
6
1.3 时空观
Michelson-Morley Experiment
t1
1 cu
1 cu
21 c
( 1
1
u2 c2
)
a
M1b2
2
t2
22 22 c2 u2 c
1
1
u2 c2
b2
M2
b1
c2 u2
a1 M1 c u
1 a2 c u
Einstein’s First Postulate The laws of physics are the same in all inertial references.
—— Principle of relativity
Einstein’s Second Postulate The speed of light in empty space is the same in all inertial frames and is independent of the motion of the source..
物理量
某种操作 如坐标变换
Invariance
力学或伽利略相对性原理
力学定律
麦克斯韦 方程组
Galilean Transformation
Galilean Transformation
Invariance
不具备 伽利略 变换的 不变性
4
4
1.3 时空观
1.3.2.牛顿时空观的困难2 •Fizeau Experiment(1851)
a1 M1
1 a2 c2 u2
a2
8
8
1.3 时空观
t' t
2 c
(
1 2
1
u c
2 2
1 2
1
u c
2 2
)
考虑地球公转速率u=3104m/s 光速c=3108m/s
预言
0.4个条 纹的移动
零结果 不超过0.01
否定以太存在 否定伽利略变换
实验设计方面成就突出而获得诺贝尔奖
9
1.3 时空观
1.3 时空观
1.3 时空观 ➢物理定律的对称性 •运动的相对性
•绝对时空观
•绝对时空观的困难
•相对论的时空观
1
1.3 时空观 ➢ Relativity principle in Newtonian mechanics
All laws of mechanics look the same in all inertial frames.
v
v
v
设曳引系数k
11
t 2l( )
c n
kv
c n
kv
来自百度文库
4lkv
(
c n
)2
k
2v
2
考虑v<<c,有
t 4lkvn2 / c2
v=0 v≠0
条纹移动
测出k值
5
5
1.3 时空观
迈克耳孙---莫雷实验Michelson-Morley Experiment1887
z z
vx vx u
是麦克斯韦方程不满足 相对性原理？
t t
vy vy ax ax
vz vz
ay ay
还是需要引入 另一种变换？
Galilean relativity az az
1.3 时空观
SYMMETRY IN PHYSICS
Symmetry is at the heart of modern physics
u
a2
2 t t2 t1 c (
2
1
u2 c2
1
1
u2 c2
)
7
7
1.3 时空观
若实验装置旋转90度,时间差又为:
t ' t2'
那么:
t1'
2 c
( 1
2 u
c
2 2
1 ) u
1
u2 c2
c
a uM1b2
2
t '
t
2 c
(
1 2
1
u2 c2
1 2
1
u2 c2
)
b2
M2
b1 c u
All inertial frame is the equivalence.
➢Special relativity
➢General principle of relativity.
1.3 时空观
1.3.2.牛顿时空观的困难1
为什么
x x uIst an Ether Necessary？
y y
关于相对性原理的思考 Symmetry is at the heart of modern physics
1904年庞加莱肯定了电磁学规律应该 满足相对性原理
1894年菲兹杰惹为解释莫雷实验提出 物体沿运动方向缩短的设想
缩短因子 1 u2 / c2
1893年洛仑兹独立提出相同假设，并 从电子论导出崭新的时空变换关系— —洛仑兹变换
—— Principle of invariant light speed
又可表述为：不可能通过惯性系内部进行任何形式的力 学实验来确定该惯性系相对于其它惯性系 的速度。
Observers in different inertial frames can not by experiment tell which of them is moving and which is at rest.
——W.泡利（W.Pauli,1900-1958) 13 13
1.3 时空观
Albert Einstein 1879-1955
H.Poincare 1854-1912
H.A.Lorentz 1853-1928
14
14
1.3 时空观
15
1.3 时空观
1.3.2.2 狭义相对论的基本假设The Einstein Postulates
二十世纪的哥白尼
11
1.3 时空观
12
12
1.3 时空观
现在我们来讨论洛伦兹、庞加莱、爱因斯坦的 三项贡献。这些贡献包含着推理的方法和成为相对 论基础的一些发展。就年代来讲，洛伦兹的文章发 表的最早。尤其是他证明了，假定在带撇的系统中 适当地选择场强，则麦克斯韦方程对坐标变换是不 变的。……庞加莱弥补了洛伦兹工作中遗下的形式 上的缺陷，他指出相对性原理是普遍而严格成立 的。……最后，爱因斯坦完成了这一新原理的基本 表述，他的1905年的论文几乎是和庞加莱的文章同时 发表的，但他写文章时，事先并不知道洛伦兹1904年 的论文。爱因斯坦的论文不仅包括了其他两篇论文 的主要结果，并揭露了一些新的东西，而且更深刻 地了解到整个问题。
10
1.3 时空观
Einstein 的相对论分为:
1.狭义相对论 1905
special relativity “论动体的电动力学”论 文2 .广义相对论 1915
爱因斯坦: Einstein 1879——1955
现代时空的创始人
general relativity 所有的参考系平权 惯性系，非惯性系 平权
水流
两个游泳者？ 分先后到达 以太风
两束光束？
条纹是否 移动？
6
6
1.3 时空观
Michelson-Morley Experiment
t1
1 cu
1 cu
21 c
( 1
1
u2 c2
)
a
M1b2
2
t2
22 22 c2 u2 c
1
1
u2 c2
b2
M2
b1
c2 u2
a1 M1 c u
1 a2 c u
Einstein’s First Postulate The laws of physics are the same in all inertial references.
—— Principle of relativity
Einstein’s Second Postulate The speed of light in empty space is the same in all inertial frames and is independent of the motion of the source..
物理量
某种操作 如坐标变换
Invariance
力学或伽利略相对性原理
力学定律
麦克斯韦 方程组
Galilean Transformation
Galilean Transformation
Invariance
不具备 伽利略 变换的 不变性
4
4
1.3 时空观
1.3.2.牛顿时空观的困难2 •Fizeau Experiment(1851)
a1 M1
1 a2 c2 u2
a2
8
8
1.3 时空观
t' t
2 c
(
1 2
1
u c
2 2
1 2
1
u c
2 2
)
考虑地球公转速率u=3104m/s 光速c=3108m/s
预言
0.4个条 纹的移动
零结果 不超过0.01
否定以太存在 否定伽利略变换
实验设计方面成就突出而获得诺贝尔奖
9
1.3 时空观
1.3 时空观
1.3 时空观 ➢物理定律的对称性 •运动的相对性
•绝对时空观
•绝对时空观的困难
•相对论的时空观
1
1.3 时空观 ➢ Relativity principle in Newtonian mechanics
All laws of mechanics look the same in all inertial frames.