4-1 经典力学的时空观

(如地球)速率就不会各向均匀，而和此参考
系相对于“以太”的速度有关。
若此，如在地球上测光速，可能 > c或< c · 19世纪末，很多精确的实验和观察(最著
名的是Michelson-Morley实验)都得出完全否
定的结果，在任何参考系中测得的光在真空
中的速率均为ｃ。
· 是 伽利略变换正确而电磁规律不符合 相对性原理? · 还是电磁规律符合相对性原理而伽利略 变换该修正? ·爱因斯坦(Einstein)深入分析了此问题， 于1905年发表了《论动体的电动力学》作出 了对整个物理学都有变革意义的回答。
vt
z'z'
x'
( x ' , y' , z ' )
z z
x' x
y s
y
o
s'
y'
y'
v
o 'x
* P ( x, y, z )
vt
z'z'
x'
( x ' , y' , z ' )
z z
x' x
速度变换公式
y s
y
o
s'
y'
y'
u x ux v uy u y uz uz
v
o 'x
* P ( x, y, z )
vt
z'z'
x'
( x ' , y' , z ' )
z z
x' x
讨论： 伽利略变换是建立在绝对时空观基础上的。
三、力学的相对性原理
力学的所有规律在任意的惯性系中都 是相同的。或者说，对于力学规律，所有 惯性系都是平等的。
例：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.
· 提出问题 ： 电磁场方程组在哪个参考系成立呢? · 为不和伽利略变换矛盾，人们假设：宇 宙中充满了叫“以太(ether)”的物质，电 磁波靠“以太”传播。
把以太选作绝对静止的参考系；
电磁场方程组只在“以太”参考系成立；
电磁波在“以太”参考系中速率各向为c。
· 按伽利略变换，电磁波相对于其他参考系
加速度变换
a x ax a y ay
az az
y s
y
o
s'
y'
y'
v
o 'x
* P ( x, y, z )
vt
x'
( x ' , y' , z ' )
a a
z z'z' z F ma
x' x
F ma
4-1
经典力学的时空观
一、绝对时空观 1）时间间隔的测量是绝对的，即两事件 的时间间隔在不同的惯性系中是相同的 , 称 绝对时间。 2）空间间隔的测量是绝对的，即两事件 的空间间隔在不同的惯性系中是相同的 , 称 绝对空间。
二、伽利略变换
y s
y
o
s'
y'
y'
v
o 'x
* P ( x, y, z )
第
4 章
狭义相对论基础
历史背景
· 19世纪末电磁学有了很大发展，1865年 麦克斯韦(Maxwell)总结出电磁场方程组；预 言了电磁波的存在，并指出其速率各向均为c (真空中)；1888年赫兹(Hertz) 在实验上证 实了电磁波的存在。
· 这显然和伽利略变换矛盾，按伽利略变 换，光速在一个参考系中若是c，在另一参考 系中必不是c。