《物理学教学课件》4-1经典力学的时空观.ppt

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。,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。,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(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。,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。,若此，如在地球上测光速，可能 c或 c,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。,是 伽利略变换正确 而 电磁规律不符合相对性原理?,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,设 系相对于 系以匀速 沿 轴正方向运动,时,两坐标系原点重合,则 t 时刻,或,速度变换公式,讨论：伽利略变换是建立在绝对时空观基础上的。,或,将两个不同参照系中的观察值放在一起相加是有问题的，除非空间间隔在不同的惯性系中是相同的，即承认绝对的时空观,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.,加速度变换,