狭义相对论 Xidian University 本章内容(Special Relativity) §1狭义相对论的实验基础 §2狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换 §3狭义相对论的时空理论 §4狭义相对论动力学简介 §5狭义相对论理论的四维形式 §6电动力学的相对论不变性 西安电子科技大学
西安电子科技大学 2 §1 狭义相对论的实验基础 本章内容 §2 狭义相对论的基本原理 洛仑兹变换 §3 狭义相对论的时空理论 §4 狭义相对论动力学简介 §5 狭义相对论理论的四维形式 §6 电动力学的相对论不变性 (Special Relativity) 狭义相对论
狭义相对论 Xidian University §1狭义相对论的实验基础 引言 牛顿力学 ·19世纪后期，经典物理学 的三大理论体系使经典物理 麦克斯韦电磁场理论 学已趋于成熟。 热力学与经典统计理论 “在已经基本建成的科学大厦中，后辈的 物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。 “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有 两朵令人不安的乌云” 开尔文 狭义相对论 量子力学 近代物理不是对经典理论的简单否定 近代物理不是经典理论的补充，而是全新的理论甲 西安电子科技大学
西安电子科技大学 §1 狭义相对论的实验基础 引言 牛顿力学 麦克斯韦电磁场理论 热力学与经典统计理论 • 19世纪后期，经典物理学 的三大理论体系使经典物理 学已趋于成熟。 “在已经基本建成的科学大厦中，后辈的 物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有 两朵令人不安的乌云” 狭义相对论 量子力学 • 近代物理不是对经典理论的简单否定 • 近代物理不是经典理论的补充，而是全新的理论 狭义相对论
狭义相对论 一、牛顿力学的困难 l.伽利略变换(Galilean tranformation)下麦克斯韦方程不是协变的 在两个惯性系中分析描述同一物理事件(event) 设有惯性参照系K、K, (以后不加声明均指这种参照系) 1)各坐标轴相互平行； 2)K?系相对K系沿X轴 以下作匀速直线运动； K P化，J,t) 3)坐标轴原点0与0'点重 (x,y,,t) 合时作为公共计时起点。 x'=x-vt GT 正 -y X(X 变换 z'=z =t 西安电子科技大学
西安电子科技大学 GT 正 变 换 x x vt y y z z t t —— 在两个惯性系中分析描述同一物理事件(event) 1.伽利略变换(Galilean tranformation)下麦克斯韦方程不是协变的 O Z X Y O' Z' (X') Y' v P(x, y, z, t) r r K K Z (x′, y′, z′, t′) 一、牛顿力学的困难 设有惯性参照系K、K’ 3）坐标轴原点O与O’点重 合时作为公共计时起点。 1）各坐标轴相互平行； 2）K’系相对K系沿X轴 以 v 作匀速直线运动； （以后不加声明均指这种参照系） vt 狭义相对论
狭义相对论 Xidian Universin x=x'+vt 伽利略坐标变换式 伽利略速度变换式 逆变换 y=y' dx' dx dy'dy dz'dz 2=2' dt' dt dt' dt'dr dt =t' 伽利略加速度变换式 as as,ay ay,a'a: •时间是绝对的 牛顿定律不变性 △t'=At F'ma'=ma =F 空间是绝对的 Ax'=Ax 在所有惯性系中，一切力学规律具有相 同的形式 力学相对性原理 •时空相互分离 ux =ux-v 速度相加定理 西安电子科技大学
西安电子科技大学 GT 逆 变 换 , , , dx dx dy dy dz dz v dt dt dt dt dt dt 伽利略坐标变换式 伽利略速度变换式 , , x x y y z z a a a a a a 伽利略加速度变换式 牛顿定律不变性 F ma ma F •时间是绝对的 •空间是绝对的 t' t x' x •时空相互分离 x x vt y y z z t t 在所有惯性系中，一切力学规律具有相 同的形式 ——力学相对性原理 u u v x x ——速度相加定理 狭义相对论
狭义相对论 Xidian University 问题：Maxwel1电磁理论是否也满足相对性原理？ 据绝对时空理论，答案是否定的 据绝对时空理论。光速依赖于惯性系 真空中的光速等于c仅对某一特殊的绝对静止惯性系才成立 因此Maxwel1方程组也只能对该特殊参考系成立。 2.速度合成律应用于光传播时的矛盾 光传到乙的时间：△t=l/c 光传到乙的时间：△t2=/(c+v) ∴.△t2<△t1先出球，后击球 -因果先后颠倒 西安电子科技大学
西安电子科技大学 v 2.速度合成律应用于光传播时的矛盾 2 1 t t 先出球，后击球 ----因果先后颠倒 2 光传到乙的时间： t l c v ( ) 光传到乙的时间： 1 t l c 乙 甲 问题：Maxwell电磁理论是否也满足相对性原理？ 据绝对时空理论，答案是否定的 据绝对时空理论。光速依赖于惯性系 真空中的光速等于c仅对某一特殊的绝对静止惯性系才成立 ，因此Maxwell方程组也只能对该特殊参考系成立。 狭义相对论