1、狹義相對(duì)論 基本假設(shè)一、狹義相對(duì)論基本假設(shè) 1. 相對(duì)性原理：物理定律在所有慣性系中 都是相同的。所有慣性系都是等價(jià)的。 2. 光速不變?cè)恚涸谒袘T性系中，自由空間（真空）中的光速具有相同的量值 c 。4-1-3 狹義相對(duì)論基本假設(shè) 洛侖茲變換 不管光源與觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如何， 在任何慣性系中測(cè)得的真空中的光速都是相等的。 =cu令由以上兩基本假設(shè)得洛侖茲坐標(biāo)變換式： ux/c 2x =y =yz =zt =x + ut x =y =y z =z t =SSSS2121 ut 2121t + ux /c 2xttt =u c=0當(dāng)討論： 1. 若 u c 則洛侖茲變換退化為伽利略變換,

2、即相對(duì)論是比經(jīng)典力學(xué)更普遍的理論，經(jīng)典力學(xué)是當(dāng)慣性系間的速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)相對(duì)論力學(xué)的一種極限情況。t ux/c 2x =y =yz =zt =x ut 2121y = yz = zx u t 2. 在洛倫茲變換中時(shí)間和空間密切相關(guān)，它們不再是相互獨(dú)立的。x =洛侖茲變換伽利略變換cu 3. 沒(méi)有脫離運(yùn)動(dòng)而獨(dú)立存在的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間，絕對(duì)靜止和絕對(duì)同時(shí)性之類(lèi)的東西是不可能被觀察到的。這些概念和以太僅是人為的假想和虛構(gòu)，保留這些概念僅僅是個(gè)累贅，它使我們對(duì)世界的描述復(fù)雜化，“我們將最終拋棄它，就象拋棄一件毫無(wú)用處的、淘汰了的工具一樣?！?對(duì)物理定律任何慣性系都是等價(jià)的，任何慣性系都可以認(rèn)為是靜止

3、的；在一個(gè)參照系中定義的時(shí)間和距離一點(diǎn)也不亞于在另一參照系中定義的時(shí)間和距離。我們只需將運(yùn)動(dòng)處于完全相同的地位，帶之以新的時(shí)空觀，即可以用嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)明的理論體系相對(duì)論描述世界，并與所有實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符。=dxdtdxdt dt dt1dx dt +udt dt dtdt1uc 2dxdt=.vx =vxu 2c 211( )( )( )( )1uvxc 2vx=+v x1+uuc2vx經(jīng)整理后得三、速度變換式x + ut x =21t ux/c 2t =21u 21c 2u 21c 2.+ uSSvx =1+uvxc 2vz1=vy( )速度變換式vy =vz =vx + uuvxc 21+uvxc

4、 21+( )1u2/c 2vx uuvxc 21vx =vyuvxc 21( )vy =vzuvxc 21( )vz =SSSS討論：當(dāng) u c 時(shí)：vy = vy伽利略速度變換是洛侖茲速度變換在低速時(shí)的極限情況。0,1=c21u21uvxc 2vx =1+uvxc 2vx + uvy( )vy =uvxc 21+vzvz =uvxc 21+( )vx = vx + uvz = vz洛侖茲速度變換伽利略速度變換例ccu=s s設(shè)飛機(jī)以光速飛行，飛機(jī)上的燈光以光速向前傳播，求：飛機(jī)上燈光對(duì)地球的速度。vx = c ，u = c1+ u /c1+c u= cc 2vx =1+uvxc 2vx +

5、 u=c 從文藝復(fù)興開(kāi)始到十九世紀(jì)末，物理學(xué)經(jīng)過(guò)300多年的發(fā)展：牛頓力學(xué)熱力學(xué)與經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理經(jīng)典電磁學(xué)（以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)的）經(jīng)典物理學(xué) 1894年邁克耳遜在芝加哥大學(xué)的拉伊爾松實(shí)驗(yàn)室揭幕式上的演說(shuō)提出了這一有名看法。后來(lái)他告訴密立根他對(duì)引用這句話很遺憾。 英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文勛爵（W.Thomson)1900年在瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的一篇文章中說(shuō)：“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！?他甚至認(rèn)為：“未來(lái)的物理學(xué)真理將不得不在小數(shù)點(diǎn)后第六位去尋找?！遍_(kāi)爾文提到“兩朵烏云”邁克耳遜實(shí)驗(yàn)（1887年）黑體輻射實(shí)驗(yàn)(紫外災(zāi)難)X射線 1895年、 放射性 1

6、896年、電子 1897年愛(ài)因斯坦： （1905年，1916年）普郎克：量子論 （1900年）波爾氫原子理論（1913年）海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理 （1927年）構(gòu)造原子模型、解釋和預(yù)見(jiàn)原子譜線愛(ài)因斯坦光子說(shuō)（1905年）解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象（1887年）德布羅意假設(shè)（1923年）提出物質(zhì)波概念薛定諤方程（1926年）描述德布羅意波的行為量子力學(xué)光的波粒二象性對(duì)微觀粒子的測(cè)量局限性 三大發(fā)現(xiàn)： 相對(duì)論描述自然的任何嘗試必然存在的內(nèi)在不確定性量子力學(xué)相對(duì)論近代物理學(xué)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力的發(fā)展對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)改變了對(duì)空間和時(shí)間的認(rèn)識(shí)質(zhì)量和能量的關(guān)系物質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次宇宙的起源宇宙學(xué)、量子化學(xué)、生命科學(xué)、固體物理學(xué)、材料科學(xué)、微電子學(xué)等等。電子計(jì)算機(jī)、電子顯微鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、高能加速器、光譜波譜質(zhì)譜等分析技術(shù)、激光技術(shù)、X射線、核磁共振技術(shù)、核反應(yīng)技術(shù)、信息技術(shù)工業(yè)社會(huì) 信息社會(huì)麥克斯韋電磁學(xué)方程對(duì)于伽利略變換不是不變的。光在真空中的速度，假設(shè)為對(duì)絕對(duì)靜止參照系以太的速度，是常數(shù)。其它