一同時的相對性問題1

什么是同時？同一慣性系各地的時鐘同步的校準方法問題3

兩個事件在一個慣性系中同時發(fā)生，在另一慣性系中是否仍為同時？問題2

同一慣性系中不同地方的鐘如何校準？經(jīng)典力學同時性——同時是絕對的

一個參照系里同時發(fā)生的事件，在另一個參照系里則可能不是同時的

！——同時是相對的。結論—不同時—不同時2同地不同時1同時不同地S系S’系—同時—不同時當時—同時

3同時同地4不同時不同地(3)同時性的相對性是光速不變原理的直接結果。(1)同時性是相對的。

沿兩個慣性系相對運動方向上發(fā)生的兩個事件，在其中一個慣性系中表現(xiàn)為同時，在另一個慣性系中觀察，則總是在運動方向后方的那一事件先發(fā)生。討論(2)同時性的相對性否定了不同慣性系具有統(tǒng)一時間的可能性，否定了牛頓的絕對時空觀。事件1:車廂后壁接收器接收到光信號.事件2

:車廂前壁接收器接收到光信號.從車廂里看：事件1和事件2

同時.從地面看：事件1比事件2

提前，不同時.

判斷：

（1）在某個慣性系中的同時、同地兩事件，在所有其他慣性系中，也一定是同時、同地。

（2）在某個慣性系中的同時、不同地事件，在所有其他慣性系中，一定同時。

（3）在某個慣性系中的不同時、同地事件，在所有其他慣性系中，一定不同時。

（4）在某個慣性系中的不同時、不同地事件，在所有其他慣性系中，一定不同時。相對論的同時性——時序的相對性例京、滬相距1000km，北京站的甲火車先于上海站的乙火車1.0ms發(fā)車。有一艘飛船沿從北京到上海的方向以速率

v=0.6c

運動。求宇航員測得的甲乙兩列火車發(fā)車的時間間隔，哪一列先發(fā)車?OxSzyS'

O'

結論—時序不變—時序不定1同地事件2不同地事件S系S’系時序不變同時發(fā)生時序顛倒問題：會發(fā)生先擊中靶、后開槍嗎？時序不變u:關聯(lián)速度結論3

有因果關聯(lián)的事件時序不變！OSx例

地球上甲乙兩地相距3000km，甲地發(fā)射信號比乙地早0.06s，若飛船以v飛行，飛船上觀察到甲乙兩地發(fā)射信號的時序如何？(1)v=0.6c;(2)v=0.8c;二長度收縮——固有長度

在系中測量桿的長度，必須在同一時刻測量桿兩端的位置坐標，否則結果不唯一。在S系中測得桿長：11mv固有長度l0

：相對觀察者靜止時物體的長度稱為靜止長度或固有長度。表明：相對于觀察者運動的物體，在運動方向的長度比相對觀察者靜止時縮短了（尺縮效應）。

（1）長度收縮是純粹的相對論效應，并非物體發(fā)生了形變或者發(fā)生了結構性質的變化。討論及結論：

（2）狹義相對論中，所有慣性系等價。在S系x軸上靜止的桿，在S’上測量的長度也縮短了。

（3）相對論長度收縮只發(fā)生在物體運動方向上（因為z’＝z，y=y’），收縮量與相對速度有關。（4）v＜＜c時，l=l0，即為經(jīng)典情況。靜止的車運動的車長度收縮例

(1)某飛行器以v=1000m/s的速度勻速飛行，飛行器中的觀察者測得機身長20m，則地球上的觀察者測得的機身長度為：(2)如果上述飛行器以0.5c的速度勻速飛行，則在飛行器上的觀測者測得地面上相距為20m的兩點之間的距離是：高速情況下，尺縮效應不能忽略！低速情況下，尺縮效應可以忽略!例

S’系相對于S系的運動速度為30ov例

地球繞太陽公轉的速度約30km/s，問太陽參照系測得地球在其運動方向縮短的百分比？求

S系中測得的長度及與x軸的夾角。S’系有一靜止米尺與x’軸成30o。思考題一列火車正高速穿過某隧道，火車和隧道的固有長度相同。當火車中部進到隧道中間時，在地面參照系觀察到兩隧道口同時打雷。在地面參照系看來，火車會被雷擊中嗎？在火車參照系看來呢？同時閃電，車正好在山洞里！u隧道比車短，火車可被閃電擊中否？車比隧道短u車頭出洞口前，出現(xiàn)第一個閃電閃電不同時！u車尾進洞口后，出現(xiàn)第二個閃電閃電不同時！B發(fā)光信號收光信號時間間隔系同地兩事件——固有時間在S

系中觀測兩事件的時間間隔三時間延緩

(動鐘變慢)時間延緩：運動的鐘走得慢

表明：相對于事件做相對運動的慣性系中測得的時間比相對于事件靜止的慣性系中測得的時間要長。換句話說，一時鐘由一個與它作相對運動的觀察者來觀察時，就比由與它相對靜止的觀察者觀察時走得慢。固有時間同一地點發(fā)生的兩事件的時間間隔.(1)時間延緩純粹是一種相對論效應，時間本身的固有規(guī)律（例如鐘的結構）并沒有改變。討論及結論：(4)v＜＜c時，Δt=Δt0，即為經(jīng)典情況。(2)在S上測得S’上的鐘慢了，同樣在S’上測得S上的鐘也慢了——相對論的結果。(3)時間的流逝不是絕對的，運動將改變時間的進程.（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等）。(5)時間延緩是光速不變原理的直接結果。B例

飛船相對于地球以的速度飛行,宇航員翟志剛記錄自己生活了1年,可謂“天上方七日，地上已千年”（1）地球上的劉伯明測得他生活了幾年?（2）返回時翟志剛比同齡的劉伯明年輕多少歲？雙生子“佯謬”（TwinsParadox）3）在翟志剛看來，劉伯明也是運動的，應該劉伯明更年輕才對呀！如何解釋？

佯謬的解釋：地球與宇宙飛船是不等價的：地球是慣性系，飛船因為有加速度不是慣性系。由相對論理論適用范圍，時間延緩效應只對慣性系成立。所以斷言飛船的時間變慢的觀察者是正確的，宇航員沒有資格用這個公式。

生命在于運動！低速下，如果一個人的壽命是100歲，時刻都以百米沖刺的速度在跑（假設每秒10米），一生的壽命膨脹26.7微秒。實例經(jīng)典時空觀：地面能否探測到介子？衰變前相對論時空觀：地面參照系：介子壽命延長

介子為參照系：大氣層的厚度收縮相對論時空觀總結

綜上所述，狹義相對論指出了時間和空間的量度與參考系的選擇有關。時間與空間是相互聯(lián)系的，并與運動有著不可分割的聯(lián)系。不存在孤立的時間，也不存在孤立的空間。時間、空間與運動三者之間的緊密聯(lián)系，深刻地反應了時空的性質，這是正確認識自然界乃至人類社會應持有的基本觀點。所以說，狹義相對論的時空觀為科學的、辯證的世界觀提供了物理上的論據(jù)。

橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同——時間、空間都是相對的！

1955年，JamesTorrell糾正了錯誤的認識。測量形象（觀測者）和視覺形象（觀看者）知識拓展：觀測與觀看的區(qū)別測量形象：測量運動桿長度必須同時測量其兩端點坐標，才能由坐標差得出長度的測量值。視覺形象：是物體上各點發(fā)出后同時到達眼睛或照相機的光線所組成，這些光線不是同時從物體發(fā)出的。

伽莫夫著的著名科普讀物《物理世界奇遇記》：主人公湯普金斯先生來到一座奇異的城市，由于這城市里的光速異乎尋常地小，當他騎自行車以接近光速的高速行駛時，發(fā)現(xiàn)周圍一切都變扁了。

尺縮效應是測量結果，不是視覺形象！Terrell效應

來自棒頂部的光需提前出發(fā)，到達眼