力学 第六章 相对论
104页1、物理学的大厦已经基本建成,物理学理论上的一些基本的、原则的问题都已经得到解决,接近于采取最终稳定的形式。今后的任务只是进一步精确化的问题。也许,在某个角落还有一粒尘屑或小气泡,可以对它们进行研究和分类。,十九世纪末,以经典力学、电磁场理论和经典统计力学为主要支柱,经典物理学达到了完整、系统和成熟的阶段。不少物理学家认为:,1,1. 迈克尔孙-莫雷实验得到以太漂移的“零结果”,宣告寻找宇宙绝对参考系的企图失败了,经典物理学所赖以建立的绝对时空观受到严重挑战;,2. 气体比热问题上经典理论能量均分原理失败。,十九与二十世纪之交时,晴朗的物理学天空中出现了两朵乌云:,2,这两朵乌云终于降下了二十世纪物理学革命的暴风雨,相对论诞生,量子论诞生,相对论和量子论是现代科学与文明的两大基石,爱因斯坦(1905),普朗克(1900),玻尔(1912),3,第六章 狭义相对论 (Special Relativity),4,爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人,二十世纪的哥白尼,5,1879年3月14日,爱因斯坦出生在德国乌尔姆市班霍夫街135号。父母都是犹太人。,1880年爱因斯坦一家迁居慕尼
2、黑。1884年爱因斯坦对袖珍罗盘着迷。进天主教小学读书。1885年爱因斯坦开始学小提琴。1886年爱因斯坦在慕尼黑公立学校读书。为了遵守宗教指示的法定要求,在家里学习犹太教的教规。,1892年 开始读康德著作。1894年 全家迁往意大利米兰。 1895年自学完微积分。中学没毕业就到意大利与家人团聚。放弃德国国籍。投考苏黎世瑞士联邦工业大学,未录取。10月转学到瑞士阿劳州立中学。写了第一篇科学论文。1896年获阿劳中学毕业证书。10月进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理。1897年在苏黎世结识贝索,与其终身友谊从此开始。1899年10月19日正式申请瑞士公民权,6,1900年8月毕业于苏黎世联邦工业大学。12月完成论文由毛细管现象得到的推论,次年发表在莱比锡物理学杂志上。,1901年取得瑞士国籍。月去米兰找工作,无结果. 5月回瑞士,任温特图尔中学技术学校代课教师。10月到夏夫豪森任家庭教师。3个月后又失业。12月申请去伯尔尼瑞士专利局工作。-月完成电势差的热力学理论的论文。 1902年2月到伯尔尼等待工作。和索洛文、哈比希特创建“奥林匹亚科学院”。月受聘为伯尔尼瑞士专利局的试用三级技术员
3、。月完成第三篇论文关于热平衡和热力学第二定律的运动论,提出热力学的统计理论。,7,1905年3月,关于光量子假说的关于光的产生和转化的一个试探性观点。提出光量子假说,解决了光电效应问题。 1921年,因此篇论文获得了诺贝尔物理学奖 1905年4、5月,论测定分子大小和布朗运动的分子大小的新测定、热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动,取得博士学位。 1905年6月阐述狭义相对论的论动体的电动力学、物体的惯性同它所含的能量有关吗?独立而完整地提出狭义相对性原理,开创物理学的新纪元。,专业杂志物理学纪事(Annalen der Physik),1905年,在现代科学史中,被称为“爱因斯坦奇迹年”,8,1太阳能电池、防盗报警器和照相机的测光表都是以光电效应为基础的。 2核能利用了这样一个物理现象:当铀原子发生裂变时,总质量的微量损失可以转变成能量,其依据正是爱因斯坦的著名等式EMc2。如今,核能为英国提供了25的电力。 3全球定位系统之所以能将物体的位置精确到米,正是根据爱因斯坦的相对论对地球卫星发出的信号进行了修正。 4狭义相对论与量子理论相结合,指出了反物质的存在。科学家们利用
4、正电子,即反物质“电子”,通过X射线层析照相术研究大脑活动。,得益于爱因斯坦理论的重大发明,9,5亚原子粒子的特性是相对论的直接结果,其存在可以解释从化学元素的特性到磁铁作用的多种现象。 6爱因斯坦1916至1917年对光子的研究为人类40年后发现激光奠定了基础。目前激光广泛应用于从DVD到激光打印机的多种产品。,10,狭义相对论主要内容: 1爱因斯坦的两个基本假设 2洛伦兹变换 3相对论速度变换 4. 相对论质量 5. 力和加速度的关系 6. 相对论能量 7. 相对论动量 8. 相对论动量与能量的关系 9. 相对论力的变换,11,你无法从其中发生的任何一个现象来确定,船是在运动还是停着不动伽利略相对性原理,经典力学的时空观,12,1.力学相对性原理,力学现象对一切惯性系来说,都遵从同样的规律。,在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的。,2.伽利略坐标变换,x,vt,S,设 to= to=0 时,S 与S重合。,任意 t 时刻:,13,不同惯性系测两事件的时间间隔相同,不同惯性系测两事件的空间间隔相同,3. 经典力学的时空观,空间测量的绝对性,时间测量的绝对性,14,(3) 高速运动的
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