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1、二十世纪最伟大的理论物理学家,爱因斯坦生平,1879年 3月14日生于德国乌耳姆一个经营电器作坊的小业主家庭 1896年进苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学，1900年毕业，但即刻失业 1902年被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作 1905年狭义相对论等三篇历史著作 1915年提出广义相对论 1933年到达美国，科学中心移至美国 原子弹、统一力场,一. 伽利略变换式 经典力学相对性原理,14 伽利略变换式 牛顿的绝对时空观,设惯性系s相对于惯性系s沿xx轴以匀速 度v 运动（设t = t= 0 ，o 与o 重合。下同）,时空变换式,逆,正,与参考系无关, 时空量度的
2、绝对性,速度变换式,加速度变换式,力学相对性原理（质量与运动无关）,牛顿力学适用参考系问题,传统认为：,速度可任意性&伽利略叠加 时间空间具有绝对性 质量不变性 1900年前后开始庆祝经典力学的成功,问题出现了！,黑体辐射 迈克尔孙干涉仪,什么问题呢？,一个精细的实验告诉我们速度叠加出了问题,“以太”参考系是绝对静止系,迈克耳孙-莫雷实验,设“以太”参考系为 系 实验室为 系,仪器可测量精度,实验结果 未观察到地球相对于“以太”的运动.,结论：作为绝对参考系的以太不存在.,以后又有许多人在不同季节、时刻、方向上反复重做迈克耳孙-莫雷实验近年来,利用激光使这个实验的精度大为提高,但结果却没有任何
3、变化,迈克耳孙-莫雷实验测到以太漂移速度为零,对以太理论是一个沉重的打击,被人们称为是笼罩在19世纪物理学上空的一朵乌云.,修补 or 革命？,爱因斯坦认为,3. 信号不能以无限大速度传播，其极限速度为光速,1905年，A. Einstein首次提出了狭义相对论的两个假设,1. 光速不变原理,包括两个意思：,光速不随观察者的运动而变化,光速不随光源的运动而变化,所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。,狭义相对论的两个基本假设,2. 相对性原理,一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式,相对论(狭义),在牛顿力学中，与参考系无关,在狭义相对论力学中，与参考
4、系有关,(1) Einstein 相对性原理是Newton力学相对性原理的发展,意义：,(2) 光速不变原理与伽利略的速度合成定理针锋相对,但其结果是非常规的,怎么相关,时间延缓,研究的问题是,O 处的闪光光源发出一光信号,事件1,事件2,O 处的接收器接收到该光信号,在S、S 系中，两事件发生的时间间隔之间的关系,在S 系的 O 处放置一闪光光源和一信号接收器，在竖直方向距离 O 点 h 的位置处放置一平面反射镜 M,即,原时: 在某惯性系中，同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔,(原时),?,设 t = t = 0 时刻，O 处的闪光光源发出一光信号,讨论,(2) 时间延缓效应,在 S
5、 系中测得发生在同一地点的两个事件之间的时间间隔 t，在 S 系中观测者看来，这两个事件为异地事件，其之间的时间间隔 t 总是比 t 要大。,(1) 当v c 时，,记：,在不同惯性系中测量给定两事件之间的时间间隔，测得的结果以原时最短。,运动时钟走的速率比静止时钟走的速率要慢。,(4) 时间延缓效应是相对的。,(5) 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征。,(6) 时间延缓效应显著与否决定于 因子。,例:- 介子是一种不稳定的粒子，从它产生到它衰变为 - 介子经历的时间即为它的寿命，已测得静止 - 介子的平均寿命 0 = 2 10-8s. 某加速器产生的 - 介子以速率 u = 0.98 c
6、 相对实验室运动。,求- 介子衰变前在实验室中通过的平均距离。,解对实验室中的观察者来说，运动的 - 介子的寿命 为,因此， - 介子衰变前在实验室中通过的距离 d 为,三. 长度收缩,原长: 相对于棒静止的惯性系测得棒的长度,1. 运动长度的测量,不要求同时测量,必须同时测量,2. 长度收缩,两事件同地发生, t 为原时,事件1,事件2,事件1,事件2,由,2. 长度收缩,两事件同地发生, t 为原时,得,讨论,(1) 当v c 时，,沿尺长度方向相对尺运动的观测者测得的尺长 l ，较相对尺静止观测者测得的同一尺的原长 l 0 要短。,(2) 长度缩短效应,(3) 长度收缩效应是相对的。,在不同惯性系中测量同一尺长，以原长为最长。,(4) 长度收缩效应显著与否决定于 因子。,(5) 长度收缩效应是同时性相对性的直接结果。,