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1、相对论的例子第1页，本讲稿共18页空间就是空间，时间就是时间，两者互不空间就是空间，时间就是时间，两者互不相关，更不能互相转化。相关，更不能互相转化。-古典力学古典力学1.时间是值得怀疑的时间是值得怀疑的艾因斯坦艾因斯坦16岁起就称岁起就称“时间是值得怀疑的时间是值得怀疑的”时间、空间和质量都是绝对不变的。时间、空间和质量都是绝对不变的。-古典力学古典力学第2页，本讲稿共18页大量阅读课外资料大量阅读课外资料康德的康德的纯粹理性批判纯粹理性批判-时空观形成时空观形成作用巨大。作用巨大。斯宾诺莎的斯宾诺莎的伦理学伦理学中强烈的为理论中强烈的为理论思想对艾因斯坦影响极深。思想对艾因斯坦影响极深。怀
2、疑怀疑圣经圣经的世界起源，希望看到一的世界起源，希望看到一个和谐的世界，一个和谐社会。个和谐的世界，一个和谐社会。第3页，本讲稿共18页1.看到了经典力学的困难看到了经典力学的困难L LC CC+VC+V滞后的时间滞后的时间滞后的时间滞后的时间t=L/Ct=L/C滞后的时间滞后的时间滞后的时间滞后的时间t t1 1=L/(C+V)=L/(C+V)甲握球甲握球甲握球甲握球甲出球甲出球甲出球甲出球乙看到甲握球乙看到甲握球乙看到甲握球乙看到甲握球乙看到甲出球乙看到甲出球乙看到甲出球乙看到甲出球t t1 1 t t乙先看到甲出球，后看到甲握球！乙先看到甲出球，后看到甲握球！第4页，本讲稿共18页2.关
3、于蟹状星云的实际问题关于蟹状星云的实际问题超新星超新星超新星超新星地球地球地球地球第5页，本讲稿共18页17311731年英国一位天文学爱好者用望远镜在南方夜年英国一位天文学爱好者用望远镜在南方夜空的金牛座上发现了一团云雾状的东西。外形像空的金牛座上发现了一团云雾状的东西。外形像个螃蟹，人们称它为个螃蟹，人们称它为“蟹状星云蟹状星云”。第6页，本讲稿共18页 后来的观测表明，这只后来的观测表明，这只“螃蟹螃蟹”在膨胀，膨在膨胀，膨胀的速率为每年胀的速率为每年0 02l2l。到。到19201920年，它的半径达年，它的半径达到到180180。推算起来，其膨胀开始的时刻应在。推算起来，其膨胀开始的
4、时刻应在(180 O.21(180 O.21）=860=860年之前，即公元年之前，即公元10601060年年左右。人们相信，蟹状星云到现在是左右。人们相信，蟹状星云到现在是900900多年前一多年前一次超新星爆发中抛出来的气体壳层。次超新星爆发中抛出来的气体壳层。第7页，本讲稿共18页 这一点在我国的史籍里得到了证实。这一点在我国的史籍里得到了证实。宋会要宋会要是这样记载的：是这样记载的：“嘉佑元年三月，嘉佑元年三月，司天监言，客星没，客去之兆电。初，至和司天监言，客星没，客去之兆电。初，至和元年五月晨出东方，守天关。昼见如太白，元年五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二
5、十三日芒角四出，色赤白，凡见二十三日”。这段。这段话的大意如下：负责观测天象的官员话的大意如下：负责观测天象的官员(司天监司天监)说，超新星说，超新星(客星客星)最初出现于公元最初出现于公元10541054年年(北宋至和元年北宋至和元年)，位置在金牛座，位置在金牛座 星星(天关天关)附近，白昼看起来赛过金星附近，白昼看起来赛过金星(太自太自)，历时，历时2323天。往后慢慢暗下来，直到天。往后慢慢暗下来，直到10561056年年(嘉佑元年嘉佑元年)这位这位“客人客人”才隐没。才隐没。第8页，本讲稿共18页 当当当当一一一一颗颗颗颗恒恒恒恒星星星星发发发发生生生生超超超超新新新新星星星星爆爆爆爆
6、发发发发时时时时，它它它它的的的的外外外外围围围围物物物物质质质质向向向向四四四四面面面面八八八八方方方方飞飞飞飞散散散散。也也也也就就就就是是是是说说说说，有有有有些些些些抛抛抛抛射射射射物物物物向向向向着着着着我我我我们们们们运运运运动动动动(如如如如图图图图中中中中的的的的A A A A点点点点)，有有有有些些些些抛抛抛抛射射射射物物物物则则则则沿沿沿沿横横横横方方方方向向向向运运运运动动动动(如如如如图图图图中中中中的的的的B B B B点点点点)。如如如如果果果果光光光光线线线线服服服服从从从从上上上上述述述述经经经经典典典典速速速速度度度度合合合合成成成成律律律律的的的的话话话话，
7、按按按按照照照照类类类类似似似似前前前前面面面面对对对对排排排排球球球球运运运运动动动动的的的的分分分分析析析析即即即即可可可可知知知知道道道道，A A A A点点点点和和和和B B B B点点点点向向向向我我我我们们们们发发发发出出出出的的的的光光光光线线线线传传传传播播播播速速速速度度度度分分分分别别别别为为为为c+Vc+Vc+Vc+V和和和和c c c c，它它它它们们们们到到到到达达达达地地地地球球球球所所所所需需需需的的的的时时时时问问问问分分分分别别别别为为为为t=t=t=t=L L L L(c+V)=4975(c+V)=4975(c+V)=4975(c+V)=4975光光光光年年
8、年年和和和和t t t t=L L L Lc=5000c=5000c=5000c=5000光光光光年年年年，沿沿沿沿其其其其它它它它方方方方向向向向运运运运动动动动的的的的抛抛抛抛射射射射物物物物所所所所发发发发的的的的光光光光到到到到达达达达地地地地球球球球所所所所需的时问介于这二者之间。需的时问介于这二者之间。需的时问介于这二者之间。需的时问介于这二者之间。地球地球地球地球超新星超新星超新星超新星第9页，本讲稿共18页 光的速度是极限速度。光的速度是极限速度。蟹蟹状状星星云云到到地地球球的的距距离离L L大大约约是是5 5千千光光年年，而而 爆爆 发发 中中 抛抛 射射 物物 的的 速速
9、度度V V大大 约约 是是1500km/s1500km/s，用用这这些些数数据据来来计计算算，tt比比t t短短2525年年。亦亦即即，我我们们会会在在2525年年内内持持续续地地看看到到超超新新星星开开始始爆爆发发时时所所发发出出的的强强光光。而而史史书书明明明明记记载载着着，客客星星从从出出现现到隐没还不到两年，这怎么解释到隐没还不到两年，这怎么解释?第10页，本讲稿共18页光速是极限速度！光速是极限速度！牛顿力学被称为古典力学。牛顿力学被称为古典力学。2.时间和空间的相对性时间和空间的相对性空间就是空间，时间就是时间，两者互不空间就是空间，时间就是时间，两者互不相关，更不能互相转化。相关
10、，更不能互相转化。-古典力学古典力学时间、空间和质量都是绝对不变的。时间、空间和质量都是绝对不变的。-古典力学古典力学第11页，本讲稿共18页时间的相对性时间的相对性 同时性同时性同时性同时性-何谓两地何谓两地何谓两地何谓两地的事件同时发生的事件同时发生的事件同时发生的事件同时发生?所谓所谓“同时同时”，就是两闪光同时传到站台的中点，就是两闪光同时传到站台的中点C 第12页，本讲稿共18页在在在在站站站站台台台台上上上上A A、B B B B两两点点同同时时发发出出闪闪光光的的那那一一刹刹那那，另有一列相同的火车以速度另有一列相同的火车以速度-y-y向左行驶，向左行驶，向左行驶，向左行驶，第1
11、3页，本讲稿共18页长度的相对性长度的相对性 同一物体的长度，在同一物体的长度，在同一物体的长度，在同一物体的长度，在不同的参考系内测量，不同的参考系内测量，不同的参考系内测量，不同的参考系内测量，会得到不同的结果。会得到不同的结果。会得到不同的结果。会得到不同的结果。第14页，本讲稿共18页时间、空间和质量都是相对的，都不是绝时间、空间和质量都是相对的，都不是绝对不变的，他们随运动的不同观察者的对不变的，他们随运动的不同观察者的位置不同而变化。位置不同而变化。-艾因斯坦艾因斯坦钟长尺短钟长尺短第15页，本讲稿共18页3.能量和质量的相互转化能量和质量的相互转化放射性元素释放出巨大的能量，这样
12、巨大放射性元素释放出巨大的能量，这样巨大的能量是从哪里来的？的能量是从哪里来的？能量和质量是同一物质的两个不同的侧面，能量和质量是同一物质的两个不同的侧面，质量可以转变为能量，能量也可以转变质量可以转变为能量，能量也可以转变为质量。为质量。-爱因斯坦爱因斯坦物质和能量既不能创生，也不能消灭。物质和能量既不能创生，也不能消灭。-古典力学古典力学第16页，本讲稿共18页空间和时间不仅和运动有关，还与物质空间和时间不仅和运动有关，还与物质的质量分布状态有关。的质量分布状态有关。任何具有质量的物体周围，都会产生引任何具有质量的物体周围，都会产生引力场，这是一种新的物质形态。在强引力场，这是一种新的物质形态。在强引力场的作用下，时间和空间会发生弯曲，力场的作用下，时间和空间会发生弯曲，质量越大，时间和空间的弯曲越厉害。质量越大，时间和空间的弯曲越厉害。19191919年年3 3月月2929日，日，-南美西非观测点南美西非观测点-精确拍下了在变暗的太阳周围星光的照精确拍下了在变暗的太阳周围星光的照片片-的确光偏离了原直线。的确光偏离了原直线。第17页，本讲稿共18页播放descovery-日本空中城市的设想 1-15第18页，本讲稿共18页