第七章相對論-文庫吧在線文庫
【正文】 有長度 在任一慣性系中，測得相對于該系 靜止 的物體的長度 非固有長度 在任一慣性系中，測得相對于該系 運動 的物體的長度 兩端同時讀數(shù) 在 系上測得相對于 系運動的 系上的靜物長度 例如： 兩端同時讀數(shù) 或 在 系上測得相對于 系運動的 系上的靜物長度 相對論結(jié)果： 續(xù) 兩種情況均得 即 因 故 結(jié)論： 對觀測慣性系作相對運動的物體，在運動方向上，其長度比相對靜止時的長度要短。車長是固有長度 車 橋長是相對論長度 橋 橋 (m) 認(rèn)為，橋長 不 能容納全車長。并且，被越來越多的實驗事實所否定。發(fā)生核聚變反應(yīng)時會釋放出巨大的能量。 引言 廣義相對論是關(guān)于時空性質(zhì)與物質(zhì)分布及運動的相互依賴關(guān)系的學(xué)說，是研究物質(zhì)在時空中如何進行引力相互作用的理論。 實際的引力場通常是不均勻的，只在局域小的時空范圍內(nèi)可看成均勻，等效原理在此范圍內(nèi)成立，即局部等效。 光的引力偏移 廣義相對論預(yù)言，引力場中的光線不再沿直線進行，而是偏向于引力場源的一側(cè)。近年來，采用射電天文學(xué)的定位技術(shù)測得的偏移角度為 ″177。太陽的光譜線引力紅移 △ n／ n = － 10 – 6 。 黑洞 黑 洞 黑洞 恒星 天鵝座 X1 雙星系 X射線源 （其中的黑洞約為太陽質(zhì)量的九倍） 廣義相對論預(yù)言，質(zhì)量極大的天體，其引力可使時空發(fā)生極度彎曲，甚至在天體周圍形成一個光波既不能發(fā)射又不能反射的區(qū)域，稱為 “ 黑洞 ” 。黑 洞的質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的一億倍 ， 而該恒星與太陽的質(zhì)量差不多 。目前，通過地面和衛(wèi)星觀測，已發(fā)現(xiàn)了大量可認(rèn)為含有黑洞的雙星系及多星系 X射線源。按牛頓力學(xué)關(guān)于行星的攝動理論及歲差等因素，可以算出引起該項進動的理論值應(yīng)為每百年 ″, 這 比觀測值少了 ″。 廣義相對論預(yù)言，振蕩器的固有頻率依賴于它所在處的引力場的強弱。 ″，與廣義相對論預(yù)言相一致（若按牛頓引力理論推算，太陽引力對動質(zhì)量為 m的光子所造成偏移量只有 ″)。 時空彎曲 基于等效原理，在非慣性系中引入引力場的概念，就有可能將狹義相對性原理推廣到任意參考系。 下面主要介紹廣義相對論的兩個基本原理。 由 解得 基本公式歸納 靜止能量 能量 相對論因子 動能 質(zhì)量 動量 靜止質(zhì)量 力 狹義相對論動力學(xué)基本公式歸納 作業(yè) HOME WORK 7 11 7 1 5 7 18 7 20 7 22 7 24 廣義相對論簡介 全長約三公里多的斯坦福直線加速器曾將電子加速到 問：此時電子的質(zhì)量是其靜止質(zhì)量的幾倍？ 由 104 6 10 10 例 細 棒 固有長度 靜止質(zhì)量 質(zhì)量線密度 若以速度 作下述運動， （ A ） （ B ） （ A ） （ B ） 動力學(xué)方程 由于質(zhì)量與速度有關(guān) 狹義相對論的動量定義為 狹義相對論的動力學(xué)方程為 當(dāng) 時，便過渡到經(jīng)典力學(xué)的 的形式 。 ) 10 – 8 s 粒子 沿實驗室坐標(biāo)的 X 軸方向 作高速運動 速率 c 從產(chǎn)生到衰亡走過的距離 m 實驗值與相對論預(yù)言值的符合程度如何？ 從長度收縮效應(yīng)評估 (m) 理論值 (m) 理論值 (m) 百分誤差 % 從時間延緩效應(yīng)評估 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 百分誤差 % 第四節(jié) concept of special relativity dynamics 7 4 牛頓力學(xué)的困難 牛頓力學(xué)的困難 牛頓第二定律 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，物體的質(zhì)量 是恒定的，與運動速度無關(guān)。 因此對 的低速情況，可不考慮相對論效應(yīng)。 實際上這種謬誤是不會發(fā)生的 ， 由于兩個時鐘或兩個雙生子的運動狀態(tài)并不對稱 （ 例如 ， 飛離 、 返回要經(jīng)歷加 、 減速運動過程 ） ， 其結(jié)果一定是 的時鐘變慢了 ， 雙生子 一定比 年輕。這就是時鐘佯謬。 又稱非原時間隔。 若 則 看到： 雷電先擊中 。 光在真空中的速率 在任何慣性系中， 都等于同一量值 c 。 宇宙中存在大量這種物理雙星，有些甚至肉眼也能分辨。 學(xué)習(xí)時注意擺脫習(xí)以為常的絕對時空觀的束縛 , 接受時空測量與運動有關(guān)的新的時空觀 . 第一節(jié) 7 1 two basic principles of special relativity 經(jīng)典時空觀 伽利略變換 無法解釋光學(xué)現(xiàn)象 雙星觀測 B 雙星觀測 兩顆繞共同重心 旋轉(zhuǎn)的恒星 A、 B 光速與光源運動狀態(tài)無關(guān)的實例 這里著重討論 B（伴星）的運動 B E 光速 沿 光可追上 B E B E 光，并 同時到達 ，因此，伴星的像 E 不是一個亮點，而是 一
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