相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)(編輯修改稿)
2025-06-15 21:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ???????????22222/1/1cuxcuttzzyycuutxx?????????????????????????22222/1/1cuxcuttzzyycutuxx或?qū)懗? ttzzyyutxx???????? －伽利略變換 （ 絕對(duì)時(shí)空 ） cu??洛侖茲 變換 （ 相對(duì)論時(shí)空 ） zzyycuutxx????????22/1222/1 cuxcutt????伽利略變換是洛侖茲 變換的低速近似 ： 1892年 和 獨(dú)立提出運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度收縮的概念 。 三、 關(guān)于狹義相對(duì)論的 主要的工作 1899年 從 “ 以太 ” 論出發(fā) ， 導(dǎo)出了 Lorentz 變換 。 1904年龐加萊提出物體質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度增加而增加 ， 極限速度為光速 c。 1905年愛(ài)因斯坦 171。論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué) 187。給出相對(duì)論的物理基礎(chǔ) 。 愛(ài)因斯坦的預(yù)言 ， 其它人甚至都沒(méi)想象過(guò) 。 167。 3 同時(shí)性的相對(duì)性和時(shí)間延緩 時(shí)間的概念與同時(shí)性相連系。 一、 同時(shí)性的相對(duì)性 relativity of simultaneity and time dilation tx ?? ,1 tx ?? ,211 ,tx 22 ,txS u S x?xO?O同時(shí)發(fā)生 還同時(shí)發(fā)生嗎？ 用洛侖茲變換推導(dǎo)同時(shí)性的相對(duì)性 21 tt ? ？ )( 211 cuxtt ???? ?tx ?? ,1 tx ?? ,211 ,tx 22 ,txS u S x?xO?O同時(shí)發(fā)生 21 tt ?不同時(shí)發(fā)生 021212 ?????? ?????? cuxxtt ?在 S系： 沿兩個(gè)慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向配臵的兩個(gè)事件， 若在一個(gè)慣性系中這兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生 ， 則在另一慣性系中觀測(cè) ， 總是處于前一個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)后方的事件先發(fā)生 。 )(, 222 cuxtt ???? ?先發(fā)生 后發(fā)生 通過(guò)特例說(shuō)明 S u S A B c c M ?x ?x 理想的閃光實(shí)驗(yàn) 不 , 光先到達(dá) A 光同時(shí)到達(dá) A和 B 在 S系中觀測(cè) ， 事件 1先發(fā)生 ， 閃光先到達(dá) A點(diǎn) ， 即： 在運(yùn)動(dòng)后方的事件先發(fā)生 。 光速不變 ? 同時(shí)性的相對(duì)性 對(duì)不同參考系 ， 沿相對(duì)速度方向配臵的同樣的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔是不同的 。 時(shí)間的量度是相對(duì)的 。 但是 ， 沿垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生的兩個(gè)事件的同時(shí)性是絕對(duì)的 A B u u S系 S39。系 B A 時(shí)間的量度是相對(duì)的 二、時(shí)間延緩效應(yīng) 在另一相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)的這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔 ， 稱為 測(cè)時(shí) ， 用 ?t 代表 。 在相對(duì)觀察者靜止的慣性系中 ， 同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔稱為 原時(shí) ， 或 同地時(shí) ， 用 ?t 代表 。 按照 洛侖茲變換， 有 ?????? ???????? )( xxctt ??零 tt ?????? ?22 /1 cuttt????? ????原時(shí) 測(cè)時(shí) —測(cè)時(shí)比原時(shí)長(zhǎng) 時(shí)間延緩效應(yīng) 在一個(gè)慣性系中觀測(cè) ， 另一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中同地發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔變大 。 這稱為 時(shí)間延緩效應(yīng) 。 因?yàn)槿魏芜^(guò)程都是由一系列相繼發(fā)生的事件構(gòu)成的 ， 所以時(shí)間延緩效應(yīng)表明： 例如 ， 與 S系中一系列靜止同步鐘的 “ 1秒 ”相比 ， 運(yùn)動(dòng)鐘的 “ 1秒 ” 長(zhǎng) ? 動(dòng)鐘變慢 。 在對(duì)稱情況下，時(shí)間延緩是相對(duì)的。 在一個(gè)慣性系中觀測(cè) ， 運(yùn)動(dòng)慣性系中的任何過(guò)程 （ 包括物理 、 化學(xué)和生命過(guò)程 ） 的節(jié)奏變慢 。 在求解涉及同地發(fā)生的事件的問(wèn)題時(shí) ， 為了計(jì)算方便一般應(yīng)該： 先確定哪個(gè)是原時(shí) (同地時(shí))， 然后再找出對(duì)應(yīng)的測(cè)時(shí) 。 【 例 】 飛船以 （ 32400km/h） 的速率相對(duì)地面飛行 。 飛船上的鐘走了 5 秒 ， 問(wèn)用地面上的鐘測(cè)量經(jīng)過(guò)了幾秒 ？ 13 ms109 ???u原時(shí) s5??? tscutt 0 0 0 0 0 0 0 0 103109151 28322?????????????? ??測(cè)時(shí) =? 低速情況， 時(shí)間延緩效應(yīng) 很難發(fā)現(xiàn)！ 定義事件 三、時(shí)間延緩效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ? 子的壽命實(shí)驗(yàn) ?子在高空大氣頂層形成 ， 靜止平均壽命為?10－ 6s， 速率為 . 若無(wú)時(shí)間膨脹效應(yīng)， 只能走 640m就消失了 ， 地面觀測(cè)不到 。 前可飛行 6400m, 實(shí)際上可到達(dá)地面 。 衰變 2 ?? 在地面上看其壽命膨脹 倍， , 1941 【 例 】 孿生子佯謬和孿生子效應(yīng) 1961年 ， 美國(guó)斯坦福大學(xué)的海爾弗利克在分析大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出 ， 壽命可以用細(xì)胞分裂的次數(shù)乘以分裂的周期來(lái)推算 。 對(duì)于人來(lái)說(shuō)細(xì)胞分裂的次數(shù)大約為 50次 ， 而分裂的周期大約是 ， 照此計(jì)算 ， 人的壽命應(yīng)為 120歲 。 因此 ， 用細(xì)胞分裂的周期可以代表生命過(guò)程的節(jié)奏 。 設(shè)想有一對(duì)孿生兄弟 ， 哥哥告別弟弟乘宇宙飛船去太空旅行 。 在各自的參考系中 ， 哥哥和弟弟的細(xì)胞分裂周期都是 。 但由于時(shí)間延緩效應(yīng) ， 在地球上的弟弟看來(lái) ， 飛船上的哥哥的細(xì)胞分裂周期要比 ， 他認(rèn)為哥哥比自己年輕 。 而飛船上的哥哥認(rèn)為弟弟的細(xì)胞分裂周期也變長(zhǎng) ， 弟弟也比自己年輕 。 假如飛
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