【正文】 : 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與伽利略變換乃至整個(gè)經(jīng)典力學(xué)不相容。 兩種 可能： 伽利略變換是正確的，麥克斯韋方程組必予以修正 麥克斯韋方程組是正確的，伽利略變換必予以修正 一、伽利略變換的困難 1) 19世紀(jì)成熟的電磁理論表明真空中光速 c 是常量。 167。 牛頓說 ：“絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)的 時(shí)間 自身在流浙著，而且由于其本性，在均勻地、與任何其他外界事物無關(guān)地流浙著”； “絕對(duì) 空間 就其本質(zhì)而言，是與任何外界事物無關(guān)、而且是永遠(yuǎn)相同和不動(dòng)的。S 1212 xxxx ????? 1212 yyyy ?? 1212 zzzz ????? rr ????無論從哪個(gè) 慣性系進(jìn)行觀測(cè) 兩點(diǎn)間的距離都相同 經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 在狹義相對(duì)論建立之前，科學(xué)家們普遍認(rèn)為： 時(shí)間和空間都是絕對(duì)的 。 三、 牛頓定律具有伽利略變換不變性 S慣性系 F?ma? S ?慣性系 ???a? amF ?? ? am ???? ??FF ?? ?? mm ? 牛頓力學(xué)規(guī)律（包括動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等）在伽利略變換下形式不變 。39。y39。 0??? tto? 實(shí)際觀測(cè) t 時(shí)刻在 P點(diǎn)發(fā)生任一事件 伽利略變換 (Galilean transformation) ttzzyytvxx??????????y x Z o S 系 39。39。y39。” ★ 你跳向船尾也不會(huì)比跳向船頭來得遠(yuǎn) , 雖然你跳在空中時(shí) , 腳下的船底板向著你跳的反方向移動(dòng) . ★ 你把不論什么東西扔給你的同伴時(shí) , 如果你的同伴在船頭而你在船尾 , 你所用的力并不比你們兩個(gè)站在相反位置時(shí)所用的力更大． ★ 水滴將象先前一樣 , 滴進(jìn)下面的罐子 , 一滴也不會(huì)滴向船尾 , 雖然水滴在空中時(shí) , 船已行駛了相當(dāng)距離 . 只要運(yùn)動(dòng)是勻速的，你就無法從其中任何一個(gè)現(xiàn)象來確定船是在運(yùn)動(dòng)還是停著不動(dòng)． 伽利略實(shí)驗(yàn) y x Z o S 系 二、伽利略變換 (Galilean transformation) 1 、 坐標(biāo)系的建立 39。（循環(huán)定義？！） “一個(gè)遠(yuǎn)離其他一切物體，而且沒有自轉(zhuǎn)的物體是慣性參照系，一切相對(duì)于該物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系也是慣性參照系。 力學(xué)相對(duì)性原理 relativity principle of mechanics 經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀 spacetime view of classical mechanics 在一切慣性系內(nèi)的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能確定該慣性系是靜止的還是作勻速直線運(yùn)動(dòng)的，因此要確切知道某一慣性系本身是否“絕對(duì)靜止”，則用任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不可能辦到。即在研究力學(xué)規(guī)律時(shí)， 一切慣性系是等價(jià)的 。 近代物理學(xué) 相對(duì)論 量子力學(xué) 1900年 — 1930年 揭示了微觀世界的基本規(guī)律，使人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，為原子物理、固體物理和粒子物理學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。 愛因斯坦 ( A. Einstein ) 相對(duì)論給出了高速運(yùn)動(dòng)物體的力學(xué)規(guī)律，并從根本上改變了許多世紀(jì)以來所形成的有關(guān)時(shí)間、空間和運(yùn)動(dòng)的陳舊概念，建立了新的時(shí)空觀，揭露了質(zhì)量和能量的內(nèi)在聯(lián)系，開始了萬有引力本質(zhì)的探索。他的科學(xué)業(yè)績(jī)主要包括四個(gè)方面： 早期對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的研究；狹義相對(duì)論的創(chuàng)建；推動(dòng)量子力學(xué)的發(fā)展；建立了廣義相對(duì)論。列寧高度稱譽(yù)他是一位偉大的自然科學(xué)革新家。 愛因斯坦 對(duì)于科學(xué)事業(yè)的偉大貢獻(xiàn)是多方面的。 1905年創(chuàng)建的 狹義相對(duì)論 和 1916年創(chuàng)建的 廣義相對(duì)論 是愛因斯坦的最重要的科學(xué)研究成果，而 1921年 的 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 則是由于他提出了 光的量子 概念和發(fā)現(xiàn)了 光電效應(yīng)定律 而獲得的?，F(xiàn)在，相對(duì)論已經(jīng)成為現(xiàn)代物理學(xué)以及現(xiàn)代工程技術(shù)不可缺少的理論基礎(chǔ)。 長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量與參考系有關(guān) “同時(shí)” 是相對(duì)的 運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢 運(yùn)動(dòng)的尺變短 質(zhì)量與速度有關(guān) 質(zhì)量與能量不可分 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的兩塊理論基石 “奇妙”的現(xiàn)象： 建筑學(xué)館 第五章 相對(duì)論基礎(chǔ) Fundamentals of relativity 力學(xué)相對(duì)性原理 mechanics relativity principle 經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀 spacetime view of classical mechanics 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) postulates of special relativity 洛侖茲坐標(biāo)變換 Lorentz coordinate transformations 同時(shí)的相對(duì)性 relativity of simultaneity 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀 spacetime view of special relativity 相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) dynamics foundation of special relativity 一、力學(xué)相對(duì)性原理（伽利略 Galileo相對(duì)性原理） 在彼此作勻速直線運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中，物體運(yùn)動(dòng)所遵循的力學(xué)規(guī)律是完全相同的，具有完全相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 167。 慣 性 系 inertia system ：牛頓定律成立的參考系，叫慣性參考系，簡(jiǎn)稱慣性系。牛頓定律就是在這樣的參照系中成立。x39。z39。S 系 在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件 v?設(shè)慣性系 相對(duì)慣性系 S 以速度 u 作勻速直線運(yùn)動(dòng) s?當(dāng) 時(shí)兩坐標(biāo)系的原點(diǎn) O 與 相重合。x39。z39。S 系 v?P(x, y ,z ,t ) ? ?tzyx???? ,ttzzyyvtxx?????????逆變換 正變換 速度變換與加速度變換 ttzzyyvtxx?????????ttzzyytvxx??????????zzyyxxuuuuvuu???????zzyyxxuuuuvuu???????zzyyxxaaaaaa??????zzyyxxaaaaaa??????v兩個(gè)都是慣性系， 是恒量 在兩個(gè)不同的慣性系中 aa ?? ?? 自不同的慣性系，所觀測(cè)到的同一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度是相同的，即物體的加速度具有 伽利略變換下的不變性。 結(jié)論： 在牛頓力學(xué)中 質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無關(guān) 力與參考系無關(guān) 四、 經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀 事件所經(jīng)歷的時(shí)間與參照系的選擇無關(guān) , 2211 tttt ????? 1212 , ttttt ????????? t ?????無論從哪個(gè) 慣性系進(jìn)行觀