文档介绍：zz理论基础:相对论理论基础:相对论量子力学量子力学
开尔文开尔文展望展望2020 世纪科学:世纪科学:
““在已经基本建成的科学大厦中,在已经基本建成的科学大厦中,
后辈物理学家只要做一些零碎的修后辈物理学家只要做一些零碎的修
补工作就行了补工作就行了””
““但是,在物理学晴朗天空的远处,但是,在物理学晴朗天空的远处,
还有两朵小小的令人不安的乌云还有两朵小小的令人不安的乌云””
--------黑体热辐射实验黑体热辐射实验
--------迈克耳逊迈克耳逊--莫雷实验莫雷实验
狭义狭义——局限在惯性参照系的理论局限在惯性参照系的理论
(1905(1905年年))
广义广义——推广到一般参照系包括引力场推广到一般参照系包括引力场
在内的理论在内的理论(1915(1915年年))
§§55--11 经典力学时空观经典力学时空观
一一..力学相对性原理力学相对性原理伽利略变换伽利略变换
对任何惯性系来说,力学现象都遵从同对任何惯性系来说,力学现象都遵从同
样的规律,即样的规律,即一切惯性系都是等价的一切惯性系都是等价的..
船走吗? 舟行而舟行而
不觉也不觉也
------西汉西汉《《尚书纬尚书纬••考灵曜考灵曜》》
S y u
S ' y'
0 x P
z 0'
伽利略坐伽利略坐 x'
标变换式标变换式 ut z'
x'= x − ut x = x'+ut'
⎧y'= y ⎧ y = y'
⎨z'= z ⎨ z = z'
⎩ t'= t ⎩ t = t'
--------时间和空间无关时间和空间无关
速度和加速度的速度和加速度的伽利略变换式伽利略变换式
v' = v − u a '= a
⎧ x x ⎧ x x
⎨ v y '= v y ⎨ a y '= ay
⎩ v '= v ⎩
z z az '= az
v v
∴av'= av F'= F m = m′
v v
F = mav F′= m′av′
--------牛顿定律对伽利略变换不变牛顿定律对伽利略变换不变
二二..经典力学时空观经典力学时空观
))时间和空间彼此独立时间和空间彼此独立
绝对空间:绝对空间:长度量度与参照系无关长度量度与参照系无关
系 2 2 2
KK系∆r = (x2 − x1) +(y2 − y1) +(z2 −z1)
KK’’系系 Qx2'−x1'=(x2 +ut)−(x1 +ut) =x2−x1
2 2 2
∴∆r'= (x2'−x1') +(y2'−y1') +(z2'−z1')
= ∆r
绝对时间:绝对时间:时间量度与参照系无关时间量度与参照系无关
Qt'= t
∴∆t'= ∆t
绝对质量:绝对质量:物体质量与参照系无关物体质量与参照系无关
v v
在此基础上有在此基础上有 F'= F
----------绝对时空观绝对时空观
三三..牛顿力学的困难牛顿力学的困难甲
击前瞬间击前瞬间 c
光传到乙的时间光传到乙的时间:: ∆t = l c
击后瞬间击后瞬间 c + v
传到乙的时间传到乙的时间:: ∆t'= l (c+v)
乙∴∆t'< ∆t 先出球,后击球先出球,后击球
--------先后颠倒先后颠倒
§§55--22 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理
洛仑兹变换洛仑兹变换
一一..光速问题光速问题 c
旧时观点:
光光靠靠““以太以太””媒质媒质传播传播
,相对静止的以太
,相对静止的““以太””以太系以太系
,光的传播速度各向,光的传播速度各向
同性,恒为同性,