文档介绍：第五章第二节
经典时空观与相对论时空观
主讲:周璐
要描述物体的运动,必须选择一个参考系。
1、凡是牛顿运动定律成立的参考系,称为惯性参考系,简称惯性系。
理论表明:所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。
2、牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。
理论表明:相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系。
3、对于所有的惯性系,力学规律都是相同的,或者说,一切惯性系都是等效的。这一结论称为伽利略相对性原理。
所谓时空:即时间和空间。
一、经典时空观:
认为绝对的真实的时间是永远均匀地流逝,与任何外界无关;绝对空间与任何外界事物无关,从不运动,并且永远不变。称为经典力学时空观(也称为绝对时空观)。
经典时空观可通俗地理解为:
空间是一个可以盛载宇宙万物的一个无形的永不运动的框架。
时间就象是独立的不断流逝着的流水。
经典时空观的几个具体结论:
1、同时的绝对性:在一个参考系中的观察者在某一时刻观测到两个事件,对另一个参考系中的观察者来说是同时发生的。即同时性与观察者做匀速直线运动的状态无关。
2、时间间隔的绝对性:任何事件(或物体的运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系(或观察者无关)
3、空间距离的绝对性:如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值,而与参考系的选择(或观察者的运动状态无关)。
二、相对时空观: 演示1
爱因斯坦在1905年提出狭义相对论。狭义相对论的两个基本假设为:
1、相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。
2、光速不变原理:不管在哪个惯性系中,测得的真空中的光速都相同。
狭义相对论不同于经典力学的结论:
1、“同时”的相对性:在一个参考系中同时发生的两个事件,在另一个参考系看来是不同时的。称为“同时”的相对性。演示2
2、运动的时钟变慢:时钟相对于观察者静止时,走得快;相对于观察者运动时,观察者会看到它变慢了,运动速度越快,效果越明显。即运动着的时钟要变慢。演示3
3、运动的尺子缩短:一个物体相对于观察者静止时,它的长度测量值最大;相对于观察者运动时,观察者在运动方向上观测,它的长度在缩短,速度越快