阿尔伯特.爱因斯坦（1879—1955）重点：前言：相对论产生的历史背景和物理基础物理学家感到自豪而满足，两个事例：两朵乌云：两朵乌云——暴风骤雨——20世纪初物理学危机相对论并不神秘——需要摆脱日常生活（低速领域）经验的束缚，自觉地进行理性思维训练。§8.1力学相对性原理伽利略变换伽利略对匀速直线运动船舱内现象生动描述二、伽利略变换坐标变换：速度变换分量式：时间的测量：“钟”由此在一个惯性系中的不同地点建立统一的时间坐标：即：时间先于运动存在。没有时间，无法描述运动；而没有运动，时间照样存在和流逝。长度的测量：由伽利略变换：空间先于运动存在，是盛放物质的容器和物质运动的舞台。四.力学相对性原理与伽利略变换相协调不同惯性系中的观察者所观测到的具体力学现象可以不同，但所观测到的力学规律相同五、伽利略变换的困难2.与高速运动(光的传播)的实验结果不符光速与光发射体的运动无关，不遵从伽利略变换。（2）光行差现象结果：从地球上观测星体，一年内，望远镜轴转过一椭圆轨道。椭圆长轴相对于地球的视角均为迈克尔孙干涉仪以太风相对性原理的普遍性（对称性）爱因斯坦的选择来自坚定的信念：爱因斯坦1931年会见迈克尔孙§8.2狭义相对论的基本原理洛仑兹变换2.光速不变原理：在所有的惯性系中,真空中的光速恒为c，与光源或观察者的运动无关。▲c是自然界的极限速率二.洛仑兹变换O设x坐标变换满足线性关系：正变换正变换2.速度变换速度变换公式3.洛仑兹变换的意义(2)与光速不变原理、真空中光速为极限速率的实验事实相协调。(4)给出了对物理定律的约束条件：相对论的对称性，即物理定律在洛仑兹变换下的不变性。女人肖像（毕加索。1937）《阿维农少女》（毕加索。1907）视觉艺术中的相对论革命的开始一.狭义相对论的基本原理一.“同时”的相对性日常生活经验：在一个惯性系中同时发生的两个事件，在其它惯性系中看来，也是同时发生的。“同时”概念与参考系选择无关。在同一惯性系中的“对时”：即在同一惯性系中建立起统一的时间坐标，问题：在某一惯性系中的同时事件，在另一相对其运动的惯性系中是否是同时的?系同时发生的两事件..设在系中，两闪电的光信号同时到达的中点，对系：闪电击中车头和车尾为同时事件《费曼物理学讲义》中的插图问题：在某一惯性系中的同步钟，在另一相对其运动的惯性系中是否仍然是同步的?在中看来1.每个惯性系中的观察者都认为本系内各处的钟是校对同步的。2.每个惯性系中的观察者都认为其它系内各处的钟是未校对同步的。3.不同惯性系内的钟只有在相遇时才能直接彼此核对读数，其它时刻只能靠本系内各处的同步钟对照。时序变化:与因果律是否矛盾？事件1：某天孩子A在甲地出生；事件2：24小时后孩子B在乙地出生；事件1和事件2无因果关联。事件1和事件2无因果关联，也不可能有因果关联，可能在某个飞船上的观察者看来，乙地小孩B先出生。二.时间量度的相对性（时间膨胀、动钟变慢）站台系：原时思考：若信号系统相对于站台静止，结果如何？静系中同地事件的时间间隔为原时，例如：起跑－冲线的时间间隔地面系测量－－飞船系测量－－运动员系测量－1)从相对事件发生地运动的参考系中测量出的时间总比原时长（时间膨胀）。2)每个参考系中的观测者都会认为相对自己运动的钟比自己的钟走得慢（动钟变慢）在地球参考系中观测飞船系内的下棋时间:在飞船参考系中观测地球系内的下棋时间:实验验证：按照相对论理论，地面参考系测得的μ子的寿命应为实验验证：飞行原子钟读数减地面钟读数练习1.半人马座星是距离太阳系最近的恒星，它距离地球，设有一宇宙飞船自地球飞到半人马星，若宇宙飞船相对地球的速度为0.999c，按地球上的时钟计算要用多少年时间？如以飞船上的时钟计算，所需时间又为多少年？若用飞船上的钟测量，飞船飞到星所需时间为练习3.练习4.答案：三.空间量度的相对性（动尺缩短）静系在一切长度测量中原长最长！注意：1）尺缩效应只在相对运动方向上发生；2）尺缩效应是高速运动物体的测量形象，不是视觉形象。思考：哪个长度为原长？一根米尺静止放置在系中，与轴成角，如果在系中测得米尺与轴成角，那么，系相对于系的运动速度为多大？系中测得米尺的长度是多少？解：于是四.闵可夫斯基四维时空世界线（只要求了解）定义：洛仑兹变换下的基本不变量——时空间隔2.四维时空洛仑兹变换的几何化3.光锥世界线例如：光锥把xy—ict坐标空间分成了四个区狭义相对论承认时间与空间的相对性与统一性，承认它们与物质的运动有关，但时间和空间的性质不因物质的多少和分布情况而改变，即时空是平直的。揭示出时间、空间彼此关联，形成四维时空概念：不是“时间+空间”，而是“时间—空间”统一体。不同惯性系中观察者时空观念的关联钟慢尺缩是洛仑兹变换的特