第14章狭义相对论力学基础爱因斯坦(Einstein)本章内容14.1经典力学的相对性原理伽利略变换14.2狭义相对论的两个基本假设14.3狭义相对论的时空观14.4洛伦兹变换14.5狭义相对论质点动力学简介世纪最伟大的物理学家，爱因斯坦20世纪最伟大的物理学家，1879年3月14日世纪最伟大的物理学家年月日出生于德国乌尔姆，1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。出生于德国乌尔姆，年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学1905年，爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹。这一年爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹。月到9月半年中，篇论文，年的3月到年的月到月半年中，利用业余时间发表了6篇论文，在物创建了光量理学3个领域作出了具有划时代意义的贡献—创建了光量子理论、狭义相对论和分子运动论。子理论、狭义相对论和分子运动论。爱因斯坦在1915年到年到1917年的年中，还在3个不同领年的3年中爱因斯坦在年到年的年中，建成了广义相对论广义相对论、域做出了历史性的杰出贡献—建成了广义相对论、辐射量子理论和现代科学的宇宙论。子理论和现代科学的宇宙论。爱因斯坦获得1921年的诺贝尔物理学奖牛顿力学麦克斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论两朵小乌云19世纪后期，经典物理学的三世纪后期，世纪后期大理论体系使经典物理学已趋于成熟。于成熟。迈克耳逊——莫雷“以太漂移”迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验——莫雷黑体辐射实验狭义相对论量子力学近代物理学的两大支柱，逐步建立了新的物理理论。物理理论。强调近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。近代物理不是对经典理论的简单否定。近代物理不是对经典理论的简单否定。§14.1经典力学的相对性原理伽利略变换一.绝对时空观绝对时间绝对空间绝对的、数学的、绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关二.经典力学的相对性原理在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同的，所有惯性系中物体运动所遵循的力学规律是相同的，力学规律具有相同的数学表达形式或者说，具有相同的数学表达形式。或者说，对于描述力学现象的相同的数学表达规律而言，所有惯性系是等价的。规律而言，所有惯性系是等价的。经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关三.伽利略变换在两个惯性系中分析描述同一物理事件时刻，系重合。时刻，在t＝0时刻，物体在O点,S,S'系重合。t时刻，物体到达P点Srr(x,y,z,t)rv(x,y,z,t)ra(x,y,z,t)伽利略变换式S′rr′(x′,y′,z′,t′)rv′(x′,y′,z′,t′)ra'(x′,y′,z′,t′)ySS'y'rurrOzz'O'P(x,y,z;t)(x',y',z';t')rr′x(x')正变换逆变换x′=x?uty′=yz'=zt'=tx=x'+uty=y′z=z't=t'由定义rrdrv=dt并注意到t'=trrdr'v'=dt'rrdva=dtrrdv'a'=dt'速度变换和加速度变换式为rrrv'=v?u写成分量式rrrdua'=a?dtv'x=vx?ua′=ax?dudtxv'y=vyv'z=vza′=ayyu是恒量a′=axxrr′=aya'=aaya′=azza′=azz请大家自己写出速度、加速度的逆变换式请大家自己写出速度、加速度的逆变换式四.牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性SS′在牛顿力学中?力与参考系无关?质量与运动无关mm′rara′rFrF′rrF=marrF′=m′a′§14.2狭义相对论的两个基本假设一.伽利略变换的困难Maxwell绱懦》匠套椴环淤だ员浠?c=1/ε0?0=2.998×108ms迈克耳逊?莫雷实验的零结果莫雷实验的零迈克耳孙-莫雷实验迈克耳孙莫雷实验——检测以太M11ruvuvcvcvvv=c?u以太风M2vuSMvvv=c+uvuvv=c2?u2vTvcvuvvvc实验原理图设地球(光源和干涉仪相对于以太”设地球光源和干涉仪)相对于“以太”v光源和干涉仪相对于“：v速度：速度：u，光相对于地球的速度v光相对于地球的速度：光相对于“以太”的速度光相对于“