狭义相对论 粗略地说是区别于牛顿时空观的一种新的时空理论,是A.爱因斯坦于 1905 年建立的,“狭义”(或 “特殊”)表示它只适用于惯性参照系。只有在观察高速运动现象时才能觉察出这个理论同经典物理学对同一物理现象的预言之间的差别。现在,狭义相对论在许多学科中有着广泛的应用,它和量子力学一起,已成为近代物理学的两大基础理论。 狭义相对论的产生 狭义相对论是在光学和电动力学实验同经典物理学理论相矛盾的激励下产生的。19 世纪末到20 世纪初,人们发现了不少同经典物理学理论相抵触的事实。①运动物体的电磁感应现象。例如一个磁体和一个导体之间的电动力的相互作用现象,表现出运动的相对性─ ─ 无论是磁体运动导体不动,还是导体运动磁体不动,其效果一样,只同两者的相对运动有关。然而,经典的麦克斯韦电磁场理论并不能解释这种电磁感应的相对性。②真空中的麦克斯韦方程组在 伽利略变换下不是协变的,从而违反了经典物理学理论所要求的伽利略变换下的不变性。③测定地球相对于“光媒质”运动的实验得到否定结果,同经典物理学理论 的 “绝对时空”概念以及“光媒质”概念产生严重抵触。爱因斯坦在青年时代深入思考了这些实验现象所提出的问题,形成了一些重要的新的物理思想。他认为"光 媒质"或 “光以太”的引入是多余的,电磁场是独立的实体;猜想到电动力学和光学的定律同力学的定律一样,应该适用于一切惯性坐标系。他还认为,同时性概念 没有绝对的意义。两个事件从一个坐标系看来是同时的,而从另一个相对于这个坐标系运动着的坐标系看来,它们就不能再被认为是同时的。在这些物理思想的推动 下,爱因斯坦提出了两个公设:①凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于电动力学和光学的定律也一样适用;②光在真空中的速度同发射体的运动状态无关。爱因 斯坦在这两个公设的基础上建立了狭义相对论。 惯性参照系 要描写物体的运动,就得选取一个参照系,或坐标系。例如,可以 用三根无限长的理想刚性杆(没有重量、不会因外界的影响而变形等)做成互相垂直的标架,叫做笛卡儿坐标架,用以描写空间任意点的位置,任意点到原点的距离 由标准尺子度量。同时,在空间的每一点上再放一只构造和性能完全相同的标准时钟,用来测量当地的时间。但是,这还不够,要描写某一物体对另一物体的运动, 特别是要比较发生在不同地点的物理事件的先后次序,那就必须把位于不同地点的时钟互相校准或同步。一般有两种进行同步...