杨世平 电动力学 第六章 狭义相对论 6 -1 第六章 狭义相对论 本章重点：1 、深刻理解经典时空理论和迈克尔逊实验 2 、熟记狭义相对论基本原理、洛仑兹变换并熟练利用洛仑兹速度变换解决具体问题 3 、理解同时的相对性和尺缩、钟慢效应， 4 、了解相对论四维形式和四维协变量 5 、掌握相对论力学的基本理论并解决实际问题 本章难点：1 、同时的相对性、时钟延缓效应的相对性 2 、相对论的四维形式 3 、电动力学的相对论不变性的导出过程 §1 历史背景及重要实验基础 1 9 世纪末期物理学家汤姆逊在一次国际会议上讲到“物理学大厦已经建成，以后的工作仅仅是内部的装修和粉刷”。 但是，他话锋一转又说：“大厦上空还漂浮着两朵‘乌云’，麦克尔逊－莫雷试验结果和黑体辐射的紫外灾难。”正是为了解决上述两问题，物理学发生了一场深刻的革命导致了相对论和量子力学的诞生。 早在电动力学麦克斯韦方程建立之日，人们就发现它没有涉及参照系问题。人们利用经典力学的时空理论讨论电动学方程，发现在伽利略变换下麦克斯韦方程及其导出的方程（如亥姆霍兹，达朗贝尔等方程）在不同惯性系下形式不同，这一现象应当怎样解释？经过几十年的探索，在1 9 0 5年终于由爱因斯坦创建了狭义相对论。 相对论是一个时空理论，要理解狭义相对论时空理论先要了解经典时空理论的内容。 一、 经典力学时空理论简介 我们知道参照系的选择是任意的，根据运动状态可分为惯性系和非惯性系（惯性：一个自由质点保持静止或匀速直线运动状态的性质）。不同参照系之间时空坐标存在一定的变换关系，在经典力学中惯性系之间的变换关系称为伽利略变换。 1 、 伽利略变换 伽利略相对性原理： ⑴在一切相对作匀速运动的惯性系中牛顿运动定律具有相同形式； ⑵一切惯性系都是等价的，不存在特殊的惯性系。 从相对性原理可以得到：不能在一个惯性参照系内部做实验来确定该参杨世平 电动力学 第六章 狭义相对论 6 -2 照系相对另一参照系的速度。 伽利略变换的特殊形式： 正 xxvtyyzztt 反 xxvtyyzztt 'ΣΣ 变换 ΣΣ '变换 （时空坐标间满足的特殊变换关系） 时空中一点zyxP，P xyz 一个物体长度 2121,xxxxxx 长度和时间的测量：在每个惯性系放一个时钟和一把尺子，钟和尺与参照系无关，...
