21狭义相对论基本原理

第二讲相对论初步知识§2. 1 狭义相对论根本原理2、1、1、伽利略相对性原理1632 年，伽利略发表了 关于两种世界体系的对话 一书，作出了如下概述：相对任何惯性系，力学规律都具有相同的形式，换言之，在描述力学的规律上，一切惯性系都是等价的。这一原理称为伽利略相对性原理，或经典力学的相对性系原理。其中“惯性系〞是指但凡牛顿运动定律成立的参照系。2、1、2、狭义相对论的根本原理19 世纪中叶，麦克斯韦在总结前人讨论电磁现象的根底上，建立了完整的电磁理论，又称麦克斯韦电磁场方程组。麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时的电磁现象，而且预言了电磁波的存在，确认光是波长较短的电磁波，电磁波在真空中的传播速度为一常数，，并很快为实验所证实。从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的速度无关。假如光波也和声波一样，是靠一种媒质〔以太〕传播的，那么光速相对于绝对静止的以太就应该是不变的。科学家们为了寻找以太做了大量的实验，其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。这个实验不但没能证明以太的存在，相反却宣判了以太的死刑，证明光速相对于地球是各向同性的。但是这却与经典的运动学理论相矛盾。爱因斯坦分析了物理学的开展，特别是电磁理论，摆脱了绝对时空观的束缚，科学地提出了两条假设，作为狭义相对论的两条根本原理：秒米/100.38c1、狭义相对论的相对性原理在所有的惯性系中，物理定律都具有相同的表达形式。这条原理是力学相对性原理的推广，它不仅适用于力学定律，乃至适合电磁学，光学等所有物理定律。狭义相对论的相对性原理说明物理学定律与惯性参照系的选择无关，或者说一切惯性系都是等价的，人们不管在哪个惯性系中做实验，都不能确定该惯性系是静止的，还是在作匀速直线运动。2、光速不变原理在所有的惯性系中，测得真空中的光速都等于 c，与光源的运动无关。迈克耳孙—莫雷实验是光速不变原理的有力的实验证明。事件任何一个现象称为一个事件。物质运动可以看做一连串事件的开展过程，事件可以有各种具体内容，如开始讲演、火车到站、粒子衰变等，但它总是在一定的地点于一定时刻发生，因此我们用四个坐标〔x，y，z，t〕代表一个事件。间隔设两事件〔〕与〔〕，我们定义这两事件的间隔为间隔不变性设两事件在某一参考系中的时空坐标为〔〕与〔〕，其间隔为在另一参考系中观察这两事件的时空坐标为〔〕与〔〕，其间隔为由光速不变性可得这种关系称为间隔不变性。它表示两...