1-相对论的诞生-(2)VIP免费

•19世纪末物理学取得了巨大的成就：牛顿力学热力学统计物理学电磁场理论形成了完整的物理学体系，并被赞誉为：““一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给理论物理学。”老师：“年轻人，物理学是一门已经完成老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展了。将一了的学科，不会再有多大的发展了。将一生献给这门学科，太可惜了。”生献给这门学科，太可惜了。”在1900年英国皇家学会的新年庆祝会上，著名的物理学家，威廉·汤姆孙，回顾了物理学在过去几百年中的发展，充满自信地宣称：科学的大厦已经基本完成，未来的物理学家只要做一些修修补补的工作就可以了。但同时他也承认“明朗的天空中还有两朵小小的、令人不安的乌云”量子理论诞生相对论诞生与光速问题有关与光速问题有关与黑体辐射有关与黑体辐射有关正是这两朵小小的乌云，冲破了经典物理学的正是这两朵小小的乌云，冲破了经典物理学的束缚，打消了当时绝大多数物理学家的盲目乐束缚，打消了当时绝大多数物理学家的盲目乐观情绪，为后来建立近代物理学的理论基础作观情绪，为后来建立近代物理学的理论基础作出了贡献。出了贡献。第十五章相对论简介15.1相对论的诞生本节主要内容•相对论诞生的历史环境•经典的相对性原理，以及它在电磁学领域里遭遇的困惑•爱因斯坦在已有知识背景和实验基础上，通过思维的自由创造，大胆提出两条假设：狭义相对性原理和光速不变原理一、经典的相对性原理1、惯性系：牛顿运动定律成立的参考系相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系2、伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是相同的还可表述为：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的。“相对于不同的参考系，经典力学定律的表达形式是否完全相同？”牛顿力学的回答:对于任何惯性参照系，牛顿力学的规律都具有相同的形式。这就是经典力学的相对性原理。伽利略相对性原理是作为基本假设提出来的，它之所以为人们接受承认，一方面是因为牛顿力学在解决力学问题上获得的巨大成功；另一方面是因为它与人们的经验相符。但是十九世纪，人们在研究与物体运动有关的电磁现象时，发现电磁现象的规律不符合相对性原理。其中最典型的就是光速的问题。电磁波的速度等于光速C，并不涉及参考系的问题。“电磁波的速度是C”这本身就是电磁规律的一部分。麦克斯韦的电磁理论相对哪个参考系成立？二、相对性原理与电磁规律•19世纪末电磁理论在麦克斯韦的推动下达到了顶峰。迈克耳孙-莫雷:实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．v光速＝光速＝为此很多物理学家设计了一系列实验，想要测出地球在“以太”中运动的速度。1887年的迈克耳孙——莫雷实验是最著名的一个：它们将一束光分成互相垂直的两束，一束的传播方向和地球运动方向一致，另一束和地球运动方向垂直，然后使它们发生干涉。如果不同方向上的光速有微小的差别，当两束光互相置换（旋转干涉仪）时干涉条纹就会发生变化。由于地球在宇宙中运动的速度很大，希望它对光速能有较大的影响。他们期待发现，这两束光的传播速度会有所不同，然而不管他们如何努力，精密的实验得到的结果却是两束光的速度没有预计的差别。只有两种可能：（1）摆脱麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。（2）经典力学要作修改。爱因斯坦不存在特殊的惯性参考系。无论是力学规律还是电磁规律，它们对任何惯性参考系都是一样的。相对性原理对一切自然规律都适用。否认以太的存在两个基本假设在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。物体的位移、速度以及电场强度、磁感应强度等物理量都有可能因为选择参考系不同而不同，但它们遵从的物理规律都是同样的。爱因斯坦理论带来了观念上的变革：狭义相对论：时间、长度、质量测量的相对性，与参照系有关。早...