物理学与人类文明论文

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1、狭义相对论——新的认识观念学院：职业技术教育学院专业：应用电子技术教育101班作者：冯瑶1111狭义相对论——新的认识观念1摘要3前言1第一章相对性原理1第二章光速不变原理3第三章洛伦兹变换5第四章尺度收缩、时间延缓、多普勒效应、闵可夫斯基空间81.尺度收缩82.时间膨胀93.多普勒效应104.闵可夫斯基空间10结束语11引用列表1211摘要1873年，麦克斯韦（Maxwell）出版了科学名著《电磁理论》，系统、全面、完美的阐述了电磁场理论，统一了电磁场，成为经典物理学的重要支柱。19世纪末期，汤姆逊在

2、一次国际会议上指出了物理学中的两朵乌云——迈克尔孙-莫雷实验和黑体辐射的紫外灾难。在1905年终于由爱因斯坦创建了狭义相对论，揭开了人类认识宇宙的新篇章。关键字：狭义相对论、光速不变、时间延缓、尺度收缩、多普勒效应、闵可夫斯基空间11前言狭义相对论的出现，不仅是对人类思维模式的一种新的探索，同时也是人类认识自然，把握自然的一种新的观念。当麦克斯韦的电磁场统一使得爱因斯坦认识到光速不变的性质后，迈克尔孙——莫雷的实验让爱因斯坦坚定的否定了以太的存在。在这两个前提下，爱因斯坦用狭义相对论完善了牛顿力学，使得

3、一切看上去趋于统一，尽管爱因斯坦的晚年还在进行《统一场论》的研究，直到临终的床上还留着《统一场论》的手稿，但是这种对自然真理的探索让人类的生活发生了惊天的变化。可以说，没《有狭义相对论》就没有近代科技的发展，所以，在认识自然这方面，我们要做的还有很多……本文将会带领读者用《狭义相对论》的观点去重新认识一个世界。“我每天上百次地提醒自己：我的精神生活和物质生活都依靠着别人（包括生者和死者）的劳动，我必须尽力以同样的分量来报偿我所领受了的和至今还在领受着的东西。我强烈地向往着俭朴生活，并且时常为发觉自己占有

4、了同胞的过多劳动而难以忍受。”——阿尔伯特·爱因斯坦11第一章相对性原理爱因斯坦的成功在于他意识到了问题的根源在于对时间的根本看法上，他说：“我的求解之道的确是为了搞清楚时间这一概念本身，即时间并不是绝对地加以定义的东西，而是在时间和信号速度之间有着不可分割的联系，在我认清这一点五周后，我就完成了狭义相对论。”同时性是相对的，意味着两个处在相对运动中的物体对于事件发生的时间的看法不会是一致的。这也意味着，两个分开某个距离并在一个特定的参考系中同步的时钟对相对于该参考系中运动的观察者来说不再是同步的。设有

5、一个牛顿力学方程在其中有效的坐标系。为了使我们的陈述比较严谨，并且便于将这坐标系同以后要引进来的别的坐标系在字面上加以区别，我们叫它“静系”。如果一个质点相对于这个坐标系是静止的，那么它相对于后者的位置就能够用刚性的量杆按照欧儿里得几何的方法来定出，并且能用笛卡儿坐标来表示。如果我们要描述一个质点的运动，我们就以时间的函数来给出它的坐标值。现在我们必须记住，这样的数学描述，只有在我们十分清楚地懂得“时间”在这里指的是什么之后才有物理意义。我们应当考虑到：凡是时间在里面起作用的我们的一切判断，总是关于同时

6、的事件的判断。比如我说，“那列火车7点钟到达这里”，这大概是说：“我的表的短针指到7同火车的到达是同时的事件。”也许有人认为，用“我的表的短针的位置”来代替“时间”，也许就有可能克服由于定义“时间”而带来的一切困难。事实上，如果问题只是在于为这只表所在的地点来定义一种时间，那么这样一种定义就已经足够了；但是，如果问题是要把发生在不同地点的一系列事件在时间上联系起来，或者说——其结果依然一样——要定出那些在远离这只表的地点所发生的事件的时间，那么这样的定义就不够了。11当然，我们对于用如下的办法来测定事件

7、的时间也许会成到满意，那就是让观察者同表一起处于坐标的原点上，而当每一个表明事件发生的光信号通过空虚空间到达观察者时，他就把当时的时针位置同光到达的时间对应起来。但是这种对应关系有一个缺点，正如我们从经验中所已知道的那样，它同这个带有表的观察者所在的位置有关。通过下面的考虑，我们得到一种此较切合实际得多的测定法。如果K是惯性系，则相对于K作匀速运动而无转动的其它坐标系K'也是惯性系；自然定律对于所有惯性系都是一致的（或表达为在所有惯性系中，一切物理定律都有其相同的数表达形式。或者说，对于描述一切物理现象

8、的规律来说，所有惯性系都是等价的）。假定在空间的A点放一只钟，那么对于贴近A处的事件的时间，A处的一个观察者能够由找出同这些事件同时出现的时针位置来加以测定，如果．又在空间的B点放一只钟——我们还要加一句，“这是一只同放在A处的那只完全一样的钟。”那么，通过在B处的观察者，也能够求出贴近B处的事件的时间。但要是没有进一步的规定，就不可能把A处的事件同B处的事件在时间上进行比较；到此为止，我们只定义了“A时间”和“B时间”，但是并没有定义对于