伽利略变换力学的相对性原理

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1、第7章相对论Specialrelativity想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。——爱因斯坦伽利略…（1564-1642）牛顿…（1642-1722）麦克斯韦…（1831-1879）物理学关键概念的发展1600190018001700力学热力学电磁学2000以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到20世纪初，已经取得了空前的成就。1900年,著名物理学家开尔文发表新年祝词时说：“物

2、理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。”开尔文在展望20世纪物理学前景时，却讲到：“物理学美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，一朵与迈克耳孙-莫雷实验（寻找“以太”）有关，另一朵与黑体辐射有关。”但他却没有料到，这两朵小小的乌云正孕育着一场暴风雨，并促成了近代物理学的两大理论支柱—相对论和量子力学的诞生。伽利略…（1564-1642）牛顿…（1642-1722）麦克斯韦…（1831-1879）物理学关键概念的发展1600190018001700力学热力学电磁学2000相对论量子力学爱因斯坦…（1

3、879-1955）7.1伽利略变换力学的相对性原理1、牛顿的绝对时空观牛顿《自然哲学的数学原理》（1687年）“绝对的、真实的纯数学的时间，就其自身和其本质而言，是永远均匀流动的，不依赖于任何外界事物。”“绝对的空间，就其本性而言，是与外界事物无关而永远是相同和不动的。”时间和空间都是绝对的，与物质的存在和运动无关。——牛顿的绝对时空观2、伽利略变换(Galileocoordinatetransformation)约定系统──设两个惯性系S和S'，S'相对于S以速度u作匀速直线运动。当t=t′=

4、0时，原点重合位置坐标变换公式*加速度变换公式伽利略速度变换公式*即可见，同一质点对不同的惯性系有相同的加速度。伽利略变换集中地、全面地反映了经典绝地时空观①同时性是绝对的S系：两事件同时发生，②时间间隔是绝对的S系中两事件发生的时空坐标和S系：即在S系两事件也是同时发生的。或写为S由于空间距离测量的同时性要求③空间间隔(距离)是绝对的S同时性、时间间隔和空间距离都是绝对的，与参考系的选择无关。而且，时间和空间是彼此独立的、互不相关的，并且独立于物质和运动之外。牛顿很形象地把时间比做流水、把

5、空间比做箱子。时间永远在流逝、箱子永恒占据着空间。3、力学相对性原理(relativityprincipleofmechanics)所以在所有作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律都有同样的形式。从不同的惯性系来考察同一物体的运动状态，其加速度相同，牛顿力学认为物体的质量与运动无关，于是由此可以推断牛顿力学的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变，或者说力学规律对于一切惯性参考系都是等价的。——力学相对性原理力学相对性原理的更重要之处在于，惯性系对力学实验是平权的。彼此完全隔绝的两种文明，对惯性系

6、写出的力学方程，除了符号上的差异外，结构上没有什么不同！根据这一条，我们可以断定：如果在宇宙的某处生存着某种高智慧的生物，又如果我们和他们成功地进行了科学与文化的交流，那么双方一定会发现：