伽利略变换关系牛顿的绝对时空观

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1、4–1伽利略变换式牛顿的绝对时空观一伽利略变换式经典力学的相对性原理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.相对于不同的参考系,经典力学定律的形式是完全一样的吗？牛顿力学的回答:明确研究的问题:事件：某一时刻发生在某一空间位置的事例。例如：车的出站、进站，火箭的发射，导弹的爆炸，部队的出发，总攻的发起，城市的攻占在坐标系中，一个事件对应于一组时空坐标.两组时空坐标之间的关系称为坐标变换在两个惯性系（实验室参考系S与运动参考系S'）中考察同一物理事件两个参考系（约定系统）重合时，计时开始。如图，S，S'相应坐标轴保持平行，X，X'轴重合，S'

2、相对S以速度u沿轴作匀速直线运动。事件：t时刻，物体到达P点伽利略变换变换分量式速度变换正变换逆变换加速度变换正逆惯性系在两个惯性系中同一质点在两个不同惯性系中的加速度总是相同的。牛顿力学中：相互作用是客观的，力与参考系无关。质量的测量与运动无关。据伽利略变换伽利略相对性原理宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同或牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变或牛顿力学规律是伽利略不变式如：动量守恒定律据伽利略变换，可得到经典时空观（1）同时的绝对性在同一参照系中，两个事件同时发生据伽利略变换，在另一参照系中，在其他惯性系中，两个事件也一定同时发生。同时的绝对性。2.经典力学时空观（2

3、）时间间隔的测量是绝对的在同一参照系中，两个事件先后发生，其间隔为在其他惯性系中，两个事件的时间间隔不变。时间间隔的绝对性。据伽利略变换，在另一参照系中，（3）长度测量的绝对性当杆的方向沿轴方向时，长度是杆的两端的坐标差，但必须同时测量。静止系中可不同时测运动系中同时测运动系中不同时测静止系中，杆的长度为运动系中，杆的长度为据伽利略变换长度测量是绝对的。运动系中同时测运动系中不同时测静止系中，杆的长度为运动系中，杆的长度为据伽利略变换长度测量是绝对的。绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无关,长度和时间的测量是绝对的.牛顿的绝对时空观牛顿力学的相对性原理二经典力学的绝对时空观注

4、意牛顿力学的相对性原理，在宏观、低速的范围内，是与实验结果相一致的.实践已证明,绝对时空观是不正确的.经典力学认为质量是和运动无关的常量。所以：在经典力学中，长度、时间及质量都和运动无关，是个不变量。1)电磁场方程组不服从伽利略变换2)光速c是常量——不论从哪个参考系中测量迈克耳逊—莫雷（Michelson—Morleg）实验以伽利略变换为基础来观测地球上各个方上光速的差异。由于地球自转，据伽利略变换，地球上各个方向上光速是不同的，在随地球公转的干涉仪中应可观测到条纹的移动。迈克耳逊—莫雷实验没有观测到预期的条纹移动，称为零结果，说明光速不变。牛顿力学的困难对于不同的惯性系，电磁

5、现象基本规律的形式是一样的吗？真空中的光速对于两个不同的惯性参考系,光速满足伽利略变换吗？是否可以借助于光学实验的手段来发现相对于以太的运动呢？1、绝对静止参照系以太三、关于光速的一些研究经典电磁理论认为光是在一种称为以太的介质中传播的。把以太选作为绝对静止的参照系。相对于以太的运动称作为绝对运动。根据力学相对性原理，任何惯性系都是等价的，无法借助于力学实验的手段来确定惯性系自身的运动状态。发现绝对运动的实验设想.AB以太海以太参照系u光信号光在以太中的速度是根据伽利略速度变换c,光向A传播速度为光向B传播速度为cu+cu在车上的观察者认为：所以：B先接受到光信号+cucu车厢中

6、点900多年前（公元1054年5月）一次著名的超新星爆发，这次爆发的残骸形成了著名的金牛星座的蟹状星云。北宋天文学家记载从公元1054年~1056年均能用肉眼观察,特别是开始的23天,白天也能看见.物质飞散速度l=5000光年AB当一颗恒星在发生超新星爆发时,它的外围物质向四面八方飞散,即有些抛射物向着地球运动,现研究超新星爆发过程中光线传播引起的疑问.实际持续时间约为22个月,这怎么解释?理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约l=5000光年物质飞散速度ABA点光线到达地球所需时间B点光线到达地球所需时间迈克尔孙—莫雷实验为了测量地球相对于“以太”的运动,1881年迈克尔孙

7、用他自制的干涉仪进行测量,没有结果.1887年他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,仍得到零结果,即未观测到地球相对“以太”的运动.GM1M2TGM1GGM2GGM2M2GM2M1GT设“以太”参考系为S系，实验室为系（从系看）人们为维护“以太”观念作了种种努力，提出了各种理论，但这些理论或与天文观察，或与其它的实验相矛盾，最后均以失败告终.仪器可测量精度实验结果未观察到地球相对于“以太”的运动.4-2狭义相对论的基本原理爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的.理论特色：出