狭义相对论的两个基本假设

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1、1、以太理论的提出人们在研究机械波（例如声波）的传播过程，发现机械波的传播必须有弹性媒质。当时的物理学家认为可以用这个框架来解释一切波动现象。19世纪中期麦克斯韦建立的电磁场理论指出光是电磁波，并提出光是在以太中传播的假说。以太假说的主要内容是：以太是传播包括光波在内的电磁波的弹性媒质，它充満整个宇宙空间。以太中带电粒子振动会引起以太变形，这种变形以弹性波的形式传播，这就是电磁波。一、狭义相对论产生的实验基础和历史条件14.2狭义相对论的两个基本假设2、光速的困惑狭义相对论建立以前，人们认为任何速度的叠加都满足伽里略变换。但在光速领域里却碰到了困难。另一个困难186

2、1年Maxwell理论预言了电磁波的存在，并导出电磁波在真空中的传播速度，却没有指明相对哪个参考系。如前所说，以太就是绝对空间。以太中电磁波沿各方向传播的速度都等于恒量c。但在相对以太运动的惯性系中，按伽利略变换，电磁波沿各方向传播的速度并不等于恒量c，如下图中相对于光源运动的小车上所测得的光速。3、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

3、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.结论：作为绝对参考系的以太不存在.以后又有许多人在不同季节、时刻、方向上反复重做迈克耳孙-莫雷实验．近年来,利用激光使这个实验的精度大为提高,但结果却没有任何变化．4、伽利略变换的困难光速c迈克耳逊-莫雷的0结果否定了伽利略变换电磁场方程组不服从伽利略变换伽利略变换与电磁理论是互不相容的。“为什么看起来如此正确的两件事却互不相容呢？”矛盾5、蟹状星云实验现象：公元105

4、4年,人们发现天上出现了一颗“客星”,其耀眼的光芒,用肉眼在白天也看得见.史书记载它在天空中停留了22个月,产生了著名的金牛座蟹状星云.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.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l=5000光年物质飞散速度ABl=5000光年物质飞散速度AB理论计算观察到超新星爆发的强光的时间持续约.实际持续时间约为22个月,这怎么解释?6.质量随速度增加1901年考夫曼（W.Kaufmann）在确定镭C发出的射线荷质比

5、的实验中首次发现。AlbertEinstein(1879–1955)20世纪最伟大的物理学家，于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论；由于提出光量子假说，获得1921年的诺贝尔物理学奖。综观其一生的科学工作，涉及的领域既广，又非常有深度，影响极为深远包括：光量子假说(光电效应理论)，布朗运动理论，狭义相对论，质能方程(E=mc2)，广义相对论，激光理论，凝聚态物理(固体比热理论及磁学)1905年，26岁的爱因斯坦一年里在著名的《物理学杂志》上发表了4篇论文，涉及3个不同的领域。《关于光的产生和转化的一个试探性观点》提出光量子概念，解释了光电效应《热

6、的分子动理论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动》讨论了布朗运动的理论，确证原子的真实存在《论运动物体的电动力学》阐述了狭义相对论，掀起了时空观的革命。《物体的质量同它所含的能量有关吗？》质能方程1905年，A.Einstein首次提出了狭义相对论的两个假设1.光速不变原理在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率为C。说明光速不随观察者的运动而变化光速不随光源的运动而变化所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系并把它置于特殊的与众不同的地位。二、狭义相对论的两个基本假设2.狭义相对性原理一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式光速不变的假设否定了绝对时间的

7、概念.伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符.狭义相对论的基本原理与实验事实相符合.这两条基本原理是狭义相对论的基础.在地面上的观察者测得的光速为；以速度v飞行的飞机中测得的光速仍然为。因此，追赶光速是徒劳的。v同时具有相对性，时间的量度是相对的在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一惯性系中观察，并不一定是同时发生的。光速不变的假设否定了绝对时间的概念：洛仑兹变换光到达B为事件2设：光到达A为事件1对：两事件同时发生，对：两事件非同时发生。即“同时”是相对的。（与惯性系有关）(中点）根据爱因斯坦的光速不变原理，不论对或光速都一样。故看到：闪光