大学物理上 ch08-2 同时性的相对性时间量度的相对性

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1、一.狭义相对论的基本原理1.狭义相对性原理：2.光速不变原理：二.洛仑兹变换上讲:§8.2物理定律在所有的惯性系中都有相同的数学形式。在所有惯性系中，真空中的光速都恒为c。一.“同时”的相对性爱因斯坦是从“同时”的相对性开始他的相对论时空观讨论的。这是重要的基础性概念。“凡是时间在里面起作用的一切判断，总是关于同时事件的判断”——爱因斯坦§8.3狭义相对论时空观(难点)火车头10：11′驶出隧道：火车头驶出隧道手表指10：11′同时事件日常生活经验：在一个惯性系中同时发生的两个事件，在其它惯性系中看来，也是同时发生的。

2、“同时”概念与参考系选择无关。爱因斯坦认为：同时性概念是因参考系而异的，在一个惯性系中认为同时发生的两个事件，在另一惯性系中看来，不一定同时发生。同时性具有相对性。虽然彭加勒才华横溢，洛伦兹学识渊博。但他们都不敢迈出决定性的革命的一步，去重新检验我们的同时性概念。这个概念或许不只是从我们的父辈那儿学来的，而简直就像经过漫长的进化过程遗传到我们的基因中的一样。－－－杨振宁在同一惯性系中的“对时”：即在同一惯性系中建立起统一的时间坐标，每个惯性系中的观察者都认为本系内各处的钟是校对同步的。讨论1：“对时”校钟操作定义“同时

3、”概念问题：在某一惯性系中的同时事件，在另一相对其运动的惯性系中是否是同时的?在不同惯性系中的“同时”概念是否一致?由洛仑兹变换事件1事件2?,S系系系同时发生的两事件1)若则，两事件同时发生2)若则，两事件不同时发生系即：一个惯性系中的同时、同地事件，在其它惯性系中必为同时事件；一个惯性系中的同时、异地事件，在其它惯性系中必为不同时事件。结论：同时性概念是因参考系而异的，同时性具有相对性。....理想实验：爱因斯坦火车站台系：火车系：在系中，两闪电的光信号是否同时到达呢？设在s系中，两闪电的光信号同时到达AB的中点C

4、，对s系：闪电击中车头和车尾为同时事件........对系：两闪电的光信号同时到达，而不是，闪电击中车头和车尾为不同时事件。（击中先发生）设在系中，两闪电的光信号同时到达的中点，对系：闪电击中车头和车尾为同时事件....在S系中，两闪电的光信号同时到达而不是C，为不同时事件。（击中A先发生）。....问题：在某一惯性系中的同步钟，在另一相对其运动的惯性系中是否仍然是同步的?同时异地事件必然不同时究竟哪一个正确？二者同样真实，同时性是相对的。（和左、右的相对性类似）由洛仑兹变换：在中看来在中看来两参考系中各处的钟不可能同

5、时对准，在一个参考系内各处相互对准了的钟，在其它参考系看来是没有对准的，对O（O′），迎面而来的钟超前。由洛仑兹变换：1.每个惯性系中的观察者都认为本系内各处的钟是校对同步的。2.每个惯性系中的观察者都认为其它系内各处的钟是未校对同步的。3.不同惯性系内的钟只有在相遇时才能直接彼此核对读数，其它时刻只能靠本系内各处的同步钟对照。注意：在中看来在中看来时序变化:时序不变:讨论2：两事件发生的时序与因果律即事件1先发生若s系中在系中时序是否变化？有可能由信号关联不可能由信号关联与因果律是否矛盾？有因果关联或可能有因果关联的

6、事件时序不变，无因果关联的事件才可能发生时序变化。狭义相对论不违背因果律有因果关联的事件之间的信号速率满足时序不变条件两惯性系间的相对速度即在系中观测，事件1有可能比事件2先发生、同时发生、或后发生，时序有可能倒置。事件1：某天孩子A在甲地出生；事件2：24小时后孩子B在乙地出生；事件1和事件2无因果关联。事件1和事件2可能有因果关联，时序不变事件1和事件2可能有因果关联，无论在哪个参考系中，孩子A先出生。例.设甲、乙两地相距12000km飞机由甲地起飞飞机抵达乙地事件1和事件2无因果关联，也不可能有因果关联，可能在某

7、个飞船上的观察者看来，乙地小孩B先出生。事件1：某天孩子A在甲地出生；事件2：0.03秒后孩子B在乙地出生；事件1和事件2无因果关联。设甲、乙两地相距12000km二.时间量度的相对性（时间膨胀、动钟变慢）用一个相对事件发生地静止的钟测量的两个同地事件的时间间隔——原时（本征时间）理想实验：爱因斯坦火车站台系：火车系：火车系：光信号：N—M—N站台系：光信号：该两事件为异地事件，需用两只钟测出其时间间隔：非原时（观测时间）原时非原时在系中用、钟测量系中钟所测得的原时，将获得一个放大了的时间间隔——时间膨胀在S系中看来，

8、相对它运动的系内的钟走慢了。——动钟变慢思考：若信号系统相对于站台静止，结果如何？原时非原时在系中看来，相对它运动的S系内的钟走慢了。——动钟变慢静系中同地事件的时间间隔为原时，动系中异地事件的时间间隔非原时。用一个相对事件发生地静止的钟测量的两个同地事件的时间间隔—原时（本征时间）在相对事件发生地运动的参考系中，该两事件为异地事