大学物理相对论讨论

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1、本章题头狭义相对论第五章ofrelativityspecialtheorychapter5chapter5指导老师：南征《大学物理》讨论课2012年04月物理学院大学物理教学中心本章的基本问题:1、经典时空观的内容是什么?2、爱因斯坦为什么要修订经典时空观？3、新时空观又有那些内容？4、根据新时空观可以推出哪些重要结论？5、狭义相对论还留下了什么问题？问题一：是否可以超光速?1.如图,假设我们把剪刀做得很长,当我们打开剪刀时,剪刀头部的速度会不会大于光速呢？2.如图,我们用手电筒照射很远处得墙壁，当我们转动手电筒时，墙壁上光斑的速度会不会大于光速呢？答：超光速会与因果

2、律矛盾，暂时未发现。1.如图,当我们使用剪刀时，剪刀片绕固定轴转动：注意，剪刀短时同步转动，太长不可能，作用的传递需要时间。质速关系也会限制剪刀头部速度。2.光斑在墙壁上的速度光斑只是一个影像，是由不同的光子形成，光斑的移动，并不是物质的移动，物质携带的能量和信息的传递速度不能超光速。假设:固有长度车200m桥175m问题：车过桥时是否认为桥长可容纳全车长？看来又如何？另外一条铁轨上的火车怎么看?车过桥时，桥两端同时跨塌，车会掉下桥去吗？问题二：谁长谁短?车会掉到桥下吗？解法提要1.1547在看来：桥静车动。桥长是固有长度桥175m车长是相对论长度车车173.2(m)

3、175m认为，桥长可容纳全车长。在看来：车静桥动。车长是固有长度车桥长是相对论长度桥桥151.6(m)认为，桥长不能容纳全车长。200m200m其它火车，车速不同，方向不同，得到的长短结论不同。地面看见车平着掉下，车上看见斜着掉下，关键是车上认为桥断不是同时发生的，车头处先断、车尾处后断。答：谁长谁短与参考系有关,不同参考系结果不同。一高速列车以0.6C的速率沿平直轨道运动。车上A、B两人相距l=10m，B在车前，A在车后，当列车通过一站台时，突然发生枪战事件,站台上的人看到A先向B开枪,过了12.5nsB又向A开枪，因而站台上的人作证：这场枪战是由A挑起的，假如你是

4、车中的乘客，你看见的情况又是怎样的？L=10m0.6cAB问题:如果你是法官,这个案子你会怎么判?问题三：是谁先开的枪?解法提要解法提要代入时间间隔逆变换式得:车中的乘客认为B先开枪，过了10ns后A才开枪。两人的开枪射击事件是独立事件，两人都是主动挑衅，不存在自卫还击。答：独立事件的时序可能颠倒A1A2由洛仑兹变换得：即：过程开始B1过程结束B1另外:本问题中S系时原长参考系，看到的是时间膨胀，S’系是原时参考系，看到的是长度收缩，它们是同一个相对论效应的不同描述。问题四：对钟实验，谁走慢了？过程结束B1A2当B1和B2两再钟读数为零时，A2钟已经有大于0的读数，所

5、以，当B1钟与A2相遇时，S’系可以得出A2钟比B1钟慢得结论。问题是运动是相对的，怎么样说明S系的钟比S’系的钟慢？答：关键是两参考系的中并不同步过程开始B1B2A1A2运动的时钟变慢了，但运动是相对的，都认为对方的钟在运动,这将会导致双方都认为对方的钟变慢了的矛盾结论。这就是时钟佯谬。和若是一对双生子。乘高速飞船到太空遨游一段时间后返回地球,发现对方比自己老了,根据运动的相对性,将会得出也发现对方比自己老的矛盾结论。这称为双生子佯谬。和问题五：双生子佯谬中谁年轻？时钟佯谬爱因斯坦曾经预言，两个校准好的钟，当一个沿闭合路线运动返回原地时，它记录的时间比原地不动的钟会

6、慢一些。这已被高精度的铯原子钟超音速环球飞行实验所证实。相对论预言慢(184±23)×10-9s实测慢(203±10)×10-9s实际上这种谬误是不会发生的，由于两个时钟或两个双生子的运动状态并不对称（例如，飞离、返回要经历加、减速运动过程），其结果一定是的时钟变慢了，双生子一定比年轻。根据狭义相对论必然推出双生子的逻辑矛盾，这是狭义相对论留下的问题。为什么会这一问题？怎么解决呢？狭义相对论讨论的是惯性系之间的时空转换，但什么是惯性系？狭义相对论讨论不能定义，这是狭义相对论的不完善之处。解决双生子问题需要用到广义相对论。答：狭义相对论不能回答广义相对论简介······

7、·····················广义相对论广义相对论简介简介generalrelativity·intrudutionofabrief引言1905年，爱因斯坦建立了基于惯性系的狭义相对论。1915年，爱因斯坦提出了包括引力场和非惯性系在内的相对论，即广义相对论。引言广义相对论是关于时空性质与物质分布及运动的相互依赖关系的学说，是研究物质在时空中如何进行引力相互作用的理论。广义相对论是近代宇宙论的理论基础,也是宏观物质运动现代研究领域的重要理论基础。下面主要介绍广义相对论的两个基本原理。等效原理等效原理等效原理有关引力效应与加速度效应不可区分