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1、第7章 相对论Special relativity,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,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
2、了近代物理学的两大理论支柱相对论和量子力学的诞生。,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(Galileo coordinate transformation),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=0 时，原点重合,即,可见，同一质点对不同的惯性系有相同
3、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,同时性是绝对的,S系：两事件同时发生，,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,由于空间距离测量的同时性要求,空间间隔(距离)是绝对的,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(relativity principle of mechanics),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：,
