---牛顿《自然哲学之数学原理及其宇宙体系》
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
一 伽利略变换
在两个惯性系中，S 静止，S 相对于S沿x轴以u 匀速运动
事件P S系中，t 时刻: 发生在(x, y, z)点
S′ 系中，t′ 时刻: 发生在(x′, y′, z′ )
牛顿的绝对时空观
经典力学的相对性原理
注意
实践已证明 , 绝对时空观是不正确的
经典力学的相对性原理，在宏观、低速的范 围内，与实验结果相一致
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
三 经典力学遇到的困难
伽利略变换在电磁学理论中的困境
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寻找绝对静止的参考系 —— 以太 迈克尔孙-莫雷实验 “零结果”
光速c 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利略变 换。但在光速领域里却碰到了困难。
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
计算球被投出前后的瞬间，球所发出的光波达到观察者所需 要的时间. (根据伽利略变换)
4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
讨论
Einstein 的相对性理论是Newton理论的发展 光速不变与伽利略变换、伽利略的速度叠加原理针锋相对
光速不变否定了绝对时空概念
时间标度 牛顿力学 长度标度
质量的测量
长度,时间,质量与参考系无关 速度与参考系有关(相对性)
狭义相对 论力学
光速不变
长度,时间,质量与参考系 有关(相对性)
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, 他于1905年提出了光量子假 设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学 奖, 他还在量子理论方面具有很多的重 要的贡献 .
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：出于简单而归于深奥.
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点
s ys' y'
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P(x, y, z,t)
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z
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
四 狭义相对论的基本原理（基本假设）
爱因斯坦相对性原理： 所有物理定律在一切惯性系中都具有相同的表达形式 .
光速不变原理： 真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，
即不依赖于惯性系的选择.
关键概念：相对性和不变性 .
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
力学相对性原理： 任何惯性系中，牛顿力学规律都是相同的
或者说：从牛顿力学来看，任何惯性系都是平等的
（没有那个惯性系更为优越）
力学相对性原理说明，无法用力学实验的方法来确定所在惯性系相对 于另一惯性系是作匀速直线运动还是相对静止。
球 投
c
出
d
前
t1
d c
结果:
观察者 先看到投
出后的球，
球 投 出 后
v cv
t1 t2
t2
c
d
v
后看到投 出前的球.
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4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
Albert Einstein ( 1879 – 1955 )
4.1 爱因斯坦基本假设
狭义相对论
爱因斯坦之前关于时空问题的一般认识
我国古代对于时空的认识 “宇，弥异所也”，“久，弥异时也”。 ——墨子《墨经》 即：空间源于物体的广延性，时间源于过程的持续性。
牛顿的时空观 “宇宙系统的中心是不动的”；…“绝对空间是这样的，按
照其本身的性质与无论什么样的其他任何事物无关，永远保 持静止…”；“绝对时间是这样的，按其本身的性质与别的 任何事物无关，平静地流逝着” 。