坚持自然界规律简单、和谐、统一 、
坚持批判思想
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一. 狭义相对论的产生 ４.两个基本原理（Two Principles of Special
Theory of Relativity）
（1）相对性原理（The Relativity Principle） 物理规律在所有的惯性系中具有相同的 表达形式．
二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
s s'
y y'
v
* P(x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x(x'vt')
逆 y y'
变 z z'
o o'
z z'
x ' x v t
xx'
换
x'(xv)t
t
(t'cv2
x'
)
伽
洛
利 y' y
伦
略 变
z'zvc兹 变
t't 换 2020/10/16
换
y'y
z'z
t'(tcv2 x)
1 12
v
c 18
二. 洛伦兹变换关系 2. 速度相对性 (The Relativity of Velocities )
u
x
ux
1
v
v c2
ux
u
y
uy
1
12
v c2
ux
uz uz 1 2
1 cv u 2020/10/16
时间延缓（Time Dilation ）
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二、mm0
4
3 2
1
uc
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
回旋加速器 （Cyclotron）
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电子质量随速度的变化 8
二、狭义相对论的一些结论：
相对论多普勒效应（Relativistic Doppler Effect）
一、狭义相对论研究：
事件何时发生？在哪里发生？ 事件之间相隔多远？相隔多久？ 时间和空间的关系？ 时间和长度的测量与参考系是否有关？ 物体的质量与运动是否有关？
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二、狭义相对论的一些结论：
长度收缩（Length Contraction）
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二、狭义相对论的一些结论：
系）—— 2020/10/16 以太中保持不变。
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一. 狭义相对论的产生 ３. 爱因斯坦建立狭义相对论
（1）了解到马赫、彭加勒对绝对时空观的批判； （2）了解到迈克尔孙－莫雷实验的零结果； （3）了解到洛伦兹在提出收缩公式和Lorentz 变换式，但坚持绝对时空观，无法解释零结果；
抛弃以太，光速是常量，与惯性系的选取 无关；
v
* P (x,y,z,t)
(x',y',z',t')
x'a(v)xvt o o'
xx'
z z'
相对性原理
xa ( v)x ' v t
光速不变原理 x2y2z2c2t2 x 2 y 2 z2 c2 t2
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详见：卢德馨 University Physics (second Edition) P160
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一. 狭义相对论的产生 1. 绝对时空观 与 力学相对性原理
（1）空间间隔（长度）、时间间隔、物体质量及 相互作用力是与参考系无关的绝对量；
（2）物体的位置、速度、动量和动能则是与参考系 有关的相对量。对于两个相对作匀速直线运动的
参考系，物体的位置、速度关系遵从伽利略变换；
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三、狭义相对论的重要性：
建立了适用于高速运动的 更加精确的时空观； 促进了原子能的利用；
导致了广义相对论的建立， 在天体观测中有重要应用。
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四、从三个方面讨论狭义相对论：
基本原理（假设) 时空观 动力学
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教学目标
1. 了解狭义相对论的产生过程 2. 理解两个基本原理 3. 掌握洛伦兹变换关系 4. 理解相对论时空观 5. 理解同时的相对性
NO. 6-1
第十四章 相对论
Relativity
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2014年3月8日，马航客机MH370失联；
很久未确定飞机位置的原因：依靠地面雷达的空管技术难以掌
握飞机实际位置。
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NAVSTAR permits locations and speeds any where on Earth to be determined to within about 16 m and 2 cm/s. However, if relativity effects were not taken into account, speeds could not be determined any closer than about 20 cm20/2s0/1,0/w16 hich is unacceptable for modern navigation syste3ms.
（3）在所有参考系中，惯性系占有特殊地位。
牛顿运动定律，能量、动量、角动量定理及其守恒定
律只在惯性系中成立。这些力学规律在Galileo变换下
保持数学形式不变。
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——
力学相对性原理
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一. 狭义相对论的产生
2. 电磁学发展及其与绝对时空观的矛盾
（1）电磁学规律： Maxwell 方程组
（2）光速不变原理（The Speed of Light Principle）
真空中的光速是常量，与光源或观测者的 运动无关.
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二. 洛伦兹变换关系
1. 洛伦兹变换 (The Lorentz Transformation)
线性变换
s s'
y y'
1.运动方程线性（惯性系）；
2.时间、空间均匀且各向同性
在真空中 c1 002.99 1880 m/s
（2）电磁学规律与绝对时空观的矛盾
真空中光速不变与Galileo速度变换式； Maxwell 方程组不满足相对性原理。（追光实验）
（3）矛盾的解决 电磁学规律正确，需建立新的时空变换关系；
Galileo速度变换式正确，电磁学规律不符合相
对性原理。光速只在一特殊参考系（绝对参考
相对论包括:
狭义相对论（1905）
只适用于惯性系； 是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作 基础上创立的“时空理论”，是对牛顿时空观 的拓展和修正。
广义相对论（1915）
包括惯性系、非惯性系； 以几何语言建立而成的引力理论，将引力 20改20/10/描16 述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空4 。