相对论的时空观

相对论的时空观相对论的时空观狭义相对论抛弃了绝对时空观建立了洛伦兹变换建立了相对论时空观抛弃了伽利略变换新时空观:能帮助我们解释实验现象吗？对我们认识客观事件产生什么影响呢？■同时性的相对性……相对论时空观认为：S异地两事件同时发生,S'不是同时发生S'异地两事件同时发生,S不是同时发生同时性的相对性洛伦兹变换可说明之洛伦兹变换事件１事件２(x1,t1)(x2,t2)(x'1,t'1)(x'2,t'2)Δt=t2-t1,Δx=x2-x1Δt'=t'2-t'1,Δx'=x'2-x'1讨论：⑴S:Δt=0,Δx≠0同时不同...

相对论的时空观狭义相对论抛弃了绝对时空观建立了洛伦兹变换建立了相对论时空观抛弃了伽利略变换新时空观:能帮助我们解释实验现象吗？对我们认识客观事件产生什么影响呢？■同时性的相对性……相对论时空观认为：S异地两事件同时发生,S'不是同时发生S'异地两事件同时发生,S不是同时发生同时性的相对性洛伦兹变换可说明之洛伦兹变换事件１事件２(x1,t1)(x2,t2)(x'1,t'1)(x'2,t'2)Δt=t2-t1,Δx=x2-x1Δt'=t'2-t'1,Δx'=x'2-x'1讨论：⑴S:Δt=0,Δx≠0同时不同地;Δt'≠0S'不同时S':Δt'=0,Δx'≠0同时不同地;Δt≠0S不同时S'y'x'0'uSyx0举例:A接受信号--事件1;B接受信号--事件2ABddB先接收信号S:S':相对⑵S:Δt=0,Δx=0同时同地S':Δt'=0,Δx'=0同时同地合情合理⑶两因果事件时间次序未颠倒例如：父→子，播种→收割，飞机起飞→降落等这些因果事件不会因时空观而颠倒。证明如下：(证毕)⑷两独立事件可能颠倒。■长度的相对性测静止物体长度无须同时测两端A,B;相对论时空观认为：长度的相对性洛伦兹变换可说明之S观测运动物体,其长度在运动方向上缩短S'观测运动物体,其长度在运动方向上缩短先说明测运动物体长度的方法：测运动物体长度必须同时测两端A,B。Syx0人眼xAxBABx'Ax'B调反射镜xA,xB.若同时看到A，B的重景象则：S'y'x'0'v(同时测)∴S观察:S'上的杆AB在运动方向缩短了说明几点：⑴仅在运动方向上的长度收缩⑵空间任意两点间距离也因运动而收缩空间属性⑶收缩是相对的∵如果杆AB静止在S内如图x'Ax'BS'y'x'0'Syx0vABxAxBvS'上观察:S'观察:S上的杆AB在运动方向缩短了S观察:S'上的杆AB在运动方向缩短了收缩是相对的t'A=t'BS'上同时测A,B端杆AB在S系内,S'的人观察S系:S'Sy'x'z'0'yzx0v乙甲例题1：甲乙两地。例题2：l0甲人甲人说能穿过有余∵乙l0缩短了如图,乙人能穿过吗？乙人说不能穿过∵甲l0缩短了乙人l0答：都错了.应l0刚好能穿过∵物体仅在运动方向上长度缩短.例题3：火车与隧道l0火车隧道看守人火车铁轨火车司机火车高速穿过隧道隧道看守人:运动火车缩短火车中心到隧道中心火车司机:隧道迎我而来隧道缩短两中心重合时车头车尾露出车头车尾处同时放火箭升空火箭升空火箭升空谁正确？问题症结在哪里？l0隧道隧道静态:l0火车=l0隧道同时关两铁门将火车关在隧道中分析：都正确!在同时性的相对性看守人同时关两铁门,但司机看来不同时;司机同时放火箭升空,但看守人看来不同时.先尾部放火箭,后头部.铁门铁门⑷正立方体物体在运动方向缩短了,但人眼仍看到的是正方体。bacd正视图bc府视图adbcv=0bcav人眼人眼abv=0人眼看不见a点发来的光分析：v≠0且接近光速人眼能看见a点发来的光因为:a点发光传输到原b点位置时，b点已向右运动了.当然,也能看见b点发来的光.因此,能看到一个转动了的立方体.同样分析有:对于运动着的球形物体,看起来还是一个球。■时间的相对性相对论时空观认为：S同地发生两事件的Δt;S'却Δt'＞Δt相对性洛伦兹变换可说明S'同地发生两事件的Δt';S却Δt＞Δt'S'看S动钟慢了S看S'动钟慢了S同地Δx=0,Δt≠0;S'y'x'z'0'Syzx0.p1(x1,t1)(x'1,t'1)事件1.p2(x2,t1)事件2(x'2,t'2)vS同地x2=x1S'看却不同地Δx'≠0,Δt'>ΔtS'看S动钟慢了洛伦兹正变换Syzx0.p1(x1,t1)(x'1,t'1)事件1.p2(x2,t1)事件2(x'2,t'2)v在S'看来,S相对S'向负x轴方向运动.洛伦兹逆变换S'同地x'2=x'1S'同地Δx'=0,Δt'≠0;S看却不同地Δx≠0,Δt>Δt'S看S'动钟慢了结论：S同地报时两次Δt;S'不同地报时两次Δt',且Δt'>ΔtS'同地报时两次Δt';S不同地报时两次Δt,且Δt>Δt'相对S'y'x'z'0'说明几点：⑴运动的时钟变慢是相对的例如：你我相对运动。我看你的钟慢了；你看我的钟慢了.⑵“究竟谁的钟变慢了呢?”例如：比较火车S'上的钟与地面S上的钟的快慢S地面上看：与相对性原理一致vA'ABS'火车上看：(AB同时)(AB不同时)A'AvxABvxBB钟超前A钟A'钟慢A钟慢相对“究竟谁钟慢?”提问者属第三者插足…vBAA'vBvAA'⑶动钟变慢是时间的属性,不是钟表内部零件本身的性质.单摆、弹簧振子、生命过程等运动时间延缓孪生子佯谬加速减速非惯性系匀速直线相遇不可能发生物理学仅研究可能发生的物理现象,是实验科学，不属思辨哲学…非狭义相对论涉及谁年轻?相遇时孪生子2飞船孪生子2飞船思考题：两孪生子相遇…孪生子1地面⑷时间延缓相对论效应的实验证实总之,S静系看S'动系总有实验现象：带电π介子τ0=2.2×10-6s(静止时寿命),在高空(h>10km)产生π介子能到达地面若不考虑相对论效应，则h=τ0v<τ0c≈660m与实验不合若考虑相对论效应，则h=τv≈14.8km与实验吻合S同地x1=x2

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