关于狭义相对论的一点认识

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1、物理课程论文关于狭义相对论的一点认识(08008421陈亮)摘要：本文表达了一点关于狭义相对论的认识。表述了狭义相对论提出的历史背景。以及提出的历史必然性。同时表述了一点狭义相对论的结论。Abstract:Thistextexpressessomeunderstandingofspecialrelativity.Andthistextincludesthebackgroundofhistoryandtheinevitabilityoftheputtingforwardofspecialrelativity.AndIexpresssomeconclusionsofspecialrelativit

2、y.关键词：狭义相对论狭义相对性原理洛伦兹变换Keywords：specialrelativityprincipleofspecialrelativityLorentztransformation“相对论”已经是一个家喻户晓的名词了。可由于相对论得出的结论与常识有很大的区别，人们又有点难以接受相对论。我通过阅读一些论述狭义相对论的书，再加上自己的思考，在这篇小论文中将自己关于狭义相对论的认识作一点总结。以希望自己能更容易接受狭义相对论，同时能给他人一点帮助。1、关于惯性系：什么是惯性系呢?惯性系是一种特殊的参考系。参考系是用来描述运动的。参考系在数学上的表示是时间坐标与空间坐标。而这两个坐标是

3、描述运动所必需的。原则上，我们可以选用任何物体作为参考系。惯性系就是选用特殊的物体所成的参考系。考虑这样一个物体，一段时间内，它受到的各种作用极弱，以至于我们可以认为它是自由的。这种自由质点做的运动叫做惯性运动。用自由质点作参考系就是惯性系。2、关于相对性原理与坐标变换公式：　　早在20世纪以前，物理学家就得出了这样的结论：任何一个正确的物理理论都应满足这样的一个条件，即在一切惯性系中，这一物理理论描述自然的数学形式应是完全相同的。而这一结论的正确性似乎没有必要怀疑，因为很难想象如果不同的参考系中数学形式不同，人们又如何能发现这一物理理论。通常把满足上述条件的理论叫做服从相对性原理。　　不同的

4、惯性参考系下，会有不同的坐标，因此就必须有一套用于不同参考系间坐标转换的变换公式。而上述条件（一切惯性系中，物理理论描述自然的数学形式应是完全相同的）可表述成：在任两个惯性系间，通过这一套坐标变换，物理理论的数学形式是不变的。　　通过常识，我们很容易就能接受由牛顿首先明确提出的经典时空观。即认为时间和空间与运动的物质没有任何联系。这一时空观又称作绝对时空观，所谓绝对，是指时间和空间与观测者的运动状态无关。而通过这一时空观，可以得到一套参考系间的坐标转换公式。即伽利略变换。设S和S’是两个惯性系，取x和x’轴沿两者的相对速度v方向，且在t=0时，坐标系原点重合。则这两坐标系间的伽利略变换公式如下

5、：4物理课程论文由此可得伽利略速度变换公式：二十世纪以前，物理学家把伽利略坐标变换下的不变性与相对性原理等同起来。由此考查牛顿力学，认为牛顿力学是符合相对性原理的。1、麦克斯韦的电磁理论不符合相对性原理？　　麦克斯韦的电磁理论符合相对性原理吗？经典物理学家对于这个问题的回答是去考察它是否满足伽利略变换下形式不变。设在S系真空中电磁现象服从麦克斯韦电动力学，我们可以从麦克斯韦电动力学方程中直接得出：×10^8m/s　　由伽利略变换式，得s’系的真空光速c’=c-v由此可知c’不再由ε与µ所决定。说明s’系中电磁现象不再服从麦克斯韦电动力学。即说明麦克斯韦电动力学不符合相对性原理，麦克斯韦电动力学

6、仅在某一个特殊的惯性系中才成立。物理学界求助于以太假说来解释这一特殊惯性系。可随后的几个经典实验结果却与以太论理论解释互相矛盾。如麦克耳孙实验。物理学界寻找绝对参考系的努力没有一个成功。而众多的实验也使我们明白，光速在任何惯性系中都是不变的。麦克斯韦的电磁理论在一切惯性系中都是真确的。可如果由伽利略变换来推导麦克斯韦的电磁理论，却得出麦克斯韦的电磁理论只在特殊的惯性系中成立。两者相矛盾，由此我们得思考一下伽利略变换是否有问题。2、伽利略变换是错的！牛顿力学也是错的！伽利略变换公式是由绝对时空观推导出的。绝对时空观很容易接受，似乎就是真理。但最容易被人们接受的常识往往并不一定就是真理。仔细分析一

7、下时间与空间这两个概念，会发现，时间概念来自事物运动变化的顺序性；空间概念来自物体实体的广延性。显然，没有物质的存在，就不会有时间与空间的概念。而绝对时空观及经典力学（牛顿力学）却认为时间和空间与运动着的物质没有任何联系。因此，绝对时空观有问题，牛顿力学也有问题。爱因斯坦认为迈克耳孙实验，说明了麦克斯韦电动力学是符合相对性原理的。爱因斯坦敏锐地察觉到“麦克斯韦电动力学符合相对性原理”和“麦克斯韦场