16.2概念釋疑
【狹義相對論的基本琢理】這是愛因斯坦於1905年提出的,亦稱愛因斯坦狹義相對論兩個基本原理:
1.相對性原理物理定律在所有慣性係中都是相同的,即任何慣性係都是等價的。
2.光速不變原理在任何慣性係中,真空中的光速都相等。
學習這兩條原理時要理解到:
(1)兩條原理是整個狹義相對論的理論基礎。將洛倫茲變換式運用於物體的運動,便得到相對論的運動學和動力學規律,而洛倫茲變換則可以由這兩條原理得出。由於原理所論及的是慣性係,故稱狹義相對論,以區別於後來準廣到加速運動係中的廣義相對論。
(2)要明確伽利略相對性原理僅指出牛頓力學規律在一切慣性係中是等價的;而愛因斯坦相對性原理則闡明了包括力學、電磁學定律在內的所有物理定律在一切慣性係中都是等價的。可見,在慣牲係統內的任何物理實驗,都不能證明該係統是靜止還是在作勻速直線運動。
(3)光速不變原理,似乎與經典力學的速度疊加原理相矛盾。利用光速不變原理可以說明許多光子現象,如正確解釋邁克耳孫一莫雷實驗的零結果等。
【洛倫茲變換】是洛倫茲時空坐標變換式的簡稱。該變換給出的是在不同慣性參照係中觀察同一事件的時空坐標間的變換關係式。
學習該變換式時應注意到
1.變換式的建立原則:
(1)滿足相對論的兩條基本原理,是建立變換式的前提。
(2)S與S之間的時空變換應是線性的,在V係中加速度為零的運動,在S係中也應為零。因此時空必須是均勻的;
(3)當低速時,能轉化為伽利略變換。
2.變換式的基本物理含意:
(1)該變換描寫了在慣性係中對發生了事件的時空坐標變換關係,揭示了時間、壺間、運動之間的規律。
(2)該變換指出了在不同慣性係中,即便是對同一事件測得的時間也未必相等。否定了時間是絕對的陳舊觀念。
從這兩點得出一個重要結論:時間和空間不是獨立於物質運動之外,時間和空間的量度與參照係的選擇有關,即與物質運動狀態緊密相聯。從而展示了一個新的時空觀,而洛倫茲變換式正是這一時空觀的數學表述。
(3)該變換式既適應於高速,也適應用於低速:o