18 - 1 伽利略变换式

牛顿的绝对时空观

第十八章 相对论

一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理 相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ？ 牛顿力学的回答:

对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 .

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牛顿的绝对时空观

第十八章 相对论

伽利略变换

s yyo

s'

y'

当

t t' 0

时

y'

vx'x

*

P ( x, y , z ) ( x' , y ' , z ' )

o 与 o'重合位置坐标变换公式

vto' z' z'

x' x vt

z z

x' x

z' zt' t

y' y

经典力学认为：1)空间的 量度是绝对的，与参考系无关； 2)时间的量度也是绝对的，与 参考系无关 .

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牛顿的绝对时空观

第十八章 相对论

伽利略速度变换公式

u'x ux v u' y u y u'z uz加速度变换公式

y sy

s'

y'

y'

vx'x

*

P ( x, y , z ) ( x' , y ' , z ' )

a' x a x

a' y a ya' z a z

a a ' F ma ' F ma在两相互作匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式.

z z

o

vto' z' z'

x' x

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牛顿的绝对时空观

第十八章 相对论

注意

牛顿力学的相对性原理，在宏观、 低速的范围内，是与实验结果相一致 的.

二 经典力学的绝对时空观 相对于不同的参考系 , 长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无 关 , 长度和时间的测量是绝对的. 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理

实践已证明 , 绝对时空观是不正确的.

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第十八章 相对论

对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式 是一样的吗 ？ 真空中的光速

c

1

0 0

2.998 108 m/s

对于两个不同的 惯性参考系 , 光速满 足伽利略变换吗 ？

so

y

s'o' z'

y'

v c

c ' c v?

z

x' x

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第十八章 相对论

试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)球 投 出 前 球 投 出 后

c

d

d t1 c

v c v

d t2 c v

t1 t 2

结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.

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牛顿的绝对时空观

第十八章 相对论

900 多年前(公元1054年5月)一次著名的超新星 爆发， 这次爆发的残骸形成了著名的金牛星座的蟹状 星云。北宋天文学家记载从公元 1054年 ~ 1056年均能 用肉眼观察, 特别是开始的 23 天, 白天也能看见 . 当一颗恒星在发生超新星爆发时, 它的外围物质向 四面八方飞散, 即有些抛射物向着地球运动, 现研

究超 新星爆发过程中光线传播引起的疑问 . 物质飞散速度 v 1500km/s

A B

c v

c

l = 5000 光年

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第十八章 相对论

A 点光线到达 地球所需时间

l tA c v

B 点光线到达 t 地球所需时间 B

l c

理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约

t t B t A 25年实际持续时间约为 22 个月, 这怎么解释 ? 物质飞散速度 v 1500km/s

AB

c v

c

l = 5000 光年