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：⑴

S:Δt=0,Δx≠0同时不同地;Δt'≠0S'不同时

S':Δt'=0,Δx'≠0同时不同地;Δt≠0S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⑵

S: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