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1、15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。”苏轼题西林壁人类面对事物 “相对性”的不同态度：（1）只承认自己看到的是真的，根本否认还有 其他的可能性.（2）“公说公有理，婆说婆有理。” 哲学 上的 “相对主义”的派别.（3）超越从个别角度（物理学里的参考系）认 识问题的局限性，寻求不同参考系之间的变换关系 ，以及变换过程中那些不变性.不变性：是物理定律，是自然界中与观察者无 关的客观规律.15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难“相对论的兴起是由于实际需要，是由于旧理论中的矛盾非常严重和深刻，而看来旧理论对这些矛盾已经没法避免了。”爱因斯
2、坦自觉地去探索不同参考系中物理量、物理规律之间的变换关系（相对性原理），和变换中的不变量（对称性），以便超越自我认识上的局限性，去把握物理世界中更深层次的奥秘. 现代物理方法论精髓15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难一 伽利略变换式 经典力学的相对性原理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 。问：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:*15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难伽利略变换当 时与 重合位置坐标变换公式经典力学认为：（1）空间 的量度是绝对的，与参考系无 关；（2
3、）时间的量度也是绝对 的，与参考系无关 。*15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难加速度变换公式伽利略速度变换公式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。*15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难问：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.二 经典力学的绝对时空观注 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 。 绝对时间: 所有惯性系有统一的时间。绝对空间：空间与运动无关，空间是绝对静止的。15 1 伽利略变换式 牛顿力学相
4、对性原理遇到的困难“绝对的真实的数学时间, 就其本质而言, 是永远均匀地流 逝着, 与任何外界无关。”“绝对空间就其本质而言是与任何外界事物无关的，它从不 运动, 并且永远不变。”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。15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难问：对于不同的惯性系，电磁现象基本规律的形式是一样的吗 ？真空中的光速对于两个不同的惯性 参考系 , 光速满足伽利 略变换吗 ？三 光速依赖于惯性参考系的选取吗?15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难球 投 出 前结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球。试计算球被投出前
5、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 后15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难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。物质飞散速度l = 5 000 光年AB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 。15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难实际持续时间约
6、为 22 个月, 这怎么解释 ?理论计算观察到超新性爆发的强光的时间持续约l = 5 000 光年物质飞散速度 ABA 点光线到达 地球所需时间B 点光线到达 地球所需时间15 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难迈克耳孙 莫雷实验为了测量地球相对于 “以太” 的运动, 1881 年迈克耳孙用他自制的干涉仪进行测量, 没有结果。 1887年他与莫雷以更高的精度重新做了此类实验,仍得 到零结果, 即未观测到地球相对“以太”的运动 。.人们为维护“以太”观念作了种种努力， 提出了各种 理论 ，但这些理论或与天文观察，或与其他的实验事 实相矛盾，最后均以失败告终 。实验结果 未观察到地球相对于“以太”的运动. 仪器可测量精度理论预测
