狹義相對論向人們展現(xiàn)了一種不同于經(jīng)典力學(xué)的時空觀。在這種新的時空觀中，同時性、時空的度量不再是絕對的，而是相對的。5.2狹義相對論時空觀狹義相對論向人們展現(xiàn)了一種不同于經(jīng)典力學(xué)的時空觀。在這種新的11.同時的相對性取兩慣性系為約定系統(tǒng)，考察S系中發(fā)生的兩個事件，在S'系中看來時間間隔是多少?由洛侖茲變換若兩事件在S系中同時發(fā)生，即則可見不一定為零，即這兩事件在S'系中看來不一定同時發(fā)生──同時性具有相對性。1.同時的相對性取兩慣性系為約定系統(tǒng)，考察2若則即S系中，發(fā)生在不同地點的同時性事件，在S'系看來，并不是同時發(fā)生。②若則討論即S系中，發(fā)生在同一地點的同時性事件，在S'系看來，也是同時發(fā)生。結(jié)論：不存在孤立的時間，也不存在孤立的空間。在不同慣性系中考察兩事件的時間間隔，結(jié)論是不一樣的，因為這還與兩事件的空間坐標(biāo)有關(guān)。不同地點同時發(fā)生的兩個事件不可能有因果聯(lián)系，因而不同慣性系中觀測，時序并不一致。同時異地事件同時同地事件若則即S系中，發(fā)生在不同地點的同時性事件，在S'系看來3那么它們之間的時序就不會因為慣性系的不同而有所改變。請?zhí)貏e注意，雖然兩事件之間的時間間隔是相對的，但若兩事件之間存在因果關(guān)系,由于信號的傳遞速度由洛侖茲變換可得光速為極限速度，則因果關(guān)系不會顛倒！兩個事件間的因果關(guān)系會顛倒嗎？那么它們之間的時序就不會因為慣性系的不同而有所改變。4在慣性系S

中，觀察到兩個事件同時發(fā)生在

x軸上，間距是1m，而在S'系中觀察這兩事件之間的距離是2m。試求：S'系中這兩事件的時間間隔。解：例題1：由洛侖茲變換在慣性系S中，觀察到兩個事件同時發(fā)生在解：例題1：由洛侖52.時間膨脹(時間延緩、鐘慢)效應(yīng)將一個振蕩周期的開始和結(jié)束標(biāo)定為兩個事件，這里要討論的就是這兩個事件的時間間隔在不同慣性系中的認(rèn)定問題。由洛侖茲變換，一只鐘隨系運動，系上的觀察者測定該鐘的振蕩周期為，S系的觀察者測定該鐘的振蕩周期為多少?時鐘在系中靜止，定義固有時間：從相對靜止的慣性參照系測量到的，發(fā)生在同一地點的某一過程的時間間隔。（原時）2.時間膨脹(時間延緩、鐘慢)效應(yīng)將一個振蕩6時間膨脹效應(yīng)∶

運動的鐘走慢了！這個結(jié)果意味著一切類型的時鐘當(dāng)它（他）們相對某慣性系運動時都走慢了。必須注意：與鐘一起運動的觀測者是感受不到鐘慢效應(yīng)的運動的鐘變慢，并非所觀察的過程發(fā)生了什么實際上的變化，也不是運動使鐘在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了什么改變。也不能歸結(jié)為某種物理的、化學(xué)的或者其它的原因。運動時鐘變慢純粹是一種相對論效應(yīng)。本質(zhì)是運動系統(tǒng)的時間流逝變慢了。

時間膨脹效應(yīng)∶運動的鐘走慢了！這個結(jié)果意味7在S系中的觀察者總覺得相對于自己運動的系的鐘較自己的鐘走得慢。afe.0弟弟..哥哥人的生命過程也可以看成是一種“鐘”。若有一對雙生子，弟弟留在地球上，哥哥乘坐接近光速的飛船遨游太空后返回，當(dāng)兄弟重逢時誰更年輕?雙生子效應(yīng)在S系中的觀察者總覺得相對于自己運動的系的鐘較自己8afe0...在系中的觀察者總覺得相對于自己運動的S

系的鐘較自己的鐘走得慢。即，在弟弟看來，其兄長的鐘變慢，應(yīng)是兄長更年輕；而在哥哥看來，弟弟相對自己運動則弟弟的鐘變慢，所以弟弟應(yīng)更年輕。事實應(yīng)當(dāng)如何呢?這就是著名的雙生子佯謬。afe0...在系中的觀察者總覺得相對于自己運動9如果以地球為一個慣性系，飛船相對地球作勻速直線運動，為另一個慣性系，兩個慣性系是對稱的。兄弟倆都以自己參考系內(nèi)異地同步的鐘與對方參考系內(nèi)同一個鐘進行比較，各自認(rèn)為對方的鐘變慢，是沒有矛盾的。實際上對于這樣的兩個慣性系來說，一旦兄弟分開后就再也不會相遇，也就無法比較誰更年輕了。要使哥倆能夠相遇，飛船必須做變速運動。若不考慮飛船變速運動引起的時間修正，設(shè)兄弟于20歲分開，取γ＝5，哥哥航行了10年(這是哥哥記錄的時間間隔)，返回時是30歲，而弟弟70歲了！天上一日，地上N年哪！如果以地球為一個慣性系，飛船相對地球作勻速直10高速旅行者更年輕的結(jié)論，是愛因斯坦于1905年在他關(guān)于相對論的第一篇論文中得出的。這個問題在1939年引起過爭論。1957至1959年間成為激烈爭論的焦點。1966年科學(xué)家在實驗室中用μ子做了雙生子旅行實驗，運動的μ子沿直徑約14m的圓運行后回到出發(fā)點。實驗證明，經(jīng)旅行的μ子的確比未經(jīng)旅行的μ子年輕。1971年又完成了另一個實驗：將三組銫原子鐘校準(zhǔn)同步后放在地面及兩架飛機上，再讓兩架飛機分別繞地球赤道向東和向西各飛行一周，兩架飛機飛回原處后比較三組銫原子鐘的快慢，其結(jié)果與雙生子問題預(yù)期效應(yīng)一致。高速旅行者更年輕的結(jié)論，是愛因斯坦于190511一飛船以3×103m/s的速率相對與地面勻速飛行。飛船上的鐘走了10s，地面上的鐘經(jīng)過了多少時間？解：例題2：飛船時間為固有時間按時間膨脹效應(yīng)（低速飛行時）飛船的時間膨脹效應(yīng)實際上很難測出一飛船以3×103m/s的速率相對與地面勻速飛行。飛船上的鐘123.長度收縮效應(yīng)設(shè)一把尺在S'系中靜止現(xiàn)在處于S系中的觀察者也來量該尺的長度由S'系中的觀察者測得尺的長度為由于尺相對S系中的觀察者運動，此人必須同時測量尺兩端的坐標(biāo)，才能得到尺長，即測量尺的前端坐標(biāo)和后端坐標(biāo)在S系中是兩個同時性事件。即3.長度收縮效應(yīng)設(shè)一把尺在S'系中靜止現(xiàn)在處于S系中13從相對靜止的慣性系中測得的尺長。固有長度L0：長度收縮效應(yīng)：長度收縮效應(yīng)并不是物體本身發(fā)生了什么物理變化（完全不象冷縮或壓縮）的結(jié)果。它與物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物質(zhì)之間的相互作用無關(guān)。長度收縮效應(yīng)純粹是一種相對論效應(yīng)。本質(zhì)是運動系統(tǒng)的空間本身沿運動方向收縮了。從相對靜止的慣性系中測得的尺長。固有長度L0：14總之，狹義相對論時空觀認(rèn)為：

時間、空間、運動三者是不可分割地聯(lián)系在一起的；時間、空間的度量是相對的。不同的慣性系沒有共同的同時性，沒有相同的時間、空間度量。狹義相對論時空觀反映在洛侖茲變換之中。由對稱性，任一慣性系中的觀察者都指認(rèn)其它慣性系中沿運動方向的長度收縮了、時鐘走慢了。即長度收縮和鐘慢效應(yīng)是相對的。4.狹義相對論時空觀總之，狹義相對論時空觀認(rèn)為：由對稱性，任一慣15原長為10m的飛船以u＝3×103m/s的速率相對于地面勻速飛行時，從地面上測量，它的長度是多少？解：例題3：由于相對速度遠小于光速，長度差別很難測出。由長度收縮效應(yīng)原長為10m的飛船以u＝3×103m/s的速率相對16一根直桿固定在S系中，其靜止長度為l，與x軸的夾角為。試求：在S'系中的長度和它與x'軸的夾角。兩慣性系相對運動速度為u。解：例題4：一根直桿固定在S系中，其靜止長度為l，與x軸的夾角為17在慣性系S中觀察到，兩事件在某一地點發(fā)生，時間間隔為4.0s，從另一慣性系S'中觀察到這兩事件的時間間隔為6.0s，問：從S'系測量，這兩事件的空間間隔是多少?解：例題5：─固有時間尚不知由時間膨脹效應(yīng)在慣性系S中觀察到，兩事件在某一地點發(fā)生，時間間隔為4.018由洛侖茲變換負號說明系測得兩事件的空間順序關(guān)系所以測量到兩事件的空間距離為由洛侖茲變換負號說明系測得兩事件的空間順序關(guān)系所以測量到兩事19設(shè)地球上的觀察者測量此二事件的時間間隔為Δt，則一宇航員要到一個5光年之遙的星球上去。計算飛船相對地球的速率u，以保證宇航員用自己的時間1年完成這次飛行。例題6：

解：由題意，設(shè)地面為S系，飛船為S'系。固有時間固有長度事件1：宇航員在地球；事件2：宇航員到達星球設(shè)地球上的觀察者測量此二事件的時間間隔為Δt，則一宇航員要到20

若把握不住固有時間則不能隨便使用時間膨脹公式，最好還是從洛侖茲變換出發(fā)解決問題。逆變換或：正變換事件1：宇航員在地球；事件2：宇航員到達星球設(shè)地面為S系，飛船為S'系。若把握不住固有時間則不能隨便使用時間膨脹公式，最好還是從洛21接上題，根據(jù)地面觀察者的記錄，完成這項任務(wù)需要多長時間?在宇航員看來，這段旅程有多長?解：例題7：1年×0.98058c=0.98058光年二者結(jié)論一致。可求得用或者接上題，根據(jù)地面觀察者的記錄，完成這項任務(wù)需要多長時間?在宇22保釣要堅定示威宜理性！釣魚島及其附屬島嶼，自古以來就是中國的領(lǐng)土，日本休想搶走半寸土地。黃巖島，自古以來就是中國的領(lǐng)土，菲律賓休想搶走半寸土地。保釣要堅定示威宜理性！釣魚島及其附屬島嶼，自古以來就是中國23狹義相對論向人們展現(xiàn)了一種不同于經(jīng)典力學(xué)的時空觀。在這種新的時空觀中，同時性、時空的度量不再是絕對的，而是相對的。5.2狹義相對論時空觀狹義相對論向人們展現(xiàn)了一種不同于經(jīng)典力學(xué)的時空觀。在這種新的241.同時的相對性取兩慣性系為約定系統(tǒng)，考察S系中發(fā)生的兩個事件，在S'系中看來時間間隔是多少?由洛侖茲變換若兩事件在S系中同時發(fā)生，即則可見不一定為零，即這兩事件在S'系中看來不一定同時發(fā)生──同時性具有相對性。1.同時的相對性取兩慣性系為約定系統(tǒng)，考察25若則即S系中，發(fā)生在不同地點的同時性事件，在S'系看來，并不是同時發(fā)生。②若則討論即S系中，發(fā)生在同一地點的同時性事件，在S'系看來，也是同時發(fā)生。結(jié)論：不存在孤立的時間，也不存在孤立的空間。在不同慣性系中考察兩事件的時間間隔，結(jié)論是不一樣的，因為這還與兩事件的空間坐標(biāo)有關(guān)。不同地點同時發(fā)生的兩個事件不可能有因果聯(lián)系，因而不同慣性系中觀測，時序并不一致。同時異地事件同時同地事件若則即S系中，發(fā)生在不同地點的同時性事件，在S'系看來26那么它們之間的時序就不會因為慣性系的不同而有所改變。請?zhí)貏e注意，雖然兩事件之間的時間間隔是相對的，但若兩事件之間存在因果關(guān)系,由于信號的傳遞速度由洛侖茲變換可得光速為極限速度，則因果關(guān)系不會顛倒！兩個事件間的因果關(guān)系會顛倒嗎？那么它們之間的時序就不會因為慣性系的不同而有所改變。27在慣性系S

中，觀察到兩個事件同時發(fā)生在

x軸上，間距是1m，而在S'系中觀察這兩事件之間的距離是2m。試求：S'系中這兩事件的時間間隔。解：例題1：由洛侖茲變換在慣性系S中，觀察到兩個事件同時發(fā)生在解：例題1：由洛侖282.時間膨脹(時間延緩、鐘慢)效應(yīng)將一個振蕩周期的開始和結(jié)束標(biāo)定為兩個事件，這里要討論的就是這兩個事件的時間間隔在不同慣性系中的認(rèn)定問題。由洛侖茲變換，一只鐘隨系運動，系上的觀察者測定該鐘的振蕩周期為，S系的觀察者測定該鐘的振蕩周期為多少?時鐘在系中靜止，定義固有時間：從相對靜止的慣性參照系測量到的，發(fā)生在同一地點的某一過程的時間間隔。（原時）2.時間膨脹(時間延緩、鐘慢)效應(yīng)將一個振蕩29時間膨脹效應(yīng)∶

運動的鐘走慢了！這個結(jié)果意味著一切類型的時鐘當(dāng)它（他）們相對某慣性系運動時都走慢了。必須注意：與鐘一起運動的觀測者是感受不到鐘慢效應(yīng)的運動的鐘變慢，并非所觀察的過程發(fā)生了什么實際上的變化，也不是運動使鐘在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了什么改變。也不能歸結(jié)為某種物理的、化學(xué)的或者其它的原因。運動時鐘變慢純粹是一種相對論效應(yīng)。本質(zhì)是運動系統(tǒng)的時間流逝變慢了。

時間膨脹效應(yīng)∶運動的鐘走慢了！這個結(jié)果意味30在S系中的觀察者總覺得相對于自己運動的系的鐘較自己的鐘走得慢。afe.0弟弟..哥哥人的生命過程也可以看成是一種“鐘”。若有一對雙生子，弟弟留在地球上，哥哥乘坐接近光速的飛船遨游太空后返回，當(dāng)兄弟重逢時誰更年輕?雙生子效應(yīng)在S系中的觀察者總覺得相對于自己運動的系的鐘較自己31afe0...在系中的觀察者總覺得相對于自己運動的S

系的鐘較自己的鐘走得慢。即，在弟弟看來，其兄長的鐘變慢，應(yīng)是兄長更年輕；而在哥哥看來，弟弟相對自己運動則弟弟的鐘變慢，所以弟弟應(yīng)更年輕。事實應(yīng)當(dāng)如何呢?這就是著名的雙生子佯謬。afe0...在系中的觀察者總覺得相對于自己運動32如果以地球為一個慣性系，飛船相對地球作勻速直線運動，為另一個慣性系，兩個慣性系是對稱的。兄弟倆都以自己參考系內(nèi)異地同步的鐘與對方參考系內(nèi)同一個鐘進行比較，各自認(rèn)為對方的鐘變慢，是沒有矛盾的。實際上對于這樣的兩個慣性系來說，一旦兄弟分開后就再也不會相遇，也就無法比較誰更年輕了。要使哥倆能夠相遇，飛船必須做變速運動。若不考慮飛船變速運動引起的時間修正，設(shè)兄弟于20歲分開，取γ＝5，哥哥航行了10年(這是哥哥記錄的時間間隔)，返回時是30歲，而弟弟70歲了！天上一日，地上N年哪！如果以地球為一個慣性系，飛船相對地球作勻速直33高速旅行者更年輕的結(jié)論，是愛因斯坦于1905年在他關(guān)于相對論的第一篇論文中得出的。這個問題在1939年引起過爭論。1957至1959年間成為激烈爭論的焦點。1966年科學(xué)家在實驗室中用μ子做了雙生子旅行實驗，運動的μ子沿直徑約14m的圓運行后回到出發(fā)點。實驗證明，經(jīng)旅行的μ子的確比未經(jīng)旅行的μ子年輕。1971年又完成了另一個實驗：將三組銫原子鐘校準(zhǔn)同步后放在地面及兩架飛機上，再讓兩架飛機分別繞地球赤道向東和向西各飛行一周，兩架飛機飛回原處后比較三組銫原子鐘的快慢，其結(jié)果與雙生子問題預(yù)期效應(yīng)一致。高速旅行者更年輕的結(jié)論，是愛因斯坦于190534一飛船以3×103m/s的速率相對與地面勻速飛行。飛船上的鐘走了10s，地面上的鐘經(jīng)過了多少時間？解：例題2：飛船時間為固有時間按時間膨脹效應(yīng)（低速飛行時）飛船的時間膨脹效應(yīng)實際上很難測出一飛船以3×103m/s的速率相對與地面勻速飛行。飛船上的鐘353.長度收縮效應(yīng)設(shè)一把尺在S'系中靜止現(xiàn)在處于S系中的觀察者也來量該尺的長度由S'系中的觀察者測得尺的長度為由于尺相對S系中的觀察者運動，此人必須同時測量尺兩端的坐標(biāo)，才能得到尺長，即測量尺的前端坐標(biāo)和后端坐標(biāo)在S系中是兩個同時性事件。即3.長度收縮效應(yīng)設(shè)一把尺在S'系中靜止現(xiàn)在處于S系中36從相對靜止的慣性系中測得的尺長。固有長度L0：長度收縮效應(yīng)：長度收縮效應(yīng)并不是物體本身發(fā)生了什么物理變化（完全不象冷縮或壓縮）的結(jié)果。它與物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物質(zhì)之間的相互作用無關(guān)。長度收縮效應(yīng)純粹是一種相對論效應(yīng)。本質(zhì)是運動系統(tǒng)的空間本身沿運動方向收縮了。從相對靜止的慣性系中測得的尺長。固有長度L0：37總之，狹義相對論時空觀認(rèn)為：

時間、空間、運動三者是不可分割地聯(lián)系在一起的；時間、空間的度量是相對的。不同的慣性系沒有共同的同時性，沒有相同的時間、空間度量。狹義相對論時空觀反映在洛侖茲變換之中。由對稱性，任一慣性系中的觀察者都指認(rèn)其它慣性系中沿運動方向的長度收縮了、時鐘走慢了。即長度收縮和鐘慢效應(yīng)是相對的。4.狹義相對論時空觀總之，狹義相對論時空觀認(rèn)為：由對稱性，任一慣38原長為10m的飛船以u＝3×103m/s的速率相對于地面勻速飛行時，從地面上測量，它的長度是多少？解：例題3：由于相對速度遠小于光速，長度差別很難測出。由長度收縮效應(yīng)原長為10m的飛船以u＝3×103m/s的速率相對39一根直桿固定在S系中，其靜止長度為l，與x軸的夾角為。試求：在S'系中的長度和它與x'軸的夾角。兩慣性系相對運動速度為u。解：例題4：一根直桿固定在S系