第10章第3节 狭义相对论下的时空观

10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础一同时性的相对性事件1事件2SS11(,)xt11(,)xt22(,)xt22(,)xt两事件在S中同时发生12tt210ttt21ttt？10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础不同地点发生的事件的同时性是相对的！相同地点发生的事件的同时性是绝对的！'0x若0t已知0t由洛伦兹变换得：雷达钟212''uttttxc10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础•同时性的相对性是光速不变原理的直接结果。•相对效应—惯性系等价、不能说哪一个正确！•当速度远远小于c时，两个惯性系结果相同。•同时性是相对的。•在一个惯性系中“看”另外一个惯性系中的钟不同步。讨论10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础二时间间隔的相对性在某惯性系(S)中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔(同一只钟测量)研究的问题：与另一惯性系(S)中，两个地点发生的个事件的时间间隔(两只钟分别测量)的关系。10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础事件1事件2SS11(,)xt11(,)xt22(,)xt22(,)xt21ttt21ttt研究的问题是：？10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础称之为固有时或本征时0由洛伦兹逆变换00xtS′系中有：0221tuc2221utxctuc10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础结论:时间延缓效应，或称之为运动的钟变慢了！（1）与钟的结构无关（2）相对运动速度小于c!（3）当uc时，回归到经典结论！0221tuc讨论10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础6eμ(2.1510s,207,0.998)mmuc0644msu41.0210msut介子寿命在地面观测者看来变得长了！例宇宙射线进入大气层（10km高）时与大气微粒碰撞产生介子。子在相对自身静止的惯性参考系中的平均寿命大约为2.15×10–6s。试解释为什么在地平面也能检测到大量的子？μμμ5223.4010s1tuc10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础三空间间隔的相对性事件1事件2SS11(,)xt11(,)xt22(,)xt22(,)xt研究的问题是：把对直尺两端坐标的测量称为两个物理事件：0luSS10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础S系中怎么测？直尺原长棒静止时测得的它的长度,也称静止长度。两端必须同时测!运动长度事件1事件2SS11(,)xt11(,)xt22(,)xt22(,)xt21()tt棒静止在系中,(静长)0lSl0l10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础021lxx21lxx(0)t事件1：测棒的左端事件2：测棒的右端1111,,xtxt2222,,xtxtSS由洛伦兹变换2021ullc221/xutxuc10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础长度收缩效应注意:•在垂直于运动方向，长度不缩短！•火车过山洞佯谬(paradox)结论：杆尺在运动的方向上的长度总是收缩的!长度的收缩2021ullc10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础空间间隔的相对性!把对直尺两端坐标的测量称为两个物理事件：1122(,)(,)xtxtS系21xxx两个事件的空间间隔L1122(',')(',')xtxtS系21'''xxx'L10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础例宇宙射线进入大气层（10km高）时与大气微粒碰撞产生介子。μ6eμ(2.1510s,207,0.998)mmuc41.0210msut介子寿命在地面观测者看来变得长了！思考:在与介子一起运动的观测者看来，结果又如何？μ10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础在与介子一起运动的观测者看来，结果如何？μ010kml两个观测者对同一现象的解释不同！相对性！632m202()1ullc得10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础长度收缩佯谬u20-footpole10-footgarage0.866uc22121uc杆长度缩短可以放入车库地面观测者：与杆一起运动的观测者看来如何？竖直杆从静止状态开始下落10.3狭义相对论时空观第10章狭义相对论基础相对论时空观总结1、同时的相对性2、时间间隔的相对性3、空间间隔的相对性5、四维时空不可分割(1)人是（3＋1）维动物(2)高维动物和低维动物的关系如：人和蚂蚁4、因果关系的绝对性