第1讲 从爱因斯坦到霍金.ppt

爱因斯坦的创新之处： （1）坚持相对性原理（抛弃绝对空间和以太） （2）认识到光速是绝对的 （3）时间 能量 空间 动量 究竟是谁创建了相对论？ 1892 洛伦兹－斐兹杰惹收缩 （1892） （1889，1893） 1902 庞加莱（彭加勒）否认绝对空间，绝对时间 （但仍承认有以太） 批评相对于绝对空间的动尺收缩假设， 认为“相对性原理”适用于电磁理论 1904 洛伦兹部分接受庞加莱批评 提出地方时间 （非真实时间） 给出洛伦兹变换 （1887 佛格特；1898 拉摩；斐兹杰惹） 给出电子质量公式 （1904年） 1904 庞加莱 · 正确表述“相对性原理” ·推测真空中光速c是常数，且可能是极限速度； ·提到用光信号对钟，但认为得到的是地方时间，不是真实时间。 ·仍认为存在以太，实际上承认以太就是承认绝对空间。 1905 爱因斯坦发表相对论 （论运动物体的电动力学） 只有他认识到 （1）坚持“相对性原理” 必须彻底抛弃绝对空间（包括以太） （2） 坚持“光速不变原理” 必 须彻底抛弃绝对时间（抛弃同时的绝对性） “同时概念”是相对的 （可以通过约定光速来对钟，定义“同时”） （3）新理论是一个时空理论 爱因斯坦认为相对论与牛顿物理学的分水岭不是相对性原理而是光速不变原理。 洛伦兹曾反对爱因斯坦的相对论 庞加莱从来没有对“相对论”表示过赞同，他对爱因斯坦作过如下评价： “爱因斯坦先生是我所知道的最有创造思想的人物之一，尽管他还很年轻，但已经在当代第一流科学家中享有崇高的地位。……不过，我想说，并不是他的所有期待都能在实验可能的时候经得住检验。相反，因为他在不同方向上摸索，我们应该想到他所走的路，大多数都是死胡同；不过，我们同时也应该希望，他所指出的方向中会有一个是正确的，这就足够了。” 爱因斯坦认为： 庞加莱根本不懂相对论！ 马赫、洛伦兹、庞加莱等许多人为相对论的建立作了大量准备工作，但相对论的创造者只有一个人：爱因斯坦。 杨振宁教授 洛伦兹只有近距离眼光，没有远距离眼光 洛伦兹（只重视解释实验与观测结果）局部修改物理理论，不从哲学角度考虑 庞加莱只有远距离眼光，没有近距离眼光 庞加莱只从哲学和数学的角度来考查问题, 不从实验和测量的角度考查 爱因斯坦具有自由的眼光，既近距离又远距离观察问题 既重视实验和观测，又注重哲学探讨（马赫著作，“奥林匹亚学院”） 洛伦兹是技术型的，庞加莱是哲学型的，爱因斯坦是物理型的。 谢谢！ 4.洛伦兹变换：相对于绝对空间的变换 （洛伦兹的解释） 用洛伦兹变换 ①可推出洛伦兹收缩 ②麦克斯韦电磁理论不变 代价是放弃了“相对性原理” 5.爱因斯坦的探索 爱因斯坦赞同马赫对牛顿绝对时空观的批评（《力学史评》） “相对性原理”是一条根本性原理，应当坚持 从“斐佐实验”与“光行差现象”的矛盾，爱因斯坦认识到应该放弃以太理论 从双星轨道不发生形变知道光速与光源运动无关 认识到光速的绝对性，提出“光速不变原理” 双星轨道不变形 麦克斯韦理论中电磁波速（光速）是常数c 追光悖论 支持 光速不变原理（光速的绝对性） 伽利略变换下的速度迭加（平行四边形法则） 上述速度叠加（平行四边形）法则与光速不变原理矛盾 即伽利略变换与光速不变原理矛盾 1905年与贝索的讨论 突然意识到：时间不是绝对的，“同时”的定义依赖于对信号传播速度的约定（规定）。 6.爱因斯坦的新理论 相对性原理 光速不变原理 洛伦兹变换（爱因斯坦的解释） 爱因斯坦：不存在绝对空间，一切运动都是相对的 洛伦兹变换是任意两个惯性系之间的相对变换 是相对速度 洛伦兹反对爱因斯坦的观点， 给爱因斯坦的理论起了个名字： 相对论 相对论认为 “同时”是相对的（早已认识到“同地”是相对的） 动钟变慢： 时间是相对的 动尺收缩：