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狭义相对论

## 力学相对性原理 绝对时空观

在一切惯性系中，力学现象都服从相同的力学规律。
一切彼此作直线运动的惯性系，对于描述力学规律来说是完全等价的. 并不存在一个比其它惯性系更为优越的惯性系

## 伽利略变换

![图片](/uploads/2024-01/image_2024011054b04c5.png)

$$
\begin{array}{lll}
x^{\prime}=x-v t & u_x^{\prime}=u_x-v & a_x^{\prime}=a_x \\
y^{\prime}=y & u_y^{\prime}=u_y & a_y^{\prime}=a_y \\
z^{\prime}=z & u_z^{\prime}=u_z & a_z^{\prime}=a_z \\
t^{\prime}=t & & \\
\quad F^{\prime}=m a^{\prime} & & \\
F=m a & F^{\prime}=F &
\end{array}
$$

在一切惯性系中, 力学现象都服从相同的力学规律.

- 物体的坐标和速度、“同一地点” 是相对的.
- 时间、长度、质量、“同时性”是绝对的.

## 牛顿的绝对时空观

1687年, 牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中对时间和空间作如下表述:
绝对的、真实的、纯数学的时间, 就其自身和其本质而言, 是永远均匀流动的, 不依赖于任何外界事物.
绝对的空间, 就其本性而言, 是与外界事物无关, 而且永远是相同和不动的.

## 牛顿力学的困境

绝对时空观念，只适用于低速运动(并与通常人们头脑中的时空观念一致)；而在高速运动中，它的缺陷就明显表现出来了。
![图片](/uploads/2024-01/image_20240110c949dc8.png)
![图片](/uploads/2024-01/image_202401106d32801.png)

伽利略变换和电磁规律的矛盾引导人们去思考:

- 力学满足相对性原理不是普遍原理;
- 电磁学理论不正确, 必须加以修正;
- 相对性原理值得推广, 电磁学规律也是正确的. 抛弃的应该是伽利略变换(牛顿力学).

首先想到的是电磁理论只能对特定惯性系成立一—绝对参照系.

有人认为宇宙间充满着一种叫做 “以太” 的媒质, 光是靠 “以太” 来传播的. 并且把这种 “以太” 选作绝对静止的参考系. 凡是相对于这个绝对参考系的运动叫做绝对运动.

## 迈克耳孙-莫雷实验

寻找绝对参照系成为十九世纪物 理学一重要课题. 历史上一些物理 学家设计出了各种实验, 希望通过 运动参考系中所发生的物理现象,  找出一种发现绝对运动并测出绝对 速度的方法来.
1881年, 迈克耳孙-莫雷设计了 一个实验, 企图利用光干涉的方 法, 测量地球相对于“以太”的绝 对速度, 从而确定“以太”的存在.
爱因斯坦拨散了笼罩在“物理学晴空上的乌云” ，迎来了 物理学更加光辉灿烂的新纪元.

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