1、狭义相对论的基本假设2 当时人们认为这只对“绝对静止”参考系才成立。企图找到“绝对静止”的参考系。 19世纪下半叶，由麦克斯韦电磁场方程组得知：电磁波（包括光）在真空中各方向速率都为 c 。 狭义相对论的基本假设一、以太说与迈克尔逊一、以太说与迈克尔逊- -莫雷实验莫雷实验以太说：以太说： 宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，万物（包括光）宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，万物（包括光）相对于该媒质运动。相对于该媒质运动。 以太实际上被认为是一种绝对空间。以太实际上被认为是一种绝对空间。若以太存在，对若以太存在，对地球上的观察者来说，不同方向的光速应不同。地球上的观察者来说，不同方向的光速应不同。3
2、迈克尔逊迈克尔逊 莫雷实验：莫雷实验： 1887年，体现上面思想的迈克耳孙莫雷（Michelson-Morlay）实验却得到了“零”结果！ 地球就是“绝对静止”的参考系？“ “我的实验竟然我的实验竟然对相对论这个对相对论这个怪物的诞生起怪物的诞生起了作用，我对了作用，我对此感到十分遗此感到十分遗憾。憾。” ”4 1922年爱因斯坦访日在即席演讲中有一段话： “还在学生时代，我就在想这个问题了。 爱因斯坦认为：在任何惯性系中光速都是各向为c，物质世界的规律应该是和谐统一的，麦克斯韦方程组应对所有惯性系成立。当时，我知道迈克耳孙实验的奇怪结果。结论：如果我们承认迈克耳孙的零结果是事实，那么地球相对
3、以太运动的想法就是错误的。是引导我走向狭义相对论的最早的想法。”我很快得出这这样就自然地解释了迈克耳孙莫雷实验的零结果。5 900 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 = 5000 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 .6实际持续时间约为 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
4、l = 5000 光年物质飞散速度AB A 点光线到达地球所需时间B 点光线到达地球所需时间7 1905年爱因斯坦在论动体的电动力学一书中提出如下两条基本原理：1. 物理规律对所有惯性系都是一样的。2. 任何惯性系中，真空中光的速率都为 c 。这一规律称为光速不变原理。 光速不变原理与伽利略变换是彼此矛盾的，若保持光速不变原理，就必须抛弃伽利略变换，也就是必须抛弃绝对的时空观。这后来被称为爱因斯坦相对性原理。二、爱因斯坦相对性原理和光速不变原理（Einsteins principle of relativity and principle of constant speed of light）
5、8一、一、“ “同时同时” ”的相对性的相对性（relativity of simultaneity）A AB B2 2l l0 0A AB B2 2l l4.3 狭义相对论的时空观 光速不变原理将导致时间度量的相对性。9u 沿垂直于相对运动方向发生的两件事的同时u 在 S 和 中两束相遇的光走的路程都分别是相同的。性并不具有相对性。10相对论中同时只有相对的意义。相对论中同时只有相对的意义。结论：结论：这就是同时性的相对性原理。沿惯性系S和S 相对运动方向发生的两个事件，若 S 中是同时发生的，则S 中就不是同时发生的了， 而是在S系运动后方的事件先发生。11二、时间的延缓二、时间的延缓（
6、time dilation） 讨论一个匀速运动的钟和一系列“静止”的同步的钟的比较。(1) S ：光速不变：(2)由(1)、(2)解得：12 t 原时（proper time）原时：同一地点两事件的时间间隔 原时最短 。 一个运动的钟C 和一系列静止的钟C1、C2 一个运动时钟的“1秒”比一系列静止时钟的时间延缓完全是一种相对效应。比较，运动的钟C 变慢了。“1秒”长，这称为运动时钟的“时间延缓”。13实验事实 宇宙射线中的高能 子 (v =0.998c) 是在约 8 km的高空大气中产生的，其中有很大一部分能到达地面。而在实验室测出静止子的寿命约为 0 =2.210-6 s，若没有相对论的时间膨胀效应， 子从产生到衰变为其他粒子之前，能走过的距离： l0 v0= 660 m 8000 m. e + + -14 1971年，美国空军用两组CS（铯）原子钟绕地球一周，得到运动钟变慢：20310ns，而理论值为：184 23ns，在误差范围内二者相符。
