1879年，出生于德國(guó)小鎮(zhèn)烏爾姆1896年-1900年，求學(xué)于瑞士蘇黎士工業(yè)大學(xué)，畢業(yè)后在專利局工作1905年，在一個(gè)月內(nèi)在德國(guó)最有聲望的雜志《物理學(xué)年鑒》上發(fā)表四篇論文：1、通過(guò)溶液的擴(kuò)散和內(nèi)摩擦測(cè)定原子的大小2、懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)3、光電效應(yīng)4、論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)1916年，發(fā)表《廣義相對(duì)論和引力理論》1955年，逝世于美國(guó)普林斯頓第五章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)specialrelativity5.1牛頓相對(duì)性原理和伽利略變換5.2愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和光速不變5.3相對(duì)論時(shí)空理論洛侖茲變換5.4相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)在兩個(gè)慣性系中觀察同一事件一.伽利略變換（Galileantransformation）5.1牛頓相對(duì)性原理和伽利略變換oxyx′y′SS′t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)到達(dá)p點(diǎn)P正變換逆變換oxyx′y′SS′t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)到達(dá)p點(diǎn)P速度變換與加速度變換正逆是恒量二.牛頓的相對(duì)性原理（NewtonPrincipleofrelativity）在牛頓力學(xué)中力與參考系無(wú)關(guān)，質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中形式相同

牛頓力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下形式不變兩個(gè)慣性系中或通過(guò)力學(xué)現(xiàn)象不能判斷這艘船是否在運(yùn)動(dòng)5.2愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和光速不變一、經(jīng)典力學(xué)的困難伽利略速度變換在光的傳播中的問(wèn)題①光傳播的速度與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)？L擊球前：經(jīng)過(guò)，看到球擊球后：球速為v，經(jīng)過(guò)，看到球有可能---先看到球飛出，再看到擊球超新星爆發(fā)形成的膨脹星云，拋射物向四面八方運(yùn)動(dòng)vc

+vc拋射物發(fā)出的光線到達(dá)地球的時(shí)間差為：史書(shū)記載有觀測(cè)到超新星爆發(fā)在1054年-1056年間，但是按上述推斷得到的時(shí)間是25年結(jié)論：光傳播的速度與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果光的傳播介質(zhì)——以太絕對(duì)靜止參考系分束玻片補(bǔ)償玻片反射鏡反射鏡2MM1觀察屏入射光線邁克耳遜干涉儀②光傳播的速度與介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)？光速不變和伽利略變換，我們接受哪一個(gè)？伽利略速度變換在電磁現(xiàn)象中的問(wèn)題麥克斯韋電磁學(xué)方程組通過(guò)電磁現(xiàn)象可以判斷這艘船在運(yùn)動(dòng)么？剛性短棒相連的正負(fù)電荷對(duì)相對(duì)性原理只對(duì)力學(xué)現(xiàn)象成立么？二、愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論基本假設(shè)

一切物理規(guī)律在任何慣性系中形式相同——相對(duì)性原理——光速不變?cè)砉庠谡婵罩械乃俣扰c發(fā)射體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)觀念上的變革牛頓力學(xué)時(shí)間標(biāo)度長(zhǎng)度標(biāo)度質(zhì)量的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)速度與參考系有關(guān)(相對(duì)性)狹義相對(duì)論力學(xué)光速不變長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量與參考系有關(guān)(相對(duì)性)一.事件的時(shí)空坐標(biāo)（x,y,z,t)二.同時(shí)性的相對(duì)性relativityofsimultaneity5.3相對(duì)論時(shí)空觀oxySx′y′S′Einsteintrain發(fā)一光信號(hào)事件1接收到光信號(hào)事件2接收到光信號(hào)系，事件1、事件2同時(shí)發(fā)生系，事件1先發(fā)生、事件2后發(fā)生同時(shí)性的相對(duì)性v<<c時(shí)，相同三、時(shí)間延緩oxyS事件1發(fā)送光信號(hào)事件2接收光信號(hào)x′y′S′反射鏡相對(duì)論因子當(dāng)時(shí)此時(shí)兩個(gè)慣性系結(jié)果相同說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走時(shí)變慢——時(shí)間延緩效應(yīng)固有時(shí)最短——在該慣性系中兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)例1一飛船以0.8C相對(duì)地面勻速飛行,飛船上的鐘走了5秒,用地面上的鐘測(cè)量,經(jīng)過(guò)多少時(shí)間?例2π介子的壽命為2.5x10-8,隨后衰變,實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為0.99C,衰變前通過(guò)的平均路程是52m,這些測(cè)量結(jié)果是否一致?例3一宇航員乘速度為1000km/s的飛船（相對(duì)地面）經(jīng)過(guò)40小時(shí)飛到火星,宇航員與地面觀量者測(cè)量的飛行時(shí)間差是多少？例4一宇航員乘速度為0.99c的飛船（相對(duì)地面）飛向宇宙,宇航員在有生之年飛過(guò)的距離？四、長(zhǎng)度收縮lengthcontraction2.怎么測(cè)運(yùn)動(dòng)的火車長(zhǎng)度？oxySy′x′S′1.火車靜止時(shí)測(cè)得的長(zhǎng)度是固有長(zhǎng)度A事件1車頭經(jīng)過(guò)A點(diǎn)事件2車尾經(jīng)過(guò)A點(diǎn)固有時(shí),兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)A火車長(zhǎng)度因此：固有時(shí)最短固有長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生收縮——長(zhǎng)度收縮效應(yīng)固有長(zhǎng)度最長(zhǎng)——被測(cè)量物在該慣性系中靜止說(shuō)明當(dāng)時(shí)固有長(zhǎng)度=運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度例5跑道長(zhǎng)100m,一飛船以0.6C沿跑道方向飛行,從飛船上測(cè)量,跑道的長(zhǎng)度是多少?例6運(yùn)動(dòng)員跑100m用了10s,,一飛船以0.6C沿跑道方向飛行,從飛船上測(cè)量,運(yùn)動(dòng)員跑的距離是多少?例2π介子的壽命為2.5x10-8,隨后衰變,實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為0.99C,衰變前通過(guò)的平均路程是52m,這些測(cè)量結(jié)果是否一致?y′x′S′oxyS設(shè)時(shí)刻，重合事件P洛侖茲變換

Lorentztransformation同時(shí)將代入可得：將代入可得：正變換逆變換洛侖茲變換當(dāng)時(shí)

伽里略變換兩事件的時(shí)間間隔1、由洛侖茲變換看同時(shí)性的相對(duì)性事件1事件2兩事件的空間間隔正變換逆變換兩事件同時(shí)發(fā)生僅當(dāng)同時(shí)同地同時(shí)同地同時(shí)不同地不同時(shí)不同地2、因果關(guān)系信號(hào)的傳遞u3、由洛侖茲變換看時(shí)間延緩4、由洛侖茲變換看長(zhǎng)度收縮固有時(shí)最短

系中兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)——固有時(shí)即火車參考系中火車的長(zhǎng)度是固有長(zhǎng)度；地面參考系中如何測(cè)量運(yùn)動(dòng)火車的長(zhǎng)度？即固有長(zhǎng)度最長(zhǎng)例4.北京和上海直線距離1000km，在某一時(shí)刻從兩地同時(shí)各開(kāi)出一列火車?，F(xiàn)有一飛船沿從北京到上海的方向在高空掠過(guò)，速率恒為u=9km/s。求宇航員測(cè)得的兩列火車開(kāi)出的時(shí)間間隔，哪一列先開(kāi)出。解：上海先發(fā)出S北京上海S’？飛船沿從上海到北京的方向，結(jié)果又如何例5.列車靜止時(shí)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，列車以速度u沿x軸勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)列車上的中點(diǎn)O’與地面上的點(diǎn)O重合時(shí)，在O（即O’）位置有一光源發(fā)出閃光，試求地面坐標(biāo)系觀測(cè)到的列車首尾兩端的接收器接到閃光的時(shí)間差。解:O’x’x1’x2’S’例6.在慣性S系中，有兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生在x軸上相距1000米的兩點(diǎn)，而在另一慣性S’系（沿x軸方向相對(duì)于S系運(yùn)動(dòng)）中測(cè)得這兩個(gè)事件發(fā)生的地點(diǎn)相距2000米，求在S’系中測(cè)得這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔？哪個(gè)事件先發(fā)生？在S’系中測(cè)量

解：在S系中測(cè)量

(1)代入(2)解得

將u值代入(1)5.4相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

相對(duì)論速度相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論動(dòng)量相對(duì)論動(dòng)能相對(duì)論能量相對(duì)論能量與動(dòng)量關(guān)系一、相對(duì)論速度變換洛侖茲坐標(biāo)變換逆變換例7.在地面上測(cè)得兩個(gè)飛船分別以＋0.9c和－0.9c的速度向相反方向飛行。求一個(gè)飛船相對(duì)于另一個(gè)飛船的速度為多大？x’y’O’地面xyOAB飛船B相對(duì)于飛船A的速度即飛船B相對(duì)于S系的速度解：就一個(gè)物體而言，它對(duì)于任何參考系的速度不可能大于光速，光速是物體運(yùn)動(dòng)速度的極限。?在地面上測(cè)得兩個(gè)飛船分別以0.9c和0.6c的速度同向飛行。求一個(gè)飛船相對(duì)于另一個(gè)飛船的速度為多大？xyO地面x’y’O’AB0.9c0.6cu與vx的乘積遠(yuǎn)小于C2時(shí)，洛倫茲速度變換過(guò)渡到伽利略速度變換，u與vx的乘積和C2可比擬時(shí)，伽利略速度變換不適用二、相對(duì)論質(zhì)量牛頓力學(xué)認(rèn)為：物體的質(zhì)量和參考系無(wú)關(guān)和相對(duì)論有矛盾牛二定律如果力的作用時(shí)間足夠長(zhǎng)，物體運(yùn)動(dòng)速度會(huì)超過(guò)光速S’S碰撞前碰撞后瞬間S’SS’系下動(dòng)量守恒yy’x(x’)zz’SS’AB設(shè)A、B兩球?qū)ν蛔鴺?biāo)系靜止時(shí)，它們的質(zhì)量相同質(zhì)量是恒量嗎？完全非彈性碰撞對(duì)于靜止于S系的觀測(cè)者，S系下動(dòng)量守恒B球靜止B球的靜止質(zhì)量質(zhì)速關(guān)系式A球的靜止質(zhì)量A球的速度相對(duì)于觀察者靜止時(shí)的質(zhì)量相對(duì)于觀察者的速度速度為vA時(shí)A球的質(zhì)量靜止質(zhì)量當(dāng)時(shí)，與速度方向無(wú)關(guān)與參考系(觀測(cè)者）有關(guān)當(dāng)一切物體（實(shí)物粒子）在任何參考系下的速度都不能超過(guò)光速三、相對(duì)論動(dòng)量問(wèn)題：質(zhì)點(diǎn)初態(tài)為靜止，在外力作用下速率增加到v，此刻動(dòng)能為多少？四、相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能形式完全不同當(dāng)時(shí)，回到牛頓力學(xué)動(dòng)能形式靜止時(shí)的能量動(dòng)能總能一定的質(zhì)量相應(yīng)于一定的能量光速是物體運(yùn)動(dòng)速度的極限五、相對(duì)論能量相對(duì)論能量守恒能量守恒與質(zhì)量守恒統(tǒng)一注意：質(zhì)量守恒，非靜質(zhì)量守恒如：核反應(yīng)反應(yīng)粒子生成粒子釋放的能量質(zhì)量虧損若系統(tǒng)總靜質(zhì)量減少，這個(gè)系統(tǒng)必然會(huì)釋放能量在一個(gè)與外界無(wú)能量交換的系統(tǒng)中原子能時(shí)代隨著這一關(guān)系的發(fā)現(xiàn)到來(lái)例8.在一種熱核反應(yīng)中各種粒子的靜質(zhì)量為求該反應(yīng)釋放的能量解：反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為釋放的能量為1kg燃料釋放的能量為2.93X107