4.狭义相对论与以太.doc
《4.狭义相对论与以太.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《4.狭义相对论与以太.doc(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 4、狭义相对论与以太 相对论的建立来源于经典物理内部力学图景和电磁图景的冲突:在本体论上表现为粒子纲领与场论纲领的冲突,在方法论上体现为在惯性系变换中,麦克斯韦方程与伽利略相对性原理不协调。这种冲突集中体现在对所谓“以太”的理解上。洛伦兹电子理论保持了物理学基础中实物和以太的二元论,将以太视为类似于绝对空间的参照系,麦克斯韦方程只对常驻“以太”参照系才成立。如果确实如此,那么在相对“以太”参照系运动的实验参照系(比方说:地球),光沿不同方向就应以不同的速度传播。为了测出地球相对以太参照系的运动,实验精度必须达到很高的量级。到19世纪80年代,迈克耳孙和莫雷所作的实验第一次达到了这个精度,但得
2、到的结果仍然是否定的,即地球相对以太不运动。此后其他的一些实验亦得到同样的结果,于是以太进一步失去了作为绝对参照系的性质。这一结果使得相对性原理得到普遍承认,并被推广到整个物理学领域。可是,所有的检验“以太风”的实验都无一例外地否定了上述推断,其中最有名的是迈克尔逊莫雷实验,证明了相对于任何惯性系,光沿不同方向以相同的速度传播,这显然是对以太假说的沉重打击。这是导致经典物理发生严重危机的经验问题,它与黑体辐射问题一起,被开尔文称为是“悬浮在热和光动力理论上空的十九世纪的乌云”。 我国著名相对论物理学家胡宁(中科院理论物理研究所研究员、北京大学教授,中科院院士)在一篇纪念Einstein诞辰一百
3、周年的文章中写到:“迈克尔孙设计了测量地面在以太中的运动速度的实验,实验结果发现这个速度完全测不到,后来洛伦兹和斐兹杰惹根据以太论说明了为什么测量不出地面相对以太的速度。原因很简单:当仪器相对以太运动时,由于电磁作用的改变,沿着运动方向上的长度收缩了,长度的缩短恰好使得仪器相对于以太得速度不可能在干涉仪上显示出来。如果一个人真正理解了以太模型下的电磁规律,他就不会建议用迈克尔孙干涉仪来测量地面相对于以太的速度。总之,在迈克尔逊实验结果和以太模型之间没有出现任何矛盾。”胡宁在狭义相对论实验基础一书的序言中也指出:“初次学习狭义相对论的人,往往误认为迈克尔逊实验或“真空光速不变性”是狭义相对论的实
4、验基础。但是,在相对论出现以前,斐兹杰惹和索末菲已经在以太论的基础上对迈克尔逊实验的结果给出了解释。因此,迈克尔逊实验的零结果既可以用以太论来解释,也可以用相对论来解释,也就是说,它既不否定真空光速不变,也不肯定真空光速不变。所以,企图用迈克尔逊类型的实验来进一步更准确地验证真空光速不变将是没有意义的。(摘自张元仲狭义相对论实验基础北京:科学出版社,1979)洛伦兹为了在承认光速与参照系无关的条件下,拯救以太假设,便抛弃了空间间隔和时间间隔与参照系无关的绝对观念。在他看来,常驻以太参照系是基本参照系,在这个参照系中,时间是均匀流逝的,空间是均匀的,各向同性的。任何实际参照系都相对于这个基本参照
5、系运动着。它们具有下列性质:空间沿该参照系运动方向收缩,时钟速率变慢,具体变化公式就是引入收缩假设和地方时间概念: l=l0(1-v2/c2)1/2 , T=T0/(1-v2/c2)1/2,式中c为光速,v为运动参照系的速度;l0和l为沿实用参照系运动方向放置的尺分别在以太参照系和实用参照系中所测得的长度;T0与T为这两个参照系中分别测得的某两个事件之间的时间间隔。根据上面两式,可以导出任一事件在这两个参照系中的时空坐标之间的变换公式洛伦兹变换。这个结论与光速同参照系无关的实验结果相一致。如果要求质点力学定律相对于洛伦兹变换也不变,则牛顿动力学方程就非加以修改不可,这就是后来Einstein从
6、一个全新的观念出发完成的工作。洛伦兹以太论可以解释所有可观察的实验事实,这一点Einstein也是一直承认和肯定的。Einstein在狭义与广义相对论浅说一书中写道:“对于所有这些事实和实验的结果,除了迈克尔逊莫雷实验以外,洛伦兹根据下述假定都作出了解释。这个假定就是以太不参与与有重物体的运动,以太各个部分相互之间完全没有相对运动。这样以太看来好像就体现一个绝对静止的空间。但是洛伦兹的研究工作还取得了更多的成就。洛伦兹证明了,迈克尔逊莫雷实验所取得的结果至少与以太处于静止状态的学说不矛盾。”(摘自Einstein狭义与广义相对论浅说上海科学技术出版社M,1964.114).但是,在洛伦兹理论中
7、,以太除了荷载电磁振动之外,不再有任何其他的运动和变化,这样它几乎已退化为某种抽象的标志。除了作为电磁波的荷载物和绝对参照系,它已失去了所有其他具体生动的物理性质,这就又为它的衰落创造了条件。菲兹杰惹几乎与洛伦兹一起从迈克尔逊莫雷实验中提出了收缩假说,彭加勒则从同一个实验中得出相对性原理:我们没有任何方法区分静止还是匀速运动。新的相对性原理从根本上取消以太风,以及发现地球相对于以太的绝对速度的可能性。彭加勒在1898年时间的测量一文中,首先提出了光速在真空中不变的假设,认为这个公设从来也不能直接用经验来验证,它在利用光信号来定时的过程中具有约定的性质。到1905年,彭加勒详细讨论了利用光信号使
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 良心出品 良心 出品 狭义相对论 以太
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【1587****927】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【1587****927】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。