相对论基础 幻灯片.ppt

相对论基础 第1页，共68页，编辑于2022年，星期一广袤的星空，广袤的星空，神秘的宇宙，神秘的宇宙，多少遐想在科学面前成为现实多少遐想在科学面前成为现实第2页，共68页，编辑于2022年，星期一160018001700伽利略伽利略1564-1642物理学关键概念的发展1900力学力学热力学热力学电磁学电磁学牛顿牛顿1642-1722麦克斯韦麦克斯韦1831-1879以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到2020世纪初，已经取得了空世纪初，已经取得了空前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。第3页，共68页，编辑于2022年，星期一1900年元旦，英国物理学家年元旦，英国物理学家开尔文男爵开尔文男爵的新年祝词中宣称：的新年祝词中宣称：第二朵乌云第二朵乌云：黑体热辐射实验黑体热辐射实验第一朵乌云：第一朵乌云：迈克耳逊迈克耳逊-莫雷实验莫雷实验“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了”(Thebeautyandclearnessofthedynamicaltheory,whichassertsheatandlighttobemodesofmotion,isatpresentobscuredbytwoclouds.)“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了要做一些零碎的修补工作就行了”-导致了量子论革命的爆发导致了量子论革命的爆发-导致了相对论革命的爆发导致了相对论革命的爆发第4页，共68页，编辑于2022年，星期一160018001700伽利略伽利略1564-1642物理学关键概念的发展1900力学力学热力学热力学电磁学电磁学牛顿牛顿1642-1722麦克斯韦麦克斯韦1831-1879以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到2020世纪初，已经取得了空世纪初，已经取得了空前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电前的成就。人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。磁波（包括光波）的场物质运动规律。2000相对论相对论 量子力学量子力学爱因斯坦爱因斯坦1879-1955 相对论相对论与与量子力学量子力学的创立是的创立是20世纪最伟大的成就，世纪最伟大的成就，这两门学科构成了近代物理学的基础这两门学科构成了近代物理学的基础第5页，共68页，编辑于2022年，星期一包括两大部分：包括两大部分：狭义相对论（狭义相对论（Special Relativity 1905 Special Relativity 1905 年）：它研究年）：它研究高高速运动物体速运动物体在在惯性系惯性系中运动的规律以及物理量和物理规律中运动的规律以及物理量和物理规律在不同惯性系间的变换关系。狭义相对论揭示了在不同惯性系间的变换关系。狭义相对论揭示了时间、空时间、空间间与与运动运动的关系（的关系（局限在惯性参照系的理论局限在惯性参照系的理论）广义相对论（广义相对论（general relativitygeneral relativity）（）（1915 19161915 1916年）：它研究在年）：它研究在任意参考系任意参考系中物体运动的规律以及它们在中物体运动的规律以及它们在不同参考系之间变换的关系。广义相对论揭示了不同参考系之间变换的关系。广义相对论揭示了时间、空时间、空间间与与引力引力的关系（的关系（推广到一般参照系包括引力场在内的推广到一般参照系包括引力场在内的理论理论）。）。相对论相对论（TheoryofRelativity）AlbertEinstain(1879-1955)本课主要讨论狭义相对论，重点放在狭义相对论的时空观上。本课主要讨论狭义相对论，重点放在狭义相对论的时空观上。第6页，共68页，编辑于2022年，星期一第7页，共68页，编辑于2022年，星期一 第六章狭义相对论基础主要内容：主要内容：狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设 同时性的相对性同时性的相对性 洛仑兹变换式洛仑兹变换式 运动时钟变慢和长度缩短运动时钟变慢和长度缩短 洛仑兹速度变换洛仑兹速度变换 相对论质量和动量相对论质量和动量 相对论能量相对论能量 相对论力和加速度间关系相对论力和加速度间关系第8页，共68页，编辑于2022年，星期一在两个惯性系中考察同一物理事件在两个惯性系中考察同一物理事件一一.伽利略变换伽利略变换 (Galileantransformation)t 时刻，物体到达时刻，物体到达P点点设设:惯性系惯性系S y x oS r r相对相对S 运动的惯性系运动的惯性系4.1经典力学时空观经典力学时空观牛顿运动定律适用的参考系牛顿运动定律适用的参考系(匀速直线匀速直线)第9页，共68页，编辑于2022年，星期一正变换正变换正变换正变换逆变换逆变换逆变换逆变换正正变变换换逆逆变变换换都是惯性系都是惯性系是恒量是恒量坐坐标标变变换换速速度度变变换换与与加加速速度度变变换换该物体在两个惯性系中时空坐标间的变换关系为该物体在两个惯性系中时空坐标间的变换关系为（伽利略坐标变换）（伽利略坐标变换）第10页，共68页，编辑于2022年，星期一在两个惯性系中在两个惯性系中二二.伽利略相对性原理伽利略相对性原理 (Galilean principleofrelativity)在牛顿力学中：在牛顿力学中：宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同或或 牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变或或 牛顿力学规律是伽利略不变式牛顿力学规律是伽利略不变式如如:动量、能量守动量、能量守恒定律恒定律,等等 或或 牛顿力学规律对一切惯性系是等价的牛顿力学规律对一切惯性系是等价的质量质量与运动无关与运动无关力力与参考系无关与参考系无关第11页，共68页，编辑于2022年，星期一三三、经典力学的绝对时空观经典力学的绝对时空观 绝对空间：长度量度与参照系无关绝对空间：长度量度与参照系无关S系系S系系 时间和空间彼此独立时间和空间彼此独立-与参照系无关与参照系无关时空观时空观:有关时间和空间的物理性质的认识有关时间和空间的物理性质的认识.第12页，共68页，编辑于2022年，星期一-经典力学的绝对时空观经典力学的绝对时空观 绝对时间：时间量度与参照系无关绝对时间：时间量度与参照系无关 绝对质量：物体质量与参照系无关绝对质量：物体质量与参照系无关时间、长度、质量是绝对的时间、长度、质量是绝对的,同时性是绝对的；同时性是绝对的；第13页，共68页，编辑于2022年，星期一4.2狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设一一.伽利略变换的困难伽利略变换的困难1)电磁场方程组（电磁学规律）不服从伽利略变换电磁场方程组（电磁学规律）不服从伽利略变换静止电荷静止电荷静止电荷静止电荷库仑力库仑力S？第14页，共68页，编辑于2022年，星期一2)光速光速C C 迈克耳逊迈克耳逊-莫雷的莫雷的 0 0 结果结果“以太以太(ether)”-光的传播媒质是光的传播媒质是“以太以太”论的观点：论的观点：假设整个宇宙都充满着一种绝对静止的特殊假设整个宇宙都充满着一种绝对静止的特殊媒质媒质-“-“以太以太”。光波靠。光波靠“以太以太”传播，光相对于静止的传播，光相对于静止的“以太以太”，传播速度各向同性，恒为绝对速度，传播速度各向同性，恒为绝对速度为为C,“以太以太”是优于其它参考系的是优于其它参考系的绝对参考系。绝对参考系。光的波动说光的波动说“以太以太”为何物？为何物？地球相对地球相对“以太以太”的速度是多少？的速度是多少？迈克尔逊迈克尔逊-莫雷精密的光干涉实验莫雷精密的光干涉实验-“零零”结果结果光相对地球的速度又是多少？光相对地球的速度又是多少？第15页，共68页，编辑于2022年，星期一迈-莫实验若能用实验证明光波对地球的相对运动若能用实验证明光波对地球的相对运动符合符合上述规律，则地球对上述规律，则地球对“以太以太”的绝对运动将被的绝对运动将被证实，证实，“以太以太”观点成立。观点成立。若在地球上固定一光源若在地球上固定一光源S按按伽利略的速度合成法则，伽利略的速度合成法则，地球对以太的绝对运动地球对以太的绝对运动必满必满足：足：或以太系以太系以太风以太风迈克耳孙迈克耳孙莫雷实验莫雷实验（寻“以太”失败的著名实验）第16页，共68页，编辑于2022年，星期一续6假如存在假如存在“以太以太”，的的大小必定与传播方向有关。大小必定与传播方向有关。绕中心绕中心O O 转动干涉仪两转动干涉仪两臂光程差必改变，干臂光程差必改变，干涉条纹必有移动涉条纹必有移动。转过转过90，两臂取向两臂取向互换，光程差改变达互换，光程差改变达极大，条纹移动量达极大，条纹移动量达极大极大若若“以太以太”观点成立，观点成立，预期有预期有 0.4 0.4 根条纹移根条纹移动量动量实测实测结果结果 经过不同季节、不同时间的反复仔细观测记录，没有发现预期的经过不同季节、不同时间的反复仔细观测记录，没有发现预期的条纹移动。在历史上曾被称为有关寻找条纹移动。在历史上曾被称为有关寻找“以太以太”著名的著名的“零结果零结果”。迈克耳孙迈克耳孙莫雷实验莫雷实验（寻“以太”失败的著名实验）地球地球光光 对对 以以太太地地球球 对对 以以太太光光 对对 地地球球底盘镜镜玻片11m臂长臂长 l l=590 590 nm迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪观察记录干涉条纹相对速率地球地球光 对 以太地球 对 以太光 对 地球底盘镜镜玻片迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪观察记录干涉条纹相对速率第17页，共68页，编辑于2022年，星期一以太以太光光 对对 地球地球光光 对对 以太以太地球地球 对对 以太以太第18页，共68页，编辑于2022年，星期一伽利略变换伽利略变换如：牛顿定律如：牛顿定律力学规律力学规律在在 惯性系观察惯性系观察在在 惯性系观察惯性系观察在一切惯性系中，在一切惯性系中，力学规律相同。力学规律相同。称为称为伽利略相对性原理伽利略相对性原理电磁学规律电磁学规律若若 处有两个电荷处有两个电荷对对 惯性系，电荷间惯性系，电荷间的相互作用的相互作用 为静电力为静电力。对对 惯性系，是两个运惯性系，是两个运动电荷，还有磁力作用。动电荷，还有磁力作用。规律不相同规律不相同若若处有一光源，处有一光源，迎着迎着 发射光波发射光波对对光速光速对对光速光速无实验根据无实验根据谁是谁非难以判断谁是谁非难以判断第19页，共68页，编辑于2022年，星期一爱因斯坦的认为：爱因斯坦的认为：相信自然界有其内在的和谐规律。相信自然界有其内在的和谐规律。（必定存在和谐的力学和电磁学规律。）相信自然界存在普遍性的相对性原理。相信自然界存在普遍性的相对性原理。（必定存在更普遍的相对性原理，对和谐的力学和电磁学规律都适用。）相信复杂多变的自然界，存在某种重要的不变性。相信复杂多变的自然界，存在某种重要的不变性。第20页，共68页，编辑于2022年，星期一二二.爱因斯坦的狭义相对论基本假设爱因斯坦的狭义相对论基本假设1.一切物理规律在任何惯性系中形式相同一切物理规律在任何惯性系中形式相同2.光在真空中的速度与发射体的运动状态无关光在真空中的速度与发射体的运动状态无关 Einstein的相对性理论的相对性理论 是是 Newton 理论理论的发展的发展一切物理规律一切物理规律力学规律力学规律19051905年，爱因斯坦在年，爱因斯坦在论动体的电动力学论动体的电动力学中提出：中提出：光速不变原理光速不变原理-狭义相对论的相对性原理狭义相对论的相对性原理与观测者的运与观测者的运动状态也无关动状态也无关第21页，共68页，编辑于2022年，星期一 观念上的变革观念上的变革牛顿力学牛顿力学时间标度时间标度长度标度长度标度质量的测量质量的测量与参考系无关与参考系无关速度与参考系有关速度与参考系有关(相对性相对性)狭义相对狭义相对论力学论力学长度长度 时间时间 质量质量与参考系有关与参考系有关(相对性相对性)光速不变光速不变 说明说明u相对性原理从力学规律推广到一切物理规律相对性原理从力学规律推广到一切物理规律.u光速不变原理否定了经典力学的速度变换定理光速不变原理否定了经典力学的速度变换定理.u两条基本假设是整个狭义相对论的基础两条基本假设是整个狭义相对论的基础.与参考系无关与参考系无关与参考系有关与参考系有关第22页，共68页，编辑于2022年，星期一相对论问题包括两个方面：相对论问题包括两个方面：同一事件的两种不同形式所反映的物理规律相同，那么两种同一事件的两种不同形式所反映的物理规律相同，那么两种形式之间必定通过变换式相互转换。形式之间必定通过变换式相互转换。在基本观点明确的前提下，重要的是在基本观点明确的前提下，重要的是变换式！变换式！变换式与相应的相对性原理相对应。变换式与相应的相对性原理相对应。牛顿力学的相对性原理牛顿力学的相对性原理伽利略伽利略变换变换狭义相对论的相对性原理狭义相对论的相对性原理？变换变换1.1.物理规律与参考系无关物理规律与参考系无关相对性原理相对性原理2.在两个参考系中对同一事件的描述形式不同，在两个参考系中对同一事件的描述形式不同，3.之间存在一个变换关系之间存在一个变换关系变换式变换式第23页，共68页，编辑于2022年，星期一同时发出闪光同时发出闪光经一段时间经一段时间 光传到光传到 P P 点点一一.洛仑兹变换的导出洛仑兹变换的导出寻找寻找重合重合两个参考系中两个参考系中相应的坐标值相应的坐标值之间的关系之间的关系4.3洛仑兹变换洛仑兹变换(Lorentztransformation)第24页，共68页，编辑于2022年，星期一由光速不变原理：由光速不变原理：由惯性系相对运动的方向：由惯性系相对运动的方向：有有由于客观事实是确定的，有相对性原理：由于客观事实是确定的，有相对性原理：与与的关系是的关系是下面的任务是下面的任务是:根据上述四式根据上述四式,利用比较系数法利用比较系数法,确定系数确定系数第25页，共68页，编辑于2022年，星期一二二.结果结果坐标变换式坐标变换式22/1cuutxx-=222/1/cucuxtt-=正变换正变换第26页，共68页，编辑于2022年，星期一令令则则正变换正变换逆变换逆变换第27页，共68页，编辑于2022年，星期一正变换正变换伽利略变伽利略变 换换 D Dt在在s s系中，两个系中，两个钟来计时钟来计时第36页，共68页，编辑于2022年，星期一 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征 原时原时 固有时固有时 双生子效应双生子效应讨论讨论第37页，共68页，编辑于2022年，星期一二二.长度收缩长度收缩 (Lengthcontraction)对运动长度的测量问题对运动长度的测量问题怎么测？怎么测？同时测同时测1.1.原长原长棒静止时测得的它的长度棒静止时测得的它的长度,也称静长也称静长棒静止在棒静止在系中系中,静长静长棒以极高的速度相对棒以极高的速度相对S S系运动系运动,S,S系测得棒的长度值是什么呢？系测得棒的长度值是什么呢？?事件事件1 1：测棒的左端：测棒的左端事件事件2 2：测棒的右端：测棒的右端同时测的条件是必要的同时测的条件是必要的相应的时空坐标相应的时空坐标第38页，共68页，编辑于2022年，星期一事件事件1 1：测棒的左端：测棒的左端事件事件2 2：测棒的右端：测棒的右端2.2.原长最长原长最长 由洛仑兹变换由洛仑兹变换第39页，共68页，编辑于2022年，星期一 相对效应相对效应 纵向效应纵向效应 在低速下在低速下 伽利略变换伽利略变换 同时性的相对性的直接结果同时性的相对性的直接结果讨论讨论三三.时空不变量时空不变量空间间隔空间间隔洛仑兹不变量洛仑兹不变量第40页，共68页，编辑于2022年，星期一6 6 相对论速度变换相对论速度变换由洛仑兹由洛仑兹坐标变换坐标变换上面两式之比上面两式之比定义定义第41页，共68页，编辑于2022年，星期一由洛仑兹变换知由洛仑兹变换知由上两式得由上两式得同样得同样得第42页，共68页，编辑于2022年，星期一洛仑兹速度变换式洛仑兹速度变换式逆变换逆变换正变换正变换第43页，共68页，编辑于2022年，星期一例：设想一飞船以例：设想一飞船以0.800.80c 的速度在地球上空飞行，的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体 相对飞船速度为相对飞船速度为0.900.90c 。问：从地面上看，物体速度多大？问：从地面上看，物体速度多大？解：解：选飞船参考系为选飞船参考系为系系地面参考系为地面参考系为系系第44页，共68页，编辑于2022年，星期一 狭义相对论动力学基础狭义相对论动力学基础高速运动时动力学概念如何？高速运动时动力学概念如何？基本出发点：基本出发点：基本规律在洛仑兹变换下形式不变；基本规律在洛仑兹变换下形式不变；低速时回到牛力低速时回到牛力第45页，共68页，编辑于2022年，星期一77相对论的质量和动量相对论的质量和动量一一.质量和动量质量和动量1.1.力与动量力与动量状态量状态量合理合理合理合理持续作用持续作用持续持续但但的上限是的上限是c随速率增大而增大随速率增大而增大要求要求牛顿力学牛顿力学绝绝对质量对质量速度应无限增大速度应无限增大?矛盾出现矛盾出现!问题出在哪里问题出在哪里?如何解决如何解决?第46页，共68页，编辑于2022年，星期一已得已得:讨论讨论 合理性合理性 最终由实验证明最终由实验证明 由于空间的各向同性由于空间的各向同性 与速度方向无关与速度方向无关 00 分析：分析：圆周运动圆周运动实验验证实验验证与与关系的理论基础关系的理论基础19081908年德国布歇勒做出了质量与速度的关系年德国布歇勒做出了质量与速度的关系有力地支持了相对论有力地支持了相对论第50页，共68页，编辑于2022年，星期一8 8 相对论能量相对论能量一一.相对论动能相对论动能由由当外力对物体做功时当外力对物体做功时,物体动能的增量等物体动能的增量等于合外力对它所做的功。于合外力对它所做的功。动能定理动能定理在相对论力学中，仍然是成立的！在相对论力学中，仍然是成立的！设质点从设质点从静止静止开始，通过外力作用距离开始，通过外力作用距离L，使动，使动能增加，速度达到能增加，速度达到。第51页，共68页，编辑于2022年，星期一讨论讨论合理否？合理否？损失的能量转换成静能损失的能量转换成静能第54页，共68页，编辑于2022年，星期一三三.相对论的相对论的动量动量和和能量能量的关系的关系由由两边平方得两边平方得光子光子又又静质量静质量与标志能与标志能量的量的相对论质量相对论质量的的区别区别!第55页，共68页，编辑于2022年，星期一*9 9 相对论动量能量变换相对论动量能量变换？用类比方法推导用类比方法推导 由由E PE P关系关系即即说明说明是洛仑兹不变量是洛仑兹不变量第56页，共68页，编辑于2022年，星期一 由由E PE P关系关系是洛仑兹不变量是洛仑兹不变量 由时空变换由时空变换是洛仑兹不变量是洛仑兹不变量对比相应的量对比相应的量即即等等类比类比洛仑兹坐标洛仑兹坐标变换变换得出得出动量动量能量能量变换变换第57页，共68页，编辑于2022年，星期一等等类比类比第58页，共68页，编辑于2022年，星期一本章小结第59页，共68页，编辑于2022年，星期一基本概念基本概念1、同时性的相对性 2、时间膨胀 3、运动尺缩短 4、时空间隔 5、相对论质量 6、相对论动量 7、相对论动能 8、相对论质能关系 9、相对论动量能量关系式 第60页，共68页，编辑于2022年，星期一基本规律基本规律1 1、伽利略坐标变换式、伽利略坐标变换式 ,伽利略速度变换式伽利略速度变换式 2 2、狭义相对论基本原理狭义相对论基本原理爱因斯坦相对性原理爱因斯坦相对性原理物理规律对所有惯性系都相同。物理规律对所有惯性系都相同。光速不变原理光速不变原理 任何惯性系中，真空中光的速率都为任何惯性系中，真空中光的速率都为 c c 。3 3、洛仑兹变换、洛仑兹变换 坐标变换式 速度变换式第61页，共68页，编辑于2022年，星期一三、基本方法三、基本方法确定事件、明确时空坐标；确定事件、明确时空坐标；分析已知和未知条件；分析已知和未知条件；正确使用洛仑兹坐标变换和速度变换。正确使用洛仑兹坐标变换和速度变换。第62页，共68页，编辑于2022年，星期一本章作业本章作业:(339页)1,2,4,5,6,11,16第63页，共68页，编辑于2022年，星期一19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但也隐含着巨大危机。海世纪理论物理学达到了巅峰状态，但也隐含着巨大危机。海王星的发现显示出牛顿力学的理论威力，电磁学与力学的统一王星的发现显示出牛顿力学的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂的建筑体系和动人心弦的美丽庙堂”。人们心目中，物理学已。人们心目中，物理学已经达到了近乎完美的程度。德国著名物理学家普朗克年轻时曾经达到了近乎完美的程度。德国著名物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师说：向他的老师表示要献身于理论物理学，老师说：“年轻人，物年轻人，物理学是一门已完成的科学，不会再有多大发展，将一生献给这理学是一门已完成的科学，不会再有多大发展，将一生献给这门学科，太可惜了。门学科，太可惜了。”爱因斯坦似乎就是将构建崭新物理学大厦的人。爱因斯坦坚信爱因斯坦似乎就是将构建崭新物理学大厦的人。爱因斯坦坚信电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝电磁理论是完全正确的，但是有一个问题使他不安，这就是绝对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证对参照系以太的存在。他阅读了许多著作发现，所有人试图证明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了明以太存在的试验都是失败的。经过研究爱因斯坦发现，除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在电磁理论中没有作为绝对参照系和电磁场的荷载物外，以太在电磁理论中没有实际意义。于是他想到：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场实际意义。于是他想到：以太绝对参照系是必要的吗？电磁场一定要有荷载物吗？一定要有荷载物吗？第64页，共68页，编辑于2022年，星期一爱因斯坦喜欢哲学，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理爱因斯坦喜欢哲学，他相信世界的统一性和逻辑的一致性。相对性原理在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，这两个理论体系在在力学中被广泛证明，但在电动力学中却无法成立，这两个理论体系在逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对性原理应普遍成逻辑上的不一致，爱因斯坦提出了怀疑。他认为，相对性原理应普遍成立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具同样的形式，但在这里出现了立，因此电磁理论对于各个惯性系应该具同样的形式，但在这里出现了光速的问题。光速是不变的量还是可变的量？成为相对性原理是否普遍光速的问题。光速是不变的量还是可变的量？成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。爱因斯坦经过反复思考，终于想清楚一件事：时间没成立的首要问题。爱因斯坦经过反复思考，终于想清楚一件事：时间没有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了有绝对的定义，时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。人们面前。第65页，共68页，编辑于2022年，星期一1905年年6月月30日，德国日，德国物理学年鉴物理学年鉴接受了爱因斯坦的论文接受了爱因斯坦的论文论论动体的电动力学动体的电动力学，在同年，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本义相对论的第一篇文章，它包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。狭义相对论所根据的是两条原理：内容。狭义相对论所根据的是两条原理：相对性原理和光速不变原相对性原理和光速不变原理。理。爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。他大大发爱因斯坦解决问题的出发点，是他坚信相对性原理。他大大发展了相对性原理，他认为，根本不存在绝对静止的空间，同样不存展了相对性原理，他认为，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。的。对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标对于任何一个参照系和坐标系，都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所系的空间和时间。对于一切惯性系，运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理表达的物理规律，它们的形式都是相同的，这就是相对性原理，严格，严格地说是狭义的相对性原理。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动地说是狭义的相对性原理。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的力学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。第66页，共68页，编辑于2022年，星期一1905年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并未年，爱因斯坦发表了关于狭义相对论的第一篇文章后，并未立即引起很大反响。但是德国物理学权威普朗克注意到了他的文立即引起很大反响。但是德国物理学权威普朗克注意到了他的文章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，在普朗克的推动章，认为爱因斯坦的工作可以与哥白尼相媲美，在普朗克的推动下，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了下，相对论很快成为人们研究和讨论的课题，爱因斯坦也受到了学术界的注意。学术界的注意。1907年，爱因斯坦提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲年，爱因斯坦提交了那篇著名的论文申请联邦工业大学的编外讲师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯师职位，但得到的答复是论文无法理解。虽然在德国物理学界爱因斯坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名坦已经很有名气，但在瑞士，他却得不到一个大学的教职，许多有名望的人为他鸣不平，望的人为他鸣不平，1908年，爱因斯坦终于得到编外讲师的职位，年，爱因斯坦终于得到编外讲师的职位，并在第二年当上了副教授。并在第二年当上了副教授。1912年，爱因斯坦当上了教授，年，爱因斯坦当上了教授，1913年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大年，应普朗克之邀担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。学教授。第67页，共68页，编辑于2022年，星期一一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一”，“按照我的看法，按照我的看法，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深入地他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。进入了人类思想基本要领的结构中。”第68页，共68页，编辑于2022年，星期一