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第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介,第四節(jié) 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介,復(fù) 習(xí),一、狹義相對(duì)論的兩點(diǎn)假設(shè)： 1、狹義相對(duì)性原理 在不同的慣性參考系，一切物理規(guī)律都是相同的 2、光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的，光速與光源、觀(guān)察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。,二、由狹義相對(duì)論推出的幾個(gè)結(jié)論 1、“同時(shí)”的相對(duì)性 2、動(dòng)尺變短 3、動(dòng)鐘變慢 4、速度變換公式,5、相對(duì)論質(zhì)量 6、質(zhì)能方程,閱讀思考題,1、狹義相對(duì)論遇到哪兩個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題？ 2、廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理是什么？ 與狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)有什么不同？ 3、根據(jù)廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理可以導(dǎo)出那些重要結(jié)論？,一、超越狹義相對(duì)論的思考,愛(ài)因斯坦思考狹義相對(duì)論無(wú)法解決的兩個(gè)問(wèn)題： 1、引力問(wèn)題 萬(wàn)有引力定律無(wú)法納入狹義相對(duì)論的理論框架； 2、非慣性系問(wèn)題， 狹義相對(duì)論只適用于慣性系，為什么慣性系具有這樣的地位？狹義相對(duì)論無(wú)法解釋,二、廣義相對(duì)性原理和等效原理,1、廣義相對(duì)性原理： 在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。,伽利略相對(duì)性原理 力學(xué)規(guī)律在任何慣性系都是相同的,,愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)性原理(1905年) 在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都有是相同的；,愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論原理（1916年） 在任何參考系中(包括非慣系）所有的物理規(guī)律都是相同的，稱(chēng)為廣義相對(duì)性原理。,,,邏輯形式逐漸簡(jiǎn)約,2、等效原理： 一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)。,如果飛船做勻加速運(yùn)動(dòng)，在光向右傳播的同時(shí)，飛的速度也在不斷增大，因此船上觀(guān)察者記錄下的光的徑跡是一條拋物線(xiàn)。,三、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論,1、物質(zhì)的引力使光線(xiàn)發(fā)生彎曲,如果飛船做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，船上觀(guān)察者記錄下的光的徑跡是一條直線(xiàn)（虛線(xiàn)）,飛船外觀(guān)察者看到這束光是直線(xiàn)傳播的（水平向右）,,,通常物體的引力場(chǎng)都太弱，20世紀(jì)只能觀(guān)測(cè)到太陽(yáng)引力場(chǎng)引起的光線(xiàn)彎曲．,太陽(yáng),,,,,,,由于太陽(yáng)引力場(chǎng)的作用，我們有可能觀(guān)測(cè)到太陽(yáng)后面的恒星，最好的觀(guān)測(cè)時(shí)間是發(fā)生日全食的時(shí)候．,1919年5月29日，發(fā)生日全食，英國(guó)考察隊(duì)分赴幾內(nèi)亞灣和巴西進(jìn)行觀(guān)測(cè)，證實(shí)了愛(ài)因斯坦的預(yù)言，這是對(duì)廣義相對(duì)論的最早證實(shí)．,,,,,透鏡效應(yīng),星球的強(qiáng)引力場(chǎng)能使背后傳來(lái)的光線(xiàn)匯聚，這種現(xiàn)象叫做引力透鏡效應(yīng)．,星體,,,,星體,,,,無(wú)法觀(guān)測(cè),黑洞,宇宙中很可能存在黑洞，它不輻射電磁波，因此無(wú)法直接觀(guān)測(cè)，但是它的巨大質(zhì)量和極小的體積使其附近產(chǎn)生極強(qiáng)的引力場(chǎng)，引力透鏡是探索黑洞的途徑之一．,2、引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別．,,,,對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)，除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置外，各點(diǎn)都在做加速運(yùn)動(dòng)，越是靠近邊緣，加速度越大，方向指向盤(pán)心．,地面上看到：越是靠近邊緣，速度越大．根據(jù)狹義相對(duì)論，靠近邊緣部位的時(shí)間進(jìn)程較慢．,圓盤(pán)上的人認(rèn)為：盤(pán)上存在引力場(chǎng)，方向由盤(pán)心指向邊緣，靠近邊緣的位置引力勢(shì)較低，得出：引力勢(shì)較低的位置，時(shí)間進(jìn)程比較慢．,,各類(lèi)星體對(duì)比,宇宙中有一類(lèi)恒星，體積很小，質(zhì)量卻很大，叫做矮星，引力勢(shì)比地球低的多，矮星表面的時(shí)間進(jìn)程比較慢，哪里的發(fā)光的頻率比同種的原子在地球上發(fā)光頻率低，看起來(lái)偏紅，這個(gè)現(xiàn)象叫做引力紅移．,3、引力紅移,由于物質(zhì)的存在，實(shí)際空間并不是均勻的，空間發(fā)生了“彎曲”：,,,狹義、廣義相對(duì)論比較,狹義相對(duì)論,廣義相對(duì)論,不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的,任何參考系（包括非慣性系）中物理規(guī)律都是相同的,真空中的光速在不同慣性參考系中都是相等的,一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià),,,,更進(jìn)一步,等效原理,光速恒定,愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理,廣義相對(duì)性原理,,,,,,對(duì)于時(shí)空觀(guān)的認(rèn)識(shí),物質(zhì)本身的存在決定時(shí)空的性質(zhì),時(shí)空性質(zhì)和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān),狹義相對(duì)論,廣義相對(duì)論,慣性系平權(quán),所有參考系平權(quán),,時(shí)空觀(guān),光速恒定,,等效原理,,,課題研究,題目： （一）愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn) （二）方興未艾的宇宙學(xué) （三）有趣的相對(duì)論佯謬 （四）黑洞的研究愛(ài)因斯坦與狹義相對(duì)論的建立. 組織： 小組（2-3人） 方案： 利用圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)資源寫(xiě)一篇愛(ài)因斯坦與狹義相對(duì)論建立的科普小文章. 要求： 文章的時(shí)間脈絡(luò)清晰，無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤.,