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第二節(jié)時空相對性 在經典物理家的頭腦中 如果兩個事件在一個參考系中看來是同時的 在另一個參考系中看來也一定是同時的 但是如果接受愛因斯坦的兩個假設 我們會得出 同時是相對的 這樣一個結論 一 同時 的相對性 車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達前后車廂的先后是不一樣的 車上的觀察者認為光同時到達車廂的前后兩壁站臺上的觀察者認為光先到車廂后壁后到前壁 結論 1 對于運動的火車上同時發(fā)生的兩個事件 對于地面就不是同時的關鍵 在各個參考系中光速都為c2 地面上同時發(fā)生的兩個事件 對于運動的火車也不是同時的關鍵 相對運動 課本p108思考與討論 二 長度的相對性 v 車上的人看到的車廂的長度 車外的人看到的車廂的長度 注意 長度縮短效應只發(fā)生在相對運動的方向上如上例中的x軸方向上 在y軸方向上無長度縮短效應 動尺變短 空間收縮效應 結論一條沿自身長度方向運動的桿 其長度總比桿靜止時的長度小 斐克小伙劍術精 出刺迅捷如流星 由于空間收縮性 長劍變成小鐵釘 三 時間間隔的相對性 在站臺上看運動火車上的鐘 在火車上看運動站臺上的鐘 高速運行的列車上 由車廂底部發(fā)出的閃光 對于車上的人來說 閃光是在豎直方向反射的 而車廂外的人認為被接收的反射光是沿斜線傳播的 由光速不變原理便得到不同的時間間隔 對于車廂內的人 對于車廂外的人 h 相對速度與動鐘延緩效應 1s v 米 秒 0 1c 3 1070 5c0 8c0 9c0 99c0 999c0 9998c t 秒 1 011 151 672 297 122 450 四 時空相對性的實驗驗證 根據(jù)相對論 時間在運動中會進行的比較緩慢 也就是說 在空間中高速移動的時鐘 比固定于地面上的時鐘走得慢 1971年 科學家將銫原子鐘放在噴氣式飛機中作環(huán)球飛行 然后與地面的基準鐘對照 實驗結果與理論預言符合的很好 這是相對論的第一次宏觀驗證 早在1941年 科學家通過對宇宙線的觀測證實了相對論的結論 美國科學家羅西和霍爾在不同高度統(tǒng)計了宇宙線中 子的數(shù)量 結果與相對論預言完全一致 當兩個參考系的相對速度可與光速相比時 時間與空間的相對性才比較明顯 狹義相對論的結論已經完全得到證實 實際上它已經成為微觀粒子研究的基礎之一 牛頓物理學的絕對時空觀 物理學的空間與時間是絕對分離沒有聯(lián)系的 脫離物質而單獨存在 與物質的運動無關 而相對論認為 有物質才有時間和空間 空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關 人類對于空間 時間更進一步的認識而形成的新的時空觀 是建立在新的實驗事實和相關結論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎
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