狹義相對論的兩個原理和兩個條件

狹義相對論的兩個原理和兩個條件狹義相對論的兩條基本原理是什么?狹義相對論的兩條基本原理是狹義相對性原理和光速不變原理。1、狹義相對性原理一切物理定律（除引力外的力學(xué)定律、電磁學(xué)定律以及其他相互作用的動力學(xué)定律）在所有慣性系中均有效；或者說，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛倫茲變換下保持形式不變。不同時間進(jìn)行的實驗給出了同樣的物理定律，這正是相對性原理的實驗基礎(chǔ)。2、光速不變原理光在真空中總是以確定的速度c傳播，速度的大小同光源的運動狀態(tài)無關(guān)。在真空中的各個方向上，光信號傳播速度（即單向光速）的大小均相同（即光速各向同性）。光速同光源的運動狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無關(guān)。這個原理同經(jīng)典力學(xué)不相容。有了這個原理，才能夠準(zhǔn)確地定義不同地點的同時性。愛因斯坦狹義相對論的兩個基本原理愛因斯坦狹義相對論是一種物理學(xué)理論，用于解釋物質(zhì)和能量如何在宇宙中運動。它是愛因斯坦在20世紀(jì)初期提出的，并成為現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)之一。狹義相對論的兩個基本原理是：基本不變性原理：所有的觀察者，無論他們的相對運動如何，都應(yīng)該觀察到光的速度是相同的。這意味著，對于不同的觀察者來說，光的速度是不受他們的速度的影響的。引力與加速度的等價原理：所有的質(zhì)體都應(yīng)該受到相同的引力作用。這意味著，無論質(zhì)體處在什么加速度環(huán)境中，它們都應(yīng)該表現(xiàn)出相同的運動規(guī)律。例如，在地球表面上落下的兩個質(zhì)體，不論它們的質(zhì)量和形狀如何，都應(yīng)該以相同的加速度掉落。這兩個原理都是愛因斯坦狹義相對論的核心部分，并且在現(xiàn)代物理學(xué)中被廣泛使用。它們提供了一種更加精確的方法來解釋宇宙中的自然現(xiàn)象，并為我們對宇宙的理解提供了基礎(chǔ)。一、狹義相對論的兩個基本假設(shè)1、狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。

2、光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。

二、廣義相對論：

1、廣義相對性原理和等效原理

①廣義相對性原理：在任何參考性中，物理規(guī)律都是相同的；

②等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。

2、廣義相對論的幾個結(jié)論

①物質(zhì)的引力使光線發(fā)生彎曲；

②引力場的存在使得空間不同位置的時間進(jìn)程出現(xiàn)差別；

③引力紅移。

三、相對性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。

四、時間和空間的相對性：

1、“同時”的相對性；

2、長度的相對性：，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?。?/p>

3、時間間隔的相對性：。時間延緩效應(yīng)：在靜止系中，同一地點發(fā)生的兩事件的時間間隔稱為固有時間，即τ。相對于物理事件運動的慣性系中測得兩事件的時間間隔比固有時間長。

五、狹義相對論的其他結(jié)論：

1、相對論速度：車對地的速度為v，人對車得速度為u'，地面上的人看到車上人相對地面的速度為。

2、相對論質(zhì)量：物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間的關(guān)系：。

3、相對論能量——質(zhì)能方程：。如何通俗理解狹義相對論的兩個基本原理？有關(guān)“場”的理論，之所以在20世紀(jì)被人們廣泛接受并得到迅速發(fā)展，完全是因為麥克斯韋電磁場理論經(jīng)受住了各種考驗，立住了腳。麥克斯韋而當(dāng)電磁場理論受到伽利略相對性原理的挑戰(zhàn)險些崩潰時，正是愛因斯坦的相對論使之化險為夷。因為相對論，電磁場理論不僅能夠成立，而且還能描述高速運動現(xiàn)象。所以我們在討論場時，不能忽視狹義相對論的兩個基本原理。創(chuàng)立狹義相對論的背景人們從傳統(tǒng)的時間、空間和運動的觀念出發(fā)，看到電磁現(xiàn)象是不服從伽利略相對性原理的（牛頓力學(xué)的核心雖然是絕對時空觀，但牛頓依然承認(rèn)伽利略的相對性原理，因為牛頓認(rèn)為絕對時空觀說的是空間本身，并不指個體的運動）。確切地說，麥克斯韋方程組是不滿足伽利略不變性的。于是人們引進(jìn)超物質(zhì)的“以太”作為絕對運動的標(biāo)準(zhǔn)（當(dāng)時，人們認(rèn)為牛頓的絕對時空觀不應(yīng)僅指空間本身，還應(yīng)包括個體的運動，宇宙中是不存在相對性原理的）。然而，當(dāng)人們設(shè)法測量地球相對以太的運動速度時（這個測量就是著名的邁克耳遜-莫雷的“以太漂移”實驗），卻得到相互矛盾的結(jié)果。這些結(jié)果與傳統(tǒng)觀念尖銳對立，各種調(diào)和這些矛盾的企圖都?xì)w于失敗。這就使人們想到，在力學(xué)實驗中無法觀察到的絕對坐標(biāo)，在電磁試驗中也是無法觀察到的。德國物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦首先認(rèn)識到這一點。年輕的愛因斯坦他認(rèn)為應(yīng)該徹底放棄以太假說以及隨之而來的絕對靜止和絕對運動的觀點，重新回到相對性原理。他認(rèn)為電磁現(xiàn)象和力學(xué)現(xiàn)象一樣服從相對性原理，對電磁現(xiàn)象而言，只是體現(xiàn)力學(xué)相對性原理的伽利略變換必須修改，而代替它的是承認(rèn)光速不變的洛倫茲變換，這是因為麥克斯韋方程組服從相對性原理的先決條件乃是光速不變。換句話說，在麥克斯韋方程組中，光速與光的傳播方向無關(guān)?？墒前凑找蕴碚搧砜?，在地球上的電磁現(xiàn)象滿足麥克斯韋方程租這個事實，表明地球相對以太的運動速度很小，否則就能看到地球上的光速與光的前進(jìn)方向有關(guān)的事實。19世紀(jì)末的人認(rèn)為，在相對以太高速運動的坐標(biāo)系中，電磁場方程遠(yuǎn)比麥克斯韋方程復(fù)雜。這種看法表明，在地球上觀察到光速與前進(jìn)方向無關(guān)，只是由于地球相對以太運動的速度很小這個偶然性導(dǎo)致的。而愛因斯坦則認(rèn)為，不論在實驗室還是在太陽系，光速在任意方向上都等于C，這不是一個偶然現(xiàn)象。1905年，愛因斯坦發(fā)表了相對論的第一篇論文《論運動物體的動力學(xué)》，否定了以太假說，提出了狹義相對論的兩個基本原理：狹義相對論的兩個基本原理一，光速不變原理：真空中的光速在各個慣性系中都等于C。二，相對性原理：所有物理學(xué)規(guī)律的形式，在相對做勻速直線運動的慣性系中是相同的。這兩個原理是互相獨立的，光速不變原理是相對性原理的先決條件。在光速不變原理的基礎(chǔ)上，愛因斯坦定義了“同時”這個概念，并且給它一個精確的測量上的意義。比如說，空間有兩件事“同時”分別在A、B兩點發(fā)生，究竟怎樣具體地用觀察手段來證明它們是“同時”的呢？一個最精密的方法使用光來測量?？梢栽贏B的中點放置兩個反射鏡和一個望遠(yuǎn)鏡，使A、B兩點射來的光線重合的進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡里。當(dāng)A、B兩處的兩個事件“同時”發(fā)生時，可以從望遠(yuǎn)鏡里看到兩個事件的重疊景象，這樣就可確定它們是否真的“同時”。其根據(jù)是在慣性系中光的前進(jìn)速度恒定不變，而且與傳播方向無關(guān)的原理。這樣定義的“同時”的概念，就只具有相對的意義。正如愛因斯坦在論文中指出的那樣：“我們不能給予同時性這個概念以任何絕對的意義；兩個事件從一個坐標(biāo)系看來是同時的，而從另一個相對這個坐標(biāo)系運動著的坐標(biāo)系來看，它們就不能再被認(rèn)為是同時的事件了?！庇捎诮?jīng)典的時空觀是建立在絕對時間的基礎(chǔ)之上的，這一基礎(chǔ)的破壞便導(dǎo)致許多日常時空觀的破壞。例如運動長度的收縮。當(dāng)一根棍子在運動的時候，測量其長度就必須小心，一定要同時測量棍子兩端的坐標(biāo)，兩端坐標(biāo)的差值才是棍子的長度。由于“同時”是相對的，這樣測出的運動長度在不同的慣性系中就不相同。一根做勻速直線運動的棍長取決于它相對于參考系的速度，在相對運動的方向上會按由洛倫茲變換公式確定的比例縮短。這種收縮是一種運動學(xué)效應(yīng)，即它是由于被測量物體相對觀察者的運動狀態(tài)不同而導(dǎo)致的。同樣的運動學(xué)效應(yīng)還有運動時鐘的變慢。一個相對于參考系勻速運動的鐘，比這個鐘相對靜止時要走得慢一些，其變慢的比例也是由洛倫茲變換公式確定的。從收縮比例很容易看出，在棍子或時鐘的速度接近于光速的極端情況下，收縮比例會變得無窮大，棍子的長度會縮到幾近于零，時鐘會變得像停住了一樣；如果速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，那么棍子幾乎不收縮，時鐘也幾乎不變慢。因此，我們?nèi)粘Ｊ澜绲奈镔|(zhì)運動一般都顯示不出這種相對論效應(yīng)?？梢?，經(jīng)典的時空觀念，只是客觀世界的近似描寫。相對論時空觀最基本的特點，就是通過光的傳播把時間、空間和運動聯(lián)系起來，從而解釋了時空的基本屬性。兩種時空觀對洛倫茲變換的不同解讀經(jīng)典力學(xué)中兩個慣性系之間的時空坐標(biāo)是通過伽利略變換來聯(lián)系的，力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下形式不變。相應(yīng)地在相對論時空觀念里，不同慣性系之間關(guān)于時間與空間坐標(biāo)的關(guān)系是由洛倫茲變換來描寫。在低速近似的情況下，洛倫茲變換能還原為伽利略變換。有趣的是，洛倫茲變換首先是由