相对论基础知识入门

相对论基本概念牛顿虚空：一无所有的空间。

爱因斯坦公理：一无所有的空间不存在。

根据爱因斯坦公理理想物质空间：充满无限小连续物质的空间。

物质空间：连续的物质占据的空间。

上面两个概念也叫物质空间概念。

空气：对人而言，空气是人类生存其中的物质空间。

几个常见的物质空间水：对鱼而言，水是鱼生存其中的物质空间。

真空：对恒星而言，真空是恒星运动其中的物质空间。

真空：真空的空间物质是指存在于真空中的所有物质，包括已知的微子、光子、宇宙射线、引力场等。

绝对空间：指自然界中存在的绝对静止的空间。

（相对论证实其不存在）马赫原理：虚空中一无所有，包括引力场，物质在虚空中没有惯性，任何外力都能使粒子运动速度加速到无限快。

逻辑起点集=初始概念集+公理集公理理论=逻辑起点集+推论集惯性定律：也称牛顿第一定律，任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

数学公式表示为：，其中为合力，v为速度，t为时间。

数学公式表示为：其中为合力，v为速度，t为时间。

惯性系：惯性定律（牛顿第一定律）成立的参照系叫做惯性系，又称惯性坐标系。

（在相对论中，修正为麦克斯韦方程组和相对论力学在其中成立）。

如果S为一惯性系，则任何对于S作等速直线运动的参考系S'都是惯性系；而对于S作加速运动的参照系则是非惯性参考系（非惯性系）。

非惯性系：对惯性参考系作加速运动或转动的参考系，简称非惯性系。

参照系:又称参照物，指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。

参考坐标系: 指为了用数值表达一个物体的位置而在参考体上设置的坐标系。

狭义相对性原理：在任何惯性系中物理定律具有相同的表达形式。

狭义相对论：爱因斯坦将这个狭义相对性原理与光速不变原理相结合，创建了狭义相对论。

引力：是指物质与物质之间的作用。

引力场是这种作用的结果。

而这样的结果就如同一种空间性质。

正是由于这种空间性质，才使得物质具有惯性。

而且这种惯性的大小只与物质的质量大小有关。

相对论初步知识相对论是本世纪物理学的最伟大的成就之一，它标志着物理学的重大发展，使一些物理学的基本概念发生了深刻的变革。

狭义相对论提出了新的时空观，建立了高速运动物体的力学规律，揭露了质量和能量的内在联系，构成了近代物理学的两大支柱之一。

§ 1 狭义相对论基本原理 1、伽利略相对性原理1632年，伽利略发表了《关于两种世界体系的对话》一书，作出了如下概述： 相对任何惯性系，力学规律都具有相同的形式，换言之，在描述力学的规律上，一切惯性系都是等价的。

这一原理称为伽利略相对性原理，或经典力学的相对性系原理。

其中“惯性系”是指凡是牛顿运动定律成立的参照系。

2、狭义相对论的基本原理19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁理论，又称麦克斯韦电磁场方程组。

麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时已知的电磁现象，而且预言了电磁波的存在，确认光是波长较短的电磁波，电磁波在真空中的传播速度为一常数，秒米/100.38⨯=c ，并很快为实验所证实。

从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的速度无关。

如果光波也和声波一样，是靠一种媒质（以太）传播的，那么光速相对于绝对静止的以太就应该是不变的。

科学家们为了寻找以太做了大量的实验，其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。

这个实验不但没能证明以太的存在，相反却宣判了以太的死刑，证明光速相对于地球是各向同性的。

但是这却与经典的运动学理论相矛盾。

爱因斯坦分析了物理学的发展，特别是电磁理论，摆脱了绝对时空观的束缚，科学地提出了两条假设，作为狭义相对论的两条基本原理：（1）狭义相对论的相对性原理在所有的惯性系中，物理定律都具有相同的表达形式。

这条原理是力学相对性原理的推广，它不仅适用于力学定律，乃至适合电磁学，光学等所有物理定律。

狭义相对论的相对性原理表明物理学定律与惯性参照系的选择无关，或者说一切惯性系都是等价的，人们不论在哪个惯性系中做实验，都不能确定该惯性系是静止的，还是在作匀速直线运动。

专题十八相对论基础
相对论是现代物理学中非常重要的一个分支，它有助于解释宇宙中各种现象，尤其是重力和运动的现象。

相对论基本概念源于于爱因斯坦（Albert Einstein），他发现了一些关于时间和空间的关系，即任何物体以宇宙膨胀的加速速度移动，都会受到时空的变换，这个变换被称为弯曲现象。

爱因斯坦的相对论的基本思想是物理运动的空间是形变的，可以因为重力和其他力的作用而发生变化，这种变化是时空曲面的一般化，而物体的受力情况取决于这些曲面的结构。

这种变形是由时空的弯曲来解释的，它赋予物体相对性，从而在重力场中有游离性。

物理量的形变不仅仅涉及力学，也会影响物理量，特别是时间、频率以及其他大多数物理量。

这种形变可以通过相对论来计算，即通过引入一个框架（可以是洛伦兹空间、黑洞曲线或扭曲空间），来解
释物体在重力场中的运动。

另一方面，相对论解释了宇宙中发现的多种现象，比如太阳系的形成、特洛伊木马的运动、时空的非均匀性以及宇宙的不断膨胀等等。

这些现象分别受到宇宙两个不同的维度（空间和时间）的影响，而相对论正是描述这些现象的理论。

相对论为现代物理学和宇宙学留下了非常重要的结果，它为宇宙中的现象提供了一种新的的解释。

爱因斯坦的相对论的基本思想改变了宇宙的认知，而这种新的认知改变又对我们的思考方式和日常生活有深远的影响，从而使得现代物理学更加完整。

高中相对论知识点
以下是 8 条关于高中相对论知识点：
1. 时间膨胀可神奇啦，就好比你坐了一趟高速飞行的飞船，等你回来，地球上的时间都过去好多了呢！比如说，和你一起长大的伙伴都变老了，而你却还很年轻，这多不可思议呀！
2. 空间收缩也是很有趣的哦，想象一下一根长长的尺子，当它运动起来时居然会变短，就像被施了魔法一样！比如一辆快速行驶的汽车，在我们眼中它的长度好像都变了呢！
3. 质能方程呀，那可是相当厉害！质量和能量竟然可以相互转化，这就好像你的努力和收获一样，努力能转化成满满的收获呀！不就像原子弹爆炸，释放出巨大的能量是从质量转化来的吗！
4. 同时的相对性可太有意思啦！在一个人眼里同时发生的事情，在另一个运动的人看来可就不是同时的了。

这好比两个人看一场比赛，一个觉得是同时进球，另一个却觉得有先后呢！
5. 相对论速度叠加也超酷的好不好！两个比较快的速度叠加起来可不是简单的相加，这就像把你的快乐和朋友的快乐加在一起，会产生更奇妙的效果呢！比如说两个高速运动的物体，它们的相对速度可不能按常规想哦！
6. 光的不变性简直太奇妙啦！无论你怎么运动，光的速度始终不变，这就如同你心中坚定的信念，不管遇到啥都不会改变呀！难道不是吗，就像无论你跑得多快，光还是那么快地前进！
7. 相对论中的长度收缩好玩极了！明明很长的东西，因为运动起来就变短了，这像不像是会变魔术呀！好比一根长长的棍子在高速运动时，从旁边看就好像缩短了呢！
8. 狭义相对论的这些知识点真的是让人大开眼界呀！它们让我们看到了一个和平时完全不一样的世界，就像打开了一扇通往神奇世界的门，难道不值得我们好好去研究和探索吗？
观点结论：高中相对论知识点真的非常神奇和有趣，能让我们对世界有更深的认识和理解，值得我们深入学习和探讨。

相对论基础知识入门
相对论是现代物理学中的一门基础科学，它是描述物体在高速运动和强引力场中的行为的理论。

相对论的基础知识包括以下几个方面： 1. 时空的相对性：相对论认为，空间和时间是相对的，不同的
观察者会有不同的时间和空间观测值。

2. 光速不变原理：相对论认为光速是不变的，不受观察者的运
动状态影响。

3. 相对论性能量：相对论认为，物体的质量和能量之间存在着
等效关系，即著名的E=mc^2公式。

4. 相对论性运动：相对论认为，物体在高速运动中会发生长度
缩短和时间膨胀的现象。

5. 引力的相对论描述：相对论认为，引力是由物体在时空中弯
曲造成的，弯曲的程度取决于物体的质量和能量。

掌握这些基础知识，可以帮助我们更好地理解相对论的概念和应用。

同时，相对论的研究也对我们认识宇宙的结构和演化过程有着重要的贡献。

- 1 -。

相对论是物理学中的一个基本理论，它涉及到时间和空间的相对性。

零基础读懂相对论可能需要一些背景知识和理解，以下是一些建议：
1. 学习基础物理学知识：在阅读相对论之前，需要先学习一些基础物理学知识，包括力学、电磁学、光学等。

这些知识将有助于理解相对论中的概念和原理。

2. 了解历史背景：了解相对论的历史背景和发现过程，可以帮助理解其背后的思想和动机。

3. 掌握数学工具：相对论涉及到一些高级数学概念和技巧，如微分方程、张量分析等。

掌握这些数学工具将有助于更好地理解和应用相对论。

4. 阅读权威教材：选择一本权威的相对论教材，并按照其章节顺序进行阅读。

注意理解每个概念和原理的含义和意义，并尝试自己总结和归纳。

5. 参与讨论和交流：与其他对相对论感兴趣的人进行讨论和交流，可以加深对相对论的理解和认识。

6. 实践应用：尝试将相对论中的一些概念和原理应用到实际生活中，
例如解释一些自然现象、计算一些物理量等。

这将有助于巩固对相对论的理解和记忆。

需要注意的是，相对论是一个深奥而复杂的理论，需要花费一定的时间和精力来学习和理解。

同时，每个人的学习能力和理解力都有所不同，因此需要根据自己的情况进行适当的学习和调整。

3．相对论时空
3.1 时间量度的相对性：
t
都变漫了。
0
1 u / c
2
2
运动的钟变慢运动参照系中所有物理过程的节奏 3.2 长度量度的相对性
l l0 1 u / c
2
2
运动的尺变短运动参照系中所有物体沿运动方向 的尺度缩短了。
3.3 “同时”的相对性
在一个参照系中测得同时发生的两个事件，在
( 1
2
x ( x ' ut ') y y' z z ' 2 t (t ' ux '/ c )
2
1 u / c
)
2.2 洛伦兹速度变换
vx u v u x vx x 2 v 2 1 vx u / c 1 v u / c x vy v y v v y y 2 2 (1 v u / c ) (1 vxu / c ) x vz v z v v z z 2 2 (1 vxu / c ) (1 v xu / c )
相对论基础内容小结
1.狭义相对论的基本假设
1.1 光速不变假设 在所有的惯性系中,真空中的光速恒为c ，与光 源或观察者的运动无关。 1.2 相对性原理：
一切物理定律在所有的惯性系中都等效。
——物理定律的数学表达式在所有的惯性系中具有 相同的形式。
2.洛伦兹坐标变换
2.1 洛伦兹坐标变换来自 x ' ( x ut ) y' y z ' z 2 t ' (t ux / c )
4.2 相对论的动量

第十五章相对论简介15. 1 相对论的诞生一、经典的相对性原理1.惯性系与非惯性系(1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。

地面参考系是惯性系,相对于它做匀速运动的汽车、轮船作为参考系也是惯性系。

(2)非惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中不成立,这个参考系就叫非惯性系。

我们坐在加速的车厢里,以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动,根据牛顿运动定律,房屋、树木应该受到不为零的合力作用,但事实上房屋、树木所受的合力为零,也就是牛顿运动定律不成立。

这里加速的车厢就是非惯性系,也就是说在非惯性系中力学规律不相同。

2.伽利略相对性原理表述1:力学规律在任何惯性系中都是相同的。

表述2:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。

表述3:任何惯性参考系都是平权的。

二、相对性原理与电磁规律1.相对性原理与电磁规律之间的矛盾(1)麦克斯韦的电磁理论得出的电磁波的速度不涉及参考系,也就是说在不同的参考系中光速不变。

(2)根据相对性原理,在不同的参考系中观测到的光速应与参考系有关。

在经典力学中如果某一惯性系相对另一个惯性系的速度为v,在此惯性系中有一物体速度为c，那么,此物体相对于另一惯性系的速度是 c+ v吗?根据伽利略相对性原理,答案是肯定的。

实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．2.迈克耳孙一莫雷实验(1)实验装置如图所示(2)实验内容:转动干涉仪,在水平面内不同方向进行光的干涉实验,干涉条纹并没有预期移动。

(3)实验结论:光沿任何方向传播时,相对于地球的速度相同。

可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.任何参照系中测得的光在真空的速率都应该是3×108m/s。

3.伽利略相对性原理和爱因斯坦相对性原理的区别：(1)伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵循同样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性参考系都是等价、平权的,所以无法借助力学的手段确定惯性系自身的运动状态。

相对论的基本原理及应用相对论是物理学的重要分支，是由爱因斯坦提出的一种描述物质和能量的理论。

相对论的核心概念是空间和时间的相对性，它对牛顿力学提出了挑战，并在现代科学中扮演着重要的角色。

本文将介绍相对论的基本原理，并探讨其在现实世界中的应用。

一、狭义相对论狭义相对论是相对论的基础，它主要研究相对运动的物体在相对惯性参考系下的物理规律。

相对论的核心观点是光速不变原理，即光在真空中的速度是恒定不变的。

基于这一观点，相对论提出了时间的相对性和长度的收缩效应。

狭义相对论的公式包括洛伦兹变换和质能方程，它们在高速运动的物体以及微观领域的粒子物理学中具有广泛的应用。

二、广义相对论广义相对论是相对论的拓展，它主要研究物质和能量与时空的相互作用关系。

广义相对论的核心概念是引力的等效原理，即加速度和引力场之间不存在本质区别。

根据这一原理，相对论提出了时空弯曲的概念，并由爱因斯坦场方程给出了描述引力的数学表达式。

广义相对论的成果包括引力透镜效应、黑洞论、宇宙膨胀等。

现代天体物理学和宇宙学的研究常常基于广义相对论的框架。

三、相对论与实际应用1. 卫星导航系统：全球定位系统（GPS）是相对论的实际应用之一。

由于地球上的卫星相对于地面观测站具有高速运动，必须考虑相对论修正才能准确计算信号的传播时间和位置信息。

如果不考虑相对论效应，GPS的定位精度将大幅下降。

2. 粒子加速器：粒子加速器是研究微观世界的重要工具，其中的粒子以极高的速度运动。

在这种情况下，相对论效应变得显著，需要使用相对论的数学框架来描述粒子的行为，如粒子在加速器中的运动轨迹、撞击效应等。

3. 导航系统的时钟校正：相对论还用于导航系统的时钟校正。

由于物体在高速运动中时钟会发生变化，而导航系统需要准确的时间同步来进行定位计算。

因此，相对论提供了对卫星时钟进行校正的方案，确保导航系统的精度和可靠性。

4. 太空探索与引力波探测：相对论对于太空探索和引力波探测也有着重要的应用。

相对论基本公式
相对论的基本公式包括：
1. 相对速度公式：△v=v1-v2/√(1-v1v2/c^2)，其中v1和v2是两个物体的速度，△v是它们之间的速度差，c是光速。

2. 相对长度公式：L=Lo √(1-v^2/c^2)，其中Lo是物体静止时的长度，L
是物体的运动时的长度，v是物体速度，c是光速。

这个公式表明，速度越大，物体长度越压缩。

3. 相对质量公式：M=Mo/√(1-v^2/c^2)，其中Mo是物体静止时的质量，M是物体的运动时的质量，v是物体速度，c是光速。

4. 相对时间公式：t=to √(1-v^2/c^2)，其中to是物体静止时的时间流逝
的快慢，t是物体的运动时的时间流逝快慢，v是物体速度，c是光速。

这个公式表明，速度越大，物体时间走得越慢。

当物体以光速运动，物体的时间就不再流逝，从而时间停止。

这些公式都与光速有关，表明光速在相对论中是一个恒定的、不变的速度上限。

这些公式适用于任何惯性参考系，是狭义相对论的基本原理。

/ / y y / z z t t /
/ D / / / B 0 / / / B E / t / / / D / H J 0 / t
爱因斯坦相对性原理是牛顿相对性原理的推广。 在促使爱因斯坦提出这一原理的过程中， 当时有关“光速”的测量起到了特别重要的作用。
☆
☆ 二 光速不变原理 1 Michelson-Morlay 实验（1881–1887） 当时认为光在“以太”（ether）中以速度c传播 。 设“以太”相对太阳静止。
B
L2
N 0.40
但实验值为 N 0，这表明： 光速与参考系无关。
“双星观测”、“同步加速器”、“恒星光行差” 等实验事实均说明：“光速与参考系无关”
☆ 爱因斯坦对 麦克尔逊－莫雷实验 的评价： “ 还在学生时代，我就在想这个问题了。 我知道迈克耳逊实验的奇怪结果。我很快得 出结论：如果我们承认麦克尔逊的零结果是 事实，那么地球相对以太运动的想法就是错 误的。这是引导我走向狭义相对论的最早的 想法。”
a a x / / a a a y a y / a z a z
/ x
y K y K
u
r
O
r
P
(x/ , y/ , z / , t / )
z
R ut i
z
O
x x
力和惯性质量 与参照系无关
/ F F / m m
K
K
/
F m a
z
牛顿力学规律
R ut i
z
O
x x
（包括动量守恒定律、机械能守恒定律等） 在伽利略变换下形式不变（协变、对称）。

初步的相对论概念和内容相对论是物理学的重要分支，由爱因斯坦于20世纪初提出，对于我们理解宇宙的本质和物质的行为有着深远而广泛的影响。

相对论的理论基础是“相对性原理”，即物理定律在任何惯性参考系中都应该成立。

相对论在时空观、质能关系、引力等方面提出了革命性的观点，对整个物理学体系产生了深刻的影响。

相对论的初步概念主要包括以下几个方面：1. 狭义相对论（Special relativity）：狭义相对论主要研究物体在相对静止或匀速直线运动的惯性参考系中的物理现象。

狭义相对论的核心概念是光速不变原理，即光在真空中的速度是恒定不变的。

根据光速不变原理，爱因斯坦提出了时间相对论、长度收缩效应和质能关系等重要概念。

时间相对论表明时间的流逝与观察者的运动状态有关，速度越快的物体，时间流逝越慢。

长度收缩效应指物体在相对静止参考系和相对运动参考系之间的长度会发生变化。

质能关系E=mc²则表明能量和质量之间存在等效性，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。

2. 洛伦兹变换（Lorentz transformation）：洛伦兹变换是狭义相对论中的数学表示方法，描述了不同惯性参考系之间的时空关系。

洛伦兹变换包括时间变换和空间变换两个部分。

时间变换即时间的流逝与观察者的运动状态有关，根据洛伦兹变换的公式可以计算不同参考系中的时间间隔。

空间变换则描述了长度收缩效应，根据洛伦兹变换的公式可以计算不同参考系中的物体长度。

3. 相对论力学：相对论力学是相对论与经典力学的结合体，能够描述物体在高速运动或引力场中的运动行为。

相对论力学中的关键概念是四维时空和自由下落，即物体在自由下落时会沿着弯曲的时空轨迹运动。

根据相对论力学的原理，引力场是由质量和能量引起的时空弯曲，物体受到引力作用时会沿着曲率最小的轨道运动。

4. 广义相对论（General relativity）：广义相对论是相对论的拓展和推广，对于引力场的描述更为精确和完善。

高二物理《相对论简介》知识点学习相对论分为广义相对论和狭义相对论，高二物理相对论简介知识点介绍了在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的精彩内容，赶紧收藏了!1、惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。

相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。

相对于一个惯性系做变速运动的另一个参考系是非惯性系，在非惯性系中牛顿运动定律不成立。

2、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。

3、狭义相对性原理：一切物理定律在任何惯性系中都是相同的。

4、广义相对性原理：物理规律在任何参考系中都是相同的。

5、经典速度变换公式(是矢量式)6、狭义相对论的两个基本假设：(1)狭义相对性原理，如3所述;(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。

7、广义相对论的两条基本原理：(1)广义相对性原理(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。

8、由狭义相对论推出的六个重要结论(所有结论都已经完全得到证实)：(1)“同时”是相对的。

(2)长度是相对的。

(3)时间是相对的。

(4)质量是相对的。

(静质量)是在相对被测物静止的参考系中所测得的质量(动质量)是在相对被测物以速运动的参考系中所测得的质量。

(5)相对论速度变换公式(6)相对论质能关系公式：9、由广义相对论得出的几个结论：(1)物质的引力场使光线弯曲。

如远处的星光经过太阳附近时发生偏折。

(2)物质的引力场使时间变慢。

如引力红移：同种原子在强引力场中发光的频率比在较小引力场中发光的频率低。

10、根据经典相对性原理：在一个惯性系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。

11、狭义相对论指出：光速C是自然界中速度的极限。

12、根据广义相对论：一个参考系内部的任何物理过程都不能告诉我们，该参考系是在做加速运动，还是停留在一个引力场中。

13、经典的物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的(与物体的运动状态无关)，空间与时间之间也是没有联系的。

(5)一切惯性系中的加速度相等。
在经典力学中，质量是绝对的（与时间无关）， 加速度也与惯性系的选取无关。因此牛顿运动定律 在一切惯性系中均成立。
从经典力学到狭义相对论
伽利略相对性原理 实验表明，对于任何惯性参考系，牛顿运动定律都是成立的。 而不适用牛顿运动定律的参考系则叫非惯性系。 伽利略(对于一个封闭的船舱内所发生的现象，曾生动地描绘道： “船以任何速度前进，只要船的运动是匀速的，也不忽左忽右 地摆动，在船舱内你从一切现象中观察不出丝毫的改变，也无 法从其中任何一个现象来确定船是在运动还是在停着不动。即 使船运动得相当快. 在跳跃时你也将和以前一样。在船上跳过相同的距离，你跳向 船尾也不会比跳向船头来得远，虽然你跳在空中时，脚下的船 底板向着你跳的相反方向移动。当你把不论什么东西扔给你的 同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面， 你也并不须要用更多的力。水滴将像先前一样滴进下面的罐子， 一滴也不会滴向船尾。蝴蝶和苍蝇将继续随便到处飞行，它们 决不会向船尾集中。如果点香冒烟，则将看到烟象一朵朵云一 样向上升起，不会向任何一边移动。”
在K 系 x2 -x1 1m
o
o
x
x
z
z
1m这个长度在各个惯性系中都是一样的。
时间是绝对的
空间是绝对的
(3)认为质量是绝对的。 例如：牛顿第二定律表述为
dP dv F m dt dt （这里将m看成是不变的）
(4)坐标、速度变换满足伽利略变换关系。
vx v x u （即v P对K v P对K v K 对K）
天 航设地球为K系，飞船A为K′系。由 已知条件可知K′系相对K系是速度为 U = 2.5×108 m/s B K′ v 飞船B 在K系中的速度为 K ux v x = 2.0×108 m/s A

4.4 狭义相对论的时空观
一、同时的相对性
爱因斯坦认为：凡是与时间有关的一切判 断，总是和“同时”这个概念相联系的。
按相对论的观点，在某个惯性系中同时发 生的两个事件, 在另一相对其运动的惯性系中， 并不一定同时发生。 这一结论叫做同时性的相对性。
1、“同时”的定义 设A、B两处发生两个事件，在事件发生的同时，发出两光 信号，若在A、B的中心点同时收到两光信号，则A、B两事件是 同时发生的。
根据洛仑兹变换
ux t1 2 c t1 1 2
t t 2 t1
0
ux 2 t2 c t2 2 1 t1 0 t2 1 2 1 2
1、 >1 , >0，表示时间膨胀了，或说明运动着的“钟”要 比静止的“钟”慢些，简称“动钟变慢” 。 ＞ 1 ，有时称 它为时间延缓因子，这种效应是相对的。 2、 对于一个物理过程，在某惯性系中发生在同一地点，相对静 止的惯性系中测量到的过程时间间隔，称为该过程的固有时 间。
x x0 1
在其他方向上依然是 y=y0 z=z0
③ 如果把运动的长棒本身看成参照系，则“动尺缩短”效应， 说明空间是物质的属性，空间的性质与物质的运动状况有关；
④ 之所以会出现这种“动尺缩短效应”，关键仍然是光速不变 引起的同时的相对性问题，因为在 S＇中看，S系的测量动作不 是同时的，故有
u
三、时间间隔的相对性
设在S’系同一地点发生了两个事件，这两个事件的时空坐标 是(x1’,t1’), (x2’,t2’)
0 t2 t1
这个时间即为本征时间， 即相对于事件为静止的观察者所记录的时间。 在S系中，这两事件的时空坐标分别是(x1,t1)，(x2,t2) ， 显然x1≠x2，t1和t2是S系中两个同步时钟（两校准的钟）上 的读数。

《相对论初步》知识清单一、相对论的诞生背景在 19 世纪末，经典物理学已经取得了巨大的成功，似乎能够解释自然界中的几乎所有现象。

然而，在面对一些新的实验结果和观测现象时，经典物理学却遇到了严重的困难。

其中一个重要的问题是关于光速的测量。

麦克斯韦的电磁理论预言，电磁波在真空中的传播速度是一个恒定的值，约为 3×10⁸米/秒。

但按照经典力学的速度叠加原理，如果光源在运动，那么观测者所测量到的光速应该会发生变化。

然而，大量的实验结果却表明，无论光源和观测者如何运动，所测量到的光速始终保持不变。

另一个问题是关于黑体辐射。

经典物理学无法准确解释黑体辐射的能量分布规律，这被称为“紫外灾难”。

正是在这样的背景下，爱因斯坦提出了相对论，对经典物理学进行了革命性的变革。

二、狭义相对论的基本原理狭义相对论基于两个基本原理：1、相对性原理物理规律在所有惯性参考系中都是相同的。

这意味着，无论我们处于哪个匀速直线运动的参考系中，通过实验所观察到的物理现象和所遵循的物理规律都应该是一致的。

2、光速不变原理真空中的光速在任何惯性参考系中都是恒定不变的，与光源和观测者的相对运动无关。

三、时间膨胀根据狭义相对论，当一个物体以接近光速的速度运动时，相对于静止的观测者，运动物体上的时间会变慢，这种现象被称为时间膨胀。

假设一个静止的时钟所记录的时间间隔为Δt₀（称为固有时间），而对于一个以速度 v 运动的时钟，观测者所测量到的时间间隔为Δt，则它们之间的关系可以用以下公式表示：Δt ＝Δt₀／√（1 v²/c²)其中，c 是真空中的光速。

当 v 接近 c 时，分母趋近于 0，Δt 会变得非常大，即时间膨胀效应越明显。

例如，在宇宙射线中，一些高速运动的粒子的寿命会因为时间膨胀而显著延长。

四、长度收缩当物体以接近光速的速度运动时，其长度在运动方向上会发生收缩，这被称为长度收缩。

假设一个静止物体在其运动方向上的长度为L₀（称为固有长度），对于一个以速度 v 运动的物体，观测者所测量到的长度 L 可以用以下公式表示：L ＝ L₀ × √（1 v²/c²)同样，当 v 接近 c 时，长度收缩效应越显著。

学习相对论是一个比较抽象的课题，需要具备较好的数学基础和物理基础，并且要具有较强的理解能力和抽象思维能力。

如果你想从零学相对论，可以采取以下几个步骤：
1、学习数学基础：相对论是建立在高等数学的基础上的，所以你需要先学习高等数学的基础知识，包括微积分、线性代数、多项式理论等。

2、学习物理基础：相对论是物理学的一个分支，所以你需要学习基本的物理知识，包括力学、电磁学、热力学等。

3、学习相对论的基本概念：学习相对论的基本概念，包括光速的常数性、时间和距离的变化、重力的影响等。

4、学习相对论的基本方程：学习相对论的基本方程，包括广义相对论方程、引力场方程等。

5、练习相对论的应用：练习相对论的应用，通过解决实际问题来提高对相对论的理解能力。

通过不断学习和练习，你可以逐步掌握相对论的基本知识和方法，并能在实际应用中运用相对论的知识。