关于狭义相对论的几个结论
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狭义相对论理论有哪些结论?
1、第一,世界上没有绝对参考系,一切都是相对的。
比如站在赤道地面上不动,那是相对地球赤道表面而言,相对站在南北极点上的观察者,在绕着其转圈。
相对太阳而言,在绕地轴转圈同时绕太阳转圈,相对银河系中心来说,运动就更复杂了。
2、第二:能量=质量X真空光速的平方。
详细解读
m是“静质量”,c是‘真空光速’,E是能量。
“静质量”不为零的物体最高速度不超过“真空光速”,因为能量不能无限大。
而静质量为0的物体,本身就是真空光速。
许多反相对论的爱好者,根本不知道这个公式里严格描述,包括m是静质量,不是“质量”两者差很远。
c不是光速,而是真空光速,于是许多人在叫嚷光速不变是错误的,完全不去理解c的含义。
狭义相对论的主要结论狭义相对论的主要结论有运动学方面的三个:1即同时的相对性;2运动的物体长度缩短,3运动的钟变慢。
此外还有质能关系,质速关系等。
理解同时相对性时要注意,只有不同地点的两个事件才存在同时的相对性(即一个参照系中看起来同时,另外一个参照系中不同时),同一地点的两个事件,其同时是绝对的。
理解尺缩效应时要注意以下几点:一是在同一参照系内部不能发现尺缩效应,只有在两个运动参照系之间才会有这种效应;二是这种缩短只发生在运动方向,在垂直于运动方向上没有这种效应。
三是收缩的量与运动的尺(或物体)相对于这个参照系的速度有关,在不同的惯性系中可以不同。
四是这种缩短效应只有当物体的速度接近光速时才会显著,当速度远小于光速时可以忽略不计。
五是这种收缩效应也是相对的,两个彼此作相对运动的惯性系之间彼此看对方的尺都是收缩的,而且收缩的量是相同的。
理解钟慢效应时与尺缩效应基本相似,也要注意下面几点:一是同一参照系内部不能发现钟慢效应,只有彼此作相对运动的参照系之间才有这样的效应。
二是不同的参照系中的观察者所测得的这种延缓效应是不同的,延缓的多少与相对速度有关。
三是这种延缓效应只有当速度接近光速时才比较显著,当物体的速度远小于光速时延缓效应可以忽略。
四是对于两个彼此作相对运动的参照系中的观察者来说,他们彼此所测得的延缓是相同的。
五是这种延缓效应并不是观察的结果,不是一种视觉上的错觉而是实际测量的结果。
并且这种延缓不仅仅是运动参照系中的钟而是指运动参照系中的任何事物的任何过程都延缓了。
质能关系表明了能量和质量的相当性或等价性。
一定质量的物体蕴含着一定的能量。
通过质量亏损可以把凝聚在物体内部的能量释放出来。
质能关系还表明了表面上静止的物体其内部蕴含着剧烈的运动。
质速关系则表明了表征物质多少或惯性大小的质量和运动之间的关系,质量会随速度的增大而增大,同时也说明了静止质量不为零的物体其运动速度不可能达到光速,光速是一切物体的运动速度或信号的实际传播速度的极限。
第3节 狭义相对论的其他结论
相对论速度变换公式:能试着进行运算,不必记忆
u = 21c
v u v u '++' 相对论质量:最好记住
m =20)(1c
v m - 质能方程:必须记住
E = mc 2
P116:思考与讨论
静止时质量是1 kg 的物体,以10 m/s 的速度运动,它具有的动能是多少?与这个动能相对应,它的质量增加了多少?
按照运动物体的质量与速度的关系式(2),这个物体的质量增加了多少?
学过《物理选修3-5》第十九章后就会发现,这个关系使我们看到了蕴藏在原子核中的巨大能量。
P116第1第2两题
1. 两个电子相向运动,每个电子对于实验室的速度都是5
4c ,它们的相对速度是多少?在实验室中观测,每个电子的质量是多少?……
2. 上题中,在实验室观测,两个电子的总动能是多少?以一个电子为参考系,两个电子的总动能又是多少?计算时由电子运动时的能量减去静止时的能量就得到电子的动能。
物理学的研究常常要利用高速粒子的相互撞击……为使相互碰撞的粒子达到一定的相对速度,同时加速两束粒子,使它们迎头相撞,这样所需的能量要比只加速一束粒子,用它去轰击静止靶所需的能量少,因而在技术上容易实现。
由于这个原因,有时候人们使用粒子对撞机,而不用普通加速器。
――情感态度价值观的教育
相对论以深奥难懂著称。
其实,以少数不深奥、不难懂的原理为基础,经过可信的逻辑推理,你会看到,那些神奇的结论竟是十分自然的!
知识可以在人生的任何阶段学习,观念只能在一定的年龄建立。
关于狭义相对论的重要结论Benjamin Peng 20200123狭义相对论已经深入物理学,任何轻描淡写都不能彻底解决狭义相对论对物理学的影响、对人们观念的影响。
1.狭义相对论的矛盾与不相融性再次审视狭义相对论包含的多条内容,可以发现每条内容都与经典物理学、数学或哲学原理不相融。
(1)光速相对性狭义相对论中的光速不变原理与经典物理学的“光速不具有相对性”并不等价。
前者抛弃了光需要传播介质;后者正是基于光需要传播介质。
前者认为光属于物质的范畴;后者认为光属于波的范畴。
前者的洛伦兹变换无形之中将光相对于观测者的速度作为“光速”;后者仍然遵从了波速的定义。
前者先将光速相对化(相对于观测者的速度)然后再将光速用假设原理的方法将其绝对化,这就产生了矛盾,也是其他后续矛盾、佯谬、悖论产生的根源;后者遵从光在介质中的传播速度不变。
狭义相对论的“光速不变”假设本质上是将任何一个参考系定义为电磁波所在介质的参考系,这个电磁波所在介质的参考系就是以太参考系,这又回到了经典物理学的惯性参考系。
狭义相对论在形式上企图抛弃电磁波传播介质,实质上却依赖于电磁波传播介质。
(2)相对性原理狭义相对性原理本质上描述的是物理规律的一致性原理。
在衡量电磁理论中麦克斯韦方程是否满足物理规律的一致性时,却用是否满足伽利略相对性来代替了是否满足物理规律的一致性。
这种替代是不等价的。
(3)协变性狭义相对论虽然没有明确表述物理方程在各个参考系之间变换时应具有相同的形式,但本质上肯定了物理方程的协变性。
从数学上可以证明,线性方程对非线性变换不具有协变性;非线性方程对线性变换也不具有协变性。
狭义相对论盲目的强调协变性是不符合数学规律的。
(4)电磁理论的相对性问题狭义相对论解决了电磁理论在相对时空中的相对性问题,却依然没有解决电磁理论对伽利略变换的相对性问题,这一问题仍然存在。
(5)电磁波传播介质狭义相对论中,抛弃电磁波的传播介质将导致电荷的电磁辐射悖论。
关于狭义相对论的几个结论
北京航空航天大学,程浩
摘要:本文深刻揭示了动量和质量、能量的关系,可作为质能方程的补充和拓展.
关键字:相对论,动量,能量
正文
结论一.
⎰⎰=m
m p tdt du uc 002 (1)
推导:根据420222c m p c E +=及2mc E =得()2220
2p c m m =-即⎰⎰=m m p
tdt du uc 00222两边约去2即得上式.
结论二.
dm dp p mc E ==2
(2) 推导:()22202p c m m =-两边对m 求导得dm
dp p mc 222=两边约去2即得. 结论三.
dv
d E p γγ3= (3) 推导:
dv d E dv d d d E dv d E dv c v d c m c
v v m p γγγγγγγ3022202201111=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=
结论四.
dv dE p 21γ=
(4) 推导:由dv
d E p γγ3=及0E E γ=得 dv dE dv dE E E dv dE E E E dv E E d E E E dv d E p 22200230030311γγγ===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛== 结论五.
dv dp c E 22γ= (5)
推导:由2201c v m m -=得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2202
21m m c v 两边对m 求导得320222m m c dm dv v =进而有v m c m dm dv 32
2
0=,结合dm dp p E =,有 dv dp c dv dp m c m dv dp v m c m p dm dv dv dp p dm dp p E 22222
03220γ===== 结论六.
E
p c dp dE 2= (6)
推导:(4)式和(5)式相除即可得到.
结论七.我们可从(4)式反推回2mc E =.
推导:由2201c v m m -=得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2202
21m m c v 两边对v 求导得dv dm m m c v 320222=进而有2203c
m v m dv dm =,结合dv dE p 21γ=,于是 dm
dE c p dm dE c m v m dv dm dm dE dv dE p 22203222111====γγγ 从dm
dE c p p 2=得2c dm dE =故2mc E = 结束语
(1)-(6)式深刻揭示了动量和质量、能量的关系,故可作为质能方程2mc E =的补充和拓展,具有一定的意义.其中(4)式和(5)式具有很高的对称性,在反映物理本质的同时也体现了物理的美.(6)式将(4)式和(5)式完美地统一起来,让人感觉美不胜收,而且正如质量和能量以光速c 联系,能量和动量也以光速c 联系了起来,实在是妙不可言(笔者在推得此式时也不由得拍案叫绝)。
参考文献
无。