相对论基础

此篇导图依据伽利略相对性原理经典力学时空观，狭义相对论原则洛伦兹变换，相对论速度变换，狭义相对论的时空观，狭义相对论动力学基础来阐述相对论

相对论基础

• 伽利略相对性原理 经典力学时空观
  • 伽利略相对性原理
    • • 坐标变换式
      • 速度变换式
      • 加速度变换式
    • 对于任何一个惯性参考系，任何力学规律都是等价的
    • 力学现象对于一切惯性参考系，规律相同
    • 在惯性参考系内通过一切力学实验都不能判定该惯性参考系是静止还是匀速直线运动
    • 坐标、速度、轨道具有相对性，与参考系选择有关；质量、时间、长度、加速度、力等是绝对的。时间和空间是绝对的，与参考系选择无关。
• 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换
  • 狭义相对论基本原理
    • 在所有惯性系中，物理定律的表达形式都相同。
  • 光速不变原理
    • 在所有惯性系中，真空中的光速具有相同的量值 c。
  • 洛伦兹变换
    • 洛伦兹坐标变换式
      • 逆变换
• 相对论速度变换
  • 速度定义
  • 对坐标、时间变换微分
  • 速度变换及其逆变换
• 狭义相对论动力学基础
  • 相对论质量
    • • 当物体以速度 v 运动时,物体的质量 m 不再是常量;由于空间各向同性,设质量 m 只依赖于速度 v 的大小而与它的方向无关，即
  • 相对论动量
  • 相对论力学的基本方程
  • 相对论质量和能量的关系
    • 相对论动能定理
    • 相对论总能量
• 狭义相对论的时空观
  • 同时的相对性
    • 在牛顿力学中，时间是绝对的。两事件在惯性系K中观察是同时发生的，那么在另一惯性系K'中观察也是同时发生的。爱因斯坦相对论则认为，这两个事件在惯性系K中观察是同时的，而在惯性系K'中观察一般来说不再是同时的了。这就是狭义相对论的同时相对性。
    • 有因果律联系的两事件的时序不会颠倒。
    • 时间延缓
      • 固有时
      • 运动时
      • 运动是相对的。在地面上的人看宇宙飞船里的钟慢了，而宇宙飞船里的宇航员看地面上的钟也比自己的慢。
    • • 结论：
  • 长度收缩
    • K系中杆的长度是
    • K'系中杆的长度是
    • 利用洛伦兹变换
    • • 尺缩效应只在相对运动方向上发生
• 相对性与绝对性
  • 经典时空观
    • 空间是绝对的，时间是绝对的，空间、时间和物质运动三者没有联系。
  • 相对论时空观
    • 时间、空间有着密切联系，时间、空间与物质 运动是不可分割的。
    • 不同惯性系各有自己的时间坐标，并相互发现 对方的钟走慢了。
    • 不同惯性系各有自己的空间坐标，并相互发现 对方的“尺”缩短了。
    • 作相对运动的两个惯性系中所测得的运动物体 的速度，不仅在相对运动的方向上的分量不同， 而且在垂直于相对运动方向上的分量也不同。
    • 光在任何惯性系中传播速度都等于 c ，并且是 任何物体运动速度的最高极限。
    • 在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一惯 性系中可能是不同时的。