狭义相对论基本原理

狭义相对论基本原理

狭义相对性原理：
一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律，这正是相对性原理的实验基础。
光速不变原理：
光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性）。
光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。这个原理同经典力学不相容。有了这个原理，才能够准确地定义不同地点的同时性。



扩展资料：
狭义相对论的建立，对物理学起了巨大的推动作用，并且深入到量子力学的范围，成为研究高速粒子不可缺少的理论，并取得了丰硕的成果。但是有两个原则性的根本问题未能解决。
1、第一个是定义惯性系引起的困难。由于否定了“绝对时空”，惯性参考系（惯性系）成了无法定义的概念。如果惯性系是指牛顿第二定律在其中成立的参考系，那么只有在惯性系中牛顿第二定律才能成立，从而陷入“逻辑循环”，整个理论如同建筑在沙滩之上。
2、第二个是万有引力引起的困难。万有引力定律与“绝对时空”紧密相连，必须加以修正，但其在洛伦兹变换下不具有协变性 ，因此无法纳入狭义相对论的框架。直至广义相对论建立之后，问题才得以彻底解决。
参考资料来源：搜狗百科——狭义相对论

爱因斯坦狭义相对论 相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两个部分，狭义相对论变革了从牛顿以来形成的时空概念，提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，从而建立了新的引力理论。在相对论的建立过程中，爱因斯坦起了主要的作用。 爱因斯坦是美籍德国物理学家。1914年任德国威廉皇帝物理研究所所长和普鲁士科学院院士，1933年因遭纳粹政权迫害迁往美国，任普林斯顿高等研究院主任。1905年，在他26岁时，法文科学杂志《物理年鉴》刊登了他的一篇论文《论运动物体的电动力学》，这篇论文是关于相对论的第一篇论文，它相当全面地论述了狭义相对论，解决了从19世纪中期开始，许多物理学家都未能解决的有关电动力学以及力学和电动力学结合的问题。 提起狭义相对论，很多人马上就想到钟表慢走和尺子缩短现象。许多科学幻想作品用它作题材，描写一个人坐火箭遨游太空回来以后，发现自己还很年轻，而孙子已经变成了老头。其实，钟表慢走和尺子缩短只是狭义相对论的几个结论之一，它是指物体高速运动的时候，运动物体上的时钟变慢了，尺子变短了。钟表慢走和尺子缩短现象就是时间和空间随物质运动而变化的结果。狭义相对论还有一个质量随运动速度而增加的结论。实验中发现，高速运动的电子的质量比静止的电子的质量大。 狭义相对论最重要的结论是使质量守恒失去了独立性。它和能量守恒原理融合在一起，质量和能量可以互相转化。如果物质质量是M，光速是C，它所含有的能量是E，那么E=MC^2。这个公式只说明质量是M的物体所蕴藏的全部能量，并不等于都可以释放出来，在核反应中消失的质量就按这个公式转化成能量释放出来。按这个公式，1克质量相当于9X10^3焦耳的能量。这个质能转化和守恒原理就是利用原子能的理论基础。 在狭义相对论中，虽然出现了用牛顿力学观点完全不能理解的结论：空间和时间随物质运动而变化，质量随运动而变化，质量和能量的相互转化，但是狭义相对论并不是完全和牛顿力学割裂的，当运动速度远低于光速的时候，狭义相对论的结论和牛顿力学就不会有什么区别。 几十年来的历史发展证明，狭义相对论大大推动了科学进程，成为现代物理学的基本理论之一。 爱因斯坦于1922年12月有4日，在日本京都大学作的题为《我是怎样创立相对论的？》的演讲中，说明了他关于相对论想法的产生和发展过程。他说：“关于我是怎样建立相对论概念这个问题，不太好讲。我的思想曾受到那么多神秘而复杂的事物的启发，每种思想的影响，在生活幸福论概念的发展过程中的不同阶段都不一样……我第一次产生发展相对论的念头是在17年前，我说不准这个想法来自何处，但是我肯定，它包含在运动物体光学性质问题中，光通过以大海洋传播，地球在以太中运动，换句话说，即以太阳对地球运动。我试图在物理文献中寻找以太流动的明显的实验证据，蓝天是没有成功。随后，我想亲自证明以太相对地球的运动，或者说证明地球的运动。当我首次想到这个问题的时候，我不怀疑以太的存在或者地球通过以太的运动。”于是，他设想了一个使用两个热电偶进行的实验：设置一些反光镜，以使从单个光源发出的光在两个不同的方向被反射，一束光平行于地球的运动方向且同向，另一束光逆向而行。如果想象在两个反射光束间的能量差的话，就能用两个热电偶测出产生的热量差。虽然这个实验的想法与迈克尔逊实验非常相似，但是他没有得出结果。 爱因斯坦说：他最初考虑这个问题时，正是学生时代，当时他已经知道了迈克尔逊实验的奇妙结果，他很快就得出结论：如果相信迈克尔逊的零结果，那么关于地球相对以太运动的想法就是错误的。他说道：“这是引导我走向狭义相对论的第一条途径。自那以后，我开始相信，虽然地球围绕太阳转动，但是，地球运动不可能通过任何光学实验探测太阳转动，但是，地球的运动不可能通过任何光学实验探测出来。” 爱因斯坦有机会读了洛伦兹在1895年发表的论文，他讨论并完满解决了u/c的高次项（u为运动物体的速度，c为光速）。然后爱因斯坦试图假定洛伦兹电子方程在真空参照系中有效，也应该在运动物体的参照系中有效，去讲座菲索实验。在那时，爱因斯坦坚信，麦克斯韦－洛伦兹的电动力学方程是正确的。进而这些议程在运动物体参照系中有效的假设导致了光速不变的概念。然而这与经典力学中速度相加原理相违背。 为什么这两个概念互相矛盾。爱因斯坦为了解释它，花了差不多一年的时间试图去修改洛伦兹理论。一个偶然的机会。他在一个朋友的帮助下解决了这一问题。爱因斯坦去问他并交谈讨论了这个困难问题的各个方面，突然爱因斯坦找到了解决所有的困难的办法。他说：“我在五周时间里完成了狭义相对论原理。” 爱因斯坦的理论否定了以太概念，肯定了电磁场是一种独立的、物质存在的特殊形式，并对空间、时间的概念进行了深刻的分析，从而建立了新的时空关系。他1905年的论文被世界公认为第一篇关于相对论的论文，他则是第一位真正的相对论物理学家。

你好，很高兴你能去研究狭义相对论，这是一门极为高深的物理学研究分支，主要着重于理论研究，下面，我们来讲，狭义相对论的基本原理。对于狭义相对论而言有五个公式，二条基本原理，第一个原理，光速不变原理，这是狭义相对论的基础，因为狭义相对论不研究也无法解释超光速，所谓的光速不变原理顾名思义，光的速度是恒定不变的，在我们日常中，涉及到了速度的叠加，但是光的速度是不变的，这也意味了物体无法超越光速，只能无限接近，这就是光速不变原理。第二个原理，等效原理也是相对原理，我们不知道整个宇宙是怎样运动的，我们也更无法知道太阳系的运动状态，在一个封闭的空间中，你无法判断它是运动的还是静止的，你在一个封闭船舱中，你无法知道船是静止还是匀速运动，因为你没有了参考系，所以你无法知道整个的运动状态，这就是第二个原理。希望你好好思考一下，这是一门极为高深的学说，需要我们无数的计算，推理，因此耐心是很受考验的，真心的希望，我们都能继续研究下去，去真正了解我们的世界，希望爱因斯坦能复活在我们伟大的中国，加油，我的qq 411838195 欢迎进行学术交流

我们日常所采用的物理体系是牛顿体系，其基本速度合成公式（即不同坐标系间的变换法则）是伽利略创造的，即速度的简单几何合成法则（就是你说的10＋10＝20）。 但是，他的理论仅是低速下面的一种近似理论，在高速下就不适用了。这时，就得按照狭义相对论的理论来计算。其出发点是光速在不同参考系中都是相同的，也就是不管参考系怎么变，不同的参考系中以及从一个参考系看任意另一个参考系中的光速都是一样的，c。这样就形成了另一个速度合成公式，洛仑兹变换。其推导过程如下： 设在一个三度空间坐标系中，r2=x2+y2+z2：假设把坐标系s（o x y z)安置在地球上；s'(0'x' y' z')安置在火箭上。两个坐标系的各对应轴都平行，且ox和o'x'相互重合。在开始的时候，由于t=t'=0,因此o与o'也是重合的。以后o看到o'用速度v沿ox方向匀速运动。o和o'观察一个事件p发生的地点和发生的时刻。 由于y=y' z=z'〈1〉,因此，x'=ax+ht〈2〉；t'=bt+gx 〈3〉。式中a h b g都是待决定的常数。如果我们拿o'做研究对象，在o看来在t时刻o'的坐标x=vt。这一点对于o'永远是x'=0,代入〈2〉式，得h=-av。再考虑任意点p的时候，把h=-av代入〈2〉式：x’=a（x-vt)〈4〉。现在考虑一个t=t'=0的时候从o点发出的各方向传播的球面光波。根据光速不变原理，于是就有r=ct r'=ct'。即x2+y2+z2=c2t2〈6〉 x'2+y'2+z'2=c2t'2〈5〉 。把〈4〉、〈1〉、〈3〉代入〈5〉，把x' y' z' t'换成x y z t，得到a2(x-vt)2+y2+z2=（bt+gx)2。整理后成（a2-c2g2)x2+y2+z2-2(va2+c2bg)xt=(c2b2-v2a2)t2。这个式子应当就是x2+y2+z2=c2t2<6>。比较x2、y2、z2、t2前头的系数，应该分别相等，于是得到一个联立方程组：a2-c2g2=1、va2+c2bg=0、c2b2-v2a2=c2。解这个联立方程组，再在结果里代入t'=bt+gx<3>和x'=a(x-vt)<4>,就得到了洛仑兹变换式 。（我不知道该怎么在这里键入根式，所以公式从略） 于是，按照上面的公式3与4的联立，你代入那两个参考系的数值，即可得到你所说得那个结果。当然，那个结果比20查不料多少，这是因为两个参考系的速度（10m/s）本来就不大，你有兴趣可以试一试带入一个大的速度，比如0.9c之类的试试看，结果会很出乎你的预料。