狭义相对论诞生的时间 狭义相对论的诞生

2018-12-20 - 狭义相对论

1905年9月,阿尔伯特·爱因斯坦在德国权威性的《物理学杂志》上发表了题为“论动体的电动力学” 的划时代论文,这篇把哲学的深奥、物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起的伟大杰作,被人们称之为狭义相对论,正是它全面地拉开了现代物理学革命的序幕。

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狭义相对论使力学和电动力学相互协调,并对时间、空间和运动等传统的基本概念进行了新的认识,它把动量守恒定律和能量守恒定律联系起来,揭示了质量和能量的统一。狭义相对论是现代物理学和科学技术的重要理论基础之一,它不仅大大推动了自然科学和技术的发展,而且在哲学世界观方面具有非常重大的意义。

狭义相对论诞生的时间 狭义相对论的诞生
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1、马赫对牛顿绝对时空观的批判

最早提出运动的相对性问题的是近代科学之父伽利略。在中世纪的欧洲,托勒密的地球中心说长期以来占据着统治地位。而伽利略则拥护哥白尼的太阳中心说。当时的学者们强烈反对伽利略关于“地球在运动”的观点,其理由如下:(1)我们感觉不到地球在运动。

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(2)如果地球既有公转也有自转,那么地球上的物体岂不是都会被向后抛吗?(3)如果地球在自西向东自转的话,那么从高处由静止落下的石头,将不会落到正下方,而必然会落到偏西的位置。

对于这些批评,伽利略分别进行了如下反驳:第一,我们感觉不到地球在运动,与我们乘坐以匀速运动的船时感觉不到船在运动是一样的。这种想法与相对性原理以及作为相对论的基础的惯性系的概念相联系。第二点和第三点,因为地球上的物体与地球一起运动着,下落的石头在水平方向与地球以同样的速度运动,所以仍然会落到正下方,这个观点与惯性定律相联系。

惯性定律可以表述为:“如果物体完全不受外力作用,它将保持匀速直线运动状态(静止的物体将保持静止)。”我们把满足惯性定律成立的条件的地方称为惯性系。理想的惯性系大概是独自漂游在远离星星的宇宙空间的宇宙飞船中的坐标系。

由于相对于这艘宇宙飞船作匀速运动的其他宇宙飞船都是惯性系,所以惯性系还是有无穷多个。正如伽利略所说,在一切惯性系中,物体遵循相同的运动规律。这就是伽利略的相对性原理。这个原理可以更正确地叙述为:“在一切惯性系中,力学的规律都是相同的。”

牛顿认为,在宇宙中存在着称为绝对空间和绝对时间的东西。在1687年出版的物理学的里程碑似的著作《自然哲学之数学原理》中,他对空间有如下论述:“以绝对空间本身的性质而言,它与外部的任何事物无关,总是照那样静止不动。

相对空间是绝对空间的量度,其基准是可动的。我们从相对于物体的位置由感觉来确定绝对空间。人们通常把绝对空间取作为不动的空间。”我们不很清楚牛顿所设想的绝对空间存在于何处。关于时间,他又有如下论述:“绝对的、真实的和数学的时间是它本身,由它的本性决定,与外部的任何事物无关而同样地流动着。

它的别名称为持续的、相对的、表观的和通常的时间是利用物体的运动测量其持续的量度,是某种可感知的和外部的指标。

”在牛顿看来,日常生活中用时钟计量的时间只是表面的时间,除此以外还存在着由上帝决定的时间,它应该称为宇宙的时间。 首先对牛顿的绝对时间、绝对空间的概念射出尖锐的批判之箭的是奥地利哲学家马赫,他在《力学的发展和对其历史的批判的考察》(1883年)一书中,对绝对空间的观念进行了如下批判:“牛顿甚至丝毫没有注意到他所做的事违反了自己提出的只研究事实的方针。

没有一个人有资格谈论绝对空间和绝对运动。这种事在经验中绝不会出现,它仅仅是空想的产物。”

马赫主张不能用经验和实验确认的东西作为科学的基础。他对于绝对时间的观念的批判如下:“绝对不能直接地、根据时间测量事物的变化这一点值得商榷。不如反过来说,时间

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