狭义相对论详细的证明方法.

作者&投稿:浑梵 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
狭义相对论证明思路~

建议你去看《费曼讲相对论》,讲的很详细。因为我是上个学期学的狭义相对论,所以忘得差不多了,但如果要我现在证,我首先会想到最基本的那两条假设:光速不变以及相对性原理。
你可以先证一下运动的时间变慢的问题,构造一个钟,这个钟由两块板构成,中间有光从一个板到两一个板,当这个钟运动起来,根据光速不变以及简单的几何知识算出时间间隔的改变
类似的思路可以继续做下去,像一维的长度的变化可以推出洛伦茨变换,总之就是两点:光速不变,相对性原理

光速不变性原理:
c=c+v=c-v
位移与时速公式:
s=vt
当物体A、B相对运动,且A、B上各有一个激光发射器,则A观察B完成速度为:
v'=根号下(c方+v方)
此时:
A:v=c s=2h B:v'=根号下(c方+v方) s=2h
把s消去 后就会得到钟慢公式
把t消去 后就会得到尺缩公式

洛仑兹变换:  设(x,y,z,t)所在坐标系(A系)静止,(X,Y,Z,T)所在坐标系(B系)速度为u,且沿x轴正向.在A系原点处,x=0,B系中A原点的坐标为X=-uT,即X+uT=0.  可令   x=k(X+uT) (1).  又因在惯性系内的各点位置是等价的,因此k是与u有关的常数(广义相对论中,由于时空弯曲,各点不再等价,因此k不再是常数.)同理,B系中的原点处有X=K(x-ut),由相对性原理知,两个惯性系等价,除速度反向外,两式应取相同的形式,即k=K.  故有   X=k(x-ut) (2).  对于y,z,Y,Z皆与速度无关,可得   Y=y (3).  Z=z (4).  将(2)代入(1)可得:x=k^2(x-ut)+kuT,即   T=kt+((1-k^2)/(ku))x (5).  (1)(2)(3)(4)(5)满足相对性原理,要确定k需用光速不变原理.当两系的原点重合时,由重合点发出一光信号,则对两系分别有x=ct,X=cT.  代入(1)(2)式得:ct=kT(c+u),cT=kt(c-u).两式相乘消去t和T得:  k=1/sqr(1-u^2/c^2)=γ.将γ反代入(2)(5)式得坐标变换:  X=γ(x-ut)   Y=y   Z=z   T=γ(t-ux/c^2)
速度变换:  V(x)=dX/dT=γ(dx-ut)/(γ(dt-udx/c^2))   =(dx/dt-u)/(1-(dx/dt)u/c^2)   =(v(x)-u)/(1-v(x)u/c^2)   同理可得V(y),V(z)的表达式.
尺缩效应:  B系中有一与x轴平行长l的细杆,则由X=γ(x-ut)得:△X=γ(△x-u△t),又△t=0(要同时测量两端的坐标),则△X=γ△x,即:△l=γ△L,△L=△l/γ
钟慢效应:  由坐标变换的逆变换可知,t=γ(T+Xu/c^2),故△t=γ(△T+△Xu/c^2),又△X=0,(要在同地测量),故△t=γ△T.  (注:与坐标系相对静止的物体的长度、质量和时间间隔称固有长度、静止质量和固有时,是不随坐标变换而变的客观量.)
光的多普勒效应:(注:声音的多普勒效应是:ν(a)=((u+v1)/(u-v2))ν(b).)   B系原点处一光源发出光信号,A系原点有一探测器,两系中分别有两个钟,当两系原点重合时,校准时钟开始计时.B系中光源频率为ν(b),波数为N,B系的钟测得的时间是△t(b),由钟慢效应可知,A△系中的钟测得的时间为   △t(a)=γ△t(b) (1).  探测器开始接收时刻为t1+x/c,最终时刻为t2+(x+v△t(a))/c,则   △t(N)=(1+β)△t(a) (2).  相对运动不影响光信号的波数,故光源发出的波数与探测器接收的波数相同,即   ν(b)△t(b)=ν(a)△t(N) (3).  由以上三式可得:  ν(a)=sqr((1-β)/(1+β))ν(b).
动量表达式:(注:dt=γdτ,此时,γ=1/sqr(1-v^2/c^2)因为对于动力学质点可选自身为参考系,β=v/c)   牛顿第二定律在伽利略变换下,保持形势不变,即无论在那个惯性系内,牛顿第二定律都成立,但在洛伦兹变换下,原本简洁的形式变得乱七八糟,因此有必要对牛顿定律进行修正,要求是在坐标变换下仍保持原有的简洁形式.  牛顿力学中,v=dr/dt,r在坐标变换下形式不变,(旧坐标系中为(x,y,z)新坐标系中为(X,Y,Z))只要将分母替换为一个不变量(当然非固有时dτ莫属)就可以修正速度的概念了.即令V=dr/dτ=γdr/dt=γv为相对论速度.牛顿动量为p=mv,将v替换为V,可修正动量,即p=mV=γmv.定义M=γm(相对论质量)则p=Mv.这就是相对论力学的基本量:相对论动量.(注:我们一般不用相对论速度而是用牛顿速度来参与计算)
相对论力学基本方程::  由相对论动量表达式可知:F=dp/dt,这是力的定义式,虽与牛顿第二定律的形式完全一样,但内涵不一样.(相对论中质量是变量)
质能方程:  Ek=∫Fdr=∫(dp/dt)*dr=∫dp*dr/dt=∫vdp=pv-∫pdv   =Mv^2-∫mv/sqr(1-v^2/c^2)dv=Mv^2+mc^2*sqr(1-v^2/c^2)-mc^2   =Mv^2+Mc^2(1-v^2/c^2)-mc^2   =Mc^2-mc^2   即E=Mc^2=Ek+mc^2
能量动量关系:  E=Mc^2,p=Mv,γ=1/sqr(1-v^2/c^2),E0=mc^2,可得:E^2=(E0)^2+p^2c^2 (注:“γ”为相对论因子,γ=1/sqr(1-u^2/c^2),β=u/c,u为惯性系速度.)
这是三维证明,四维太繁

狭义相对论:能揭示空间和时间的奥秘?一分钟带你了解狭义相对论




狭义相对论详细的证明方法.
且沿x轴正向.在A系原点处,x=0,B系中A原点的坐标为X=-uT,即X+uT=0.可令 x=k(X+uT) (1).又因在惯性系内的各点位置是等价的,因此k是与u有关的常数(广义相对论中,由于时空弯曲,各点不再等价,

目前证明广义相对论的实验有那些?
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狭义相对论的公式及证明
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相对论证明了什么啊
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爱因斯坦提出的相对论,已经被实验证明了吗?
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谁能通俗的介绍一下广义相对论?
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关于爱因斯坦相对论的详细解释?
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个旧市19675771816: 相对论如何证明
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个旧市19675771816: 有详细介绍相对论的资料吗?希望大家给我推荐一下. -
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