相对论原本

本文介绍了在创建狭义相对论的过程中,"思想实验"和欧几里得《几何原本》对爱因斯坦的启发和影响.爱因斯坦是狭义相对论的唯一创建者.     

相对论的几何表述①

通俗地简介了微分几何的入门知识,对狭义相对论几何表述中的基本概念作了介绍.较详尽地用四维几何语言剖析了"尺缩"、"钟慢"和双子效应,对其中的某些误解作了澄清.还简介了广义相对论的入门知识,重点说明为什么引力是时空弯曲的表现.在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨.简介了狭义相对论和广义相对论的划界标准,明确指出双子佯谬纯属狭义相对论范畴.     

狭义相对论的建立与时代背景

经典物理学到19世纪末已经建立起比较完整的理论体系,1899年开尔文提到物理界"还有两朵小小的乌云",正是这两朵"小小的乌云"不断扩大,酿成了物理学一场革命风暴,最终导致了量子论和相对论的诞生,从而开创了物理学的新纪元.     

爱因斯坦与狭义相对论的诞生

介绍了爱因斯坦建立狭义相对论的伟大贡献.狭义相对论与经典物理学的分水岭是"光速在真空中恒定"的假设.爱因斯坦首先提出"光速不变原理",首先指出"同时的相对性",并且首先放弃了以太概念.爱因斯坦是狭义相对论的唯一创建者.     

用排列对比方法讲解相对论

针对相对论教学如何达到用时少、效果好的目标,介绍了一个用"排列对比法"进行教学的有效方案.     

《相对论、宇宙与时空》连载⑦——相对论预言的天体(黑洞)(上)

地球上真有一个叫"黑洞"的地方,在印度的加尔各答.那是一栋建筑内的一间石砌的囚室,英国殖民者用来关押犯人,通常可以关押3～4人.1757年围绕这栋建筑发生了一场可怕的战斗.武装的印度民众与英军进行了血战.战斗结束后,死伤惨重的胜利者愤怒地把146名战败者塞进了这间囚室,关押了10个小时.第二天早晨,只有23名俘虏从"黑洞"中活着出来[1,2].     

闵氏时空图在相对论教学中的应用

将闵科夫斯基二维时空图应用于大学物理课程中的相对论教学,直观地揭示了狭义相对论时空观以及"尺缩钟慢"效应与"同时的相对性"的内在联系.     

《相对论、宇宙与时空》连载⑧——相对论预言的天体(黑洞)(下)

5 黑洞热力学 人们认为激发态的黑洞具有生命力,而基态的黑洞则是一颗死亡的星,是恒星演化的最后归宿.基态的史瓦西黑洞除去能不断吞食物质外,不会再有任何物理过程.然而,这个认识很快就被推翻了,基态的黑洞,实际上也是一颗充满生命力的活跃的星.我们先看一下黑洞的"无毛定理"和"面积定理"[3-14].     

电子相对论径向波函数的基本特征

利用相对论平均自洽场理论,研究了电子相对论径向波函数的基本特征.电子相对论径向波函数大小分量的数量级通常相差悬殊且不"同步",核外电子的径向分布没有严格的零概率点;束缚电子相对论径向波函数大小分量的节点个数为n-l-1、波腹个数为n-l,而自由电子的节点和波腹数则趋于无穷大.电子相对论径向波函数反映了相对论效应的基本特征:相对论效应越强,小分量振幅相对越大,自由电子径向波函数振荡越剧烈.     

浅谈狭义相对论的三个效应

狭义相对论中由"光速不变"而产生了三个常见的相对论效应:时间膨胀、长度收缩和同时的相对性.实际上,光速不变原理所导致的效应不止这些,下面就介绍三个很有意思的相对论效应:前灯效应(headlight effect)、光行差效应(aberration effect)和角压缩效应(angular compresson effect).     

相对论和非相对论理论模型研究奇异核的性质

采用相对论和非相对论理论模型可描述奇异核的性质 .相对论平均场理论预言了2 6,2 7,2 8P存在一个质子晕 ,而27,28,29S存在两个质子晕 .最近 ,MSU的最新的实验发现了2 6,2 7,2 8P核存在一个质子晕.采用相对论 Hartree- Fock理论研究了 Fock项和矢量介子对奇异核性质的贡献,研究表明交换项和矢量介子对非常丰中子核性质的影响非常不同于对稳定线附近核性质的影响.同时,采用形变的Hartree- Fock- Bogoliubov理论研究了某些轻核同位素链的性质和形变.     

相对论的几何表述②

2.4 "尺缩"效应 质点在三维语言中是空间的一点,在四维语言中是时空中的一条类时线(世界线).同理,一把细尺在三维语言中是一段直线,在四维语言中则是一个二维面(称为世界面,是介于尺头、尺尾世界线之间的二维面)于是,在三维语言中非常明确的"尺长"概念在四维语言中变得含糊:哪条线的线长才是尺长?对熟悉四维语言的相对论工作者来说,细尺本来就不是一维的,它是个二维对象.这是一个绝对的对象.与参考系、坐标系以及观者无关.为什么细尺在普通语言(三维语言)中是一维对象?因为人人都站在自己所在参考系的立场上看问题,这种看法一开头就是相对的.K系的每一同时面Σt既然代表t时刻的全空间,它与细尺世界面的交线(直线段oa,见图15)自然代表"K系测得的、t时刻的细尺".     

相对论问答录之一

<正>问题一、狭义相对论建立在哪两条公理的基础之上?狭义相对论建立在"相对性原理"和"光速不变原理"这两条公理的基础之上。相对性原理是说,物理规律在所有惯性系中都相同。需要强调,这里所说的相对性原理已经是伽利略相对性原理的推广。伽利略相对性原理只针对     

相对论类空方程

根据Dirac类空自洽性条件的思想,通过引入类空因子定义了类空波函数.它的物理部分与Bethe-Salpeter波函数相一致.利用普适的相互作用核的重排技术,导出了对于束缚态和散射态的相对论类空方程,并且将它们推广到多粒子的情形.也得到了束缚态类空波函数的归一化条件和散射态类空方程的非齐次项的解.因此,建立起了相对论类空方程体系.     

“狭义相对论基本原理”教学的改革实践

在"狭义相对论基本原理"的教学中,通过创设物理情境、联系历史背景、回顾理想实验、突出科学精神等具体措施,达到了很好的教学效果.     

相对论质量修正效应对超高次谐波的影响

通过分别求解含时狄拉克方程和含时薛定谔方程, 研究了一维模型原子在相对论超强激光脉冲作用下的超高次谐波发射过程. 研究结果表明: 在弱场强条件下, 相对论的模拟结果可以退化到非相对论的结果; 随着场强的增强, 可以逐渐观察到明显的相对论质量修正效应. 此外, 根据发展的相对论的"三步"模型并结合小波时频分析方法, 分析了谐波平台的截止位置和发射效率.     

相对论质量

以下质量变换公式的推导由于共简明性可能对教师在他的无止境的研究中会有帮助。考虑一个相对于实验室So系以速度V运动的一维参考系S。设两个相同的物体相对于S系具有速度-V和 V。相对于So系,这两个物体的速度分别为0和U。相应的质量为mo和m(U)。根据对称性,发生一次非弹性碰撞,将使两个物体都静止在S系上。因此,动量守恒取以下形式: 并且,由著名的速度变换公式得出:从以上方程式中消去V,便可得相对论质量变换公式:选自: Amer.J Phys Vo48. No9(1980) p779.相对论质量@俞慕寒$哈尔滨师大附中高一(2)班 @L.C.Baird…     

相对论问答录之三

<正>问题一、狭义相对论遇到什么重要困难?正当全世界为相对论的成功而欢欣鼓舞时,爱因斯坦本人却冷静地看到了自己的理论存在严重缺陷。首先,作为"相对论"基础的惯性系,现在无法定义了。牛顿认为,存在绝对空间,所有相对于     

降低了对称程度的狭义相对论

作为爱因斯坦狭义相对论基础的两个假设是:相对性原理和光速不变原理.相对性原理说的是不论对于一个固定不动的观测者,还是对于一个匀速运动的观测者,各种物理现象的规律应该是相同的 光速不变原理认为不论光源如何运动,光速总是恒定的.欲使这两个假设成立,时-空必须具有一定的对称性.将以上这些合并考虑便形成了与旋转及速度之变化有关的所谓Lorentz对称群(以下简称"L对称"):如果在你进行一项物理实验时,实验室上下倒置了或开始以不同的速度移动,但由于L对称,自然界的基本规律是不会改变的.     

时空图法在狭义相对论教学中的应用

介绍狭义相对论中应用"闵科夫斯基时空图"进行定量计算的方法.导出速度叠加、多普勒效应、光行差等公式.