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【科普】相对性原理

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最近打算写一系列科普,作为相对论入门的敲门砖,我也算抛砖引玉了,愿吧友们都为本吧进步贡献自己的力量。以下正文
相对性原理是相对论的基本原理之一。相对性原理所讲的是:物理规律在任何惯性参考系中都有相同的形式。
上面这句话比较抽象,举个例子:
F=ma是众所周知的牛顿第二运动定律。注意到等号右边有个叫做加速度的物理量a,物体的加速度相对于不同的参考系是不同的,相对于一个参考系是a,相对于另一个参考系是a',既然是不同的,那么在一个参考系中成立的牛顿定律F=ma在另一个加速度为a'的参考系还成立么?
相对性原理要求定律在任何惯性参考系中都成立并且形式一致,也就是说,在另一个加速度为a'的参考系中,牛顿定律依然成立,形式依然是力=质量×加速度,只不过,加速度的变为了a',力也变成了F',使得F'=ma'.
这里补充一下,为什么质量不变呢?这是在实验中发现的,低速情况下,不同的参考系中,同一个物体质量一样。


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来自Android客户端1楼2014-06-23 22:47
    看到这里肯定有吧友有疑问了,相对性原理不是相对论的内容么?怎么和牛顿力学扯上关系了?而且质量不是随着速度的增大而增大么?怎么上文说不变呢?


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    来自Android客户端2楼2014-06-23 22:49
      其实这里要澄清一下,1楼所讨论的相对性原理被称作伽利略相对性原理,与后来爱因斯坦的相对性原理有所区别。区别在哪里呢?区别在于伽利略相对性原理只要求任何力学规律在任何惯性系中有相同形式。而爱因斯坦相对性原理推广为要求任何物理学规律(当然包括麦克斯韦的电磁学规律)在任何惯性系中有相同形式。


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      来自Android客户端3楼2014-06-23 22:56
        于是,牛顿定律是满足伽利略相对性原理的,但是,把电磁学规律考虑进来,特别是考虑光速不变原理,牛顿定律并不满足爱因斯坦相对性原理,所以牛顿定律需要改写,于是才有了相对论。


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        来自Android客户端4楼2014-06-23 22:59
          补充一下,虽说爱因斯坦的相对论比牛顿定律更精确,但是他们的差别只在比较接近光速的现象中才显示出明显的差别。在低速(即远小于光速)的情况下,牛顿定律给出的计算结果与狭义相对论的结果非常接近。所以上文中才说低速下质量对于任何参考系都一样(其实是差别忽略不计)。这里所说的质量是指动质量,关于质量的话题以后将单独开帖讨论


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          来自Android客户端5楼2014-06-23 23:04
            光速不变原理的科普贴 http://tieba.baidu.com/p/2750336226?share=9105


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            来自Android客户端10楼2014-06-24 08:18
              有了上面的基础,可以看时间变慢(即钟慢效应) http://tieba.baidu.com/p/3098257054?share=9105


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              来自Android客户端11楼2014-06-24 08:20
                有了相对性原理和光速不变原理的基础,可以看洛伦兹变换的简单推导 http://tieba.baidu.com/p/2718770721?share=9105


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                来自Android客户端12楼2014-06-24 08:22
                  有了上面的基础可以看 四维时空 http://tieba.baidu.com/p/3022770990?share=9105


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                  来自Android客户端13楼2014-06-24 08:29
                    顶一下,以前我也写过类似的东西,不过当时不玩贴吧。


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                    来自Android客户端14楼2014-06-24 09:36
                      写得不错,浅显易懂


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                      来自Android客户端15楼2014-06-24 09:39
                        既然是科普贴我就来卖个萌
                        我最纠结的是两个很傻很天真的问题,物质为什么具有惯性,没有时间没有空间的状态是什么!
                        当然上面两个问题都是没有意义的,至少现在没有意义但就是很纠结肿么办!!


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                        本楼含有高级字体16楼2014-06-24 17:36
                          妹纸是南昌人咩?


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                          来自Android客户端17楼2014-06-24 22:10
                            我们高中才学加速度的


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                            来自Android客户端21楼2014-06-30 16:21
                              好厉害


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                              22楼2014-08-07 11:43
                                自顶


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                                来自Android客户端23楼2014-11-28 08:40


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                                  来自手机贴吧24楼2014-12-18 08:12
                                    沉了得了


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                                    来自iPhone客户端26楼2015-01-23 20:08
                                      大吧,可以转吗?


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                                      来自Android客户端27楼2015-03-13 12:31
                                        发现被科普了好多知识…这里是新人小雷求认识加科普!以后看贴就看你的没错了!
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                                        如果可以,我愿做刚铎的圣白树。
                                        在米纳斯提力斯的顶端,花落花飞,只为王者盛开。


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                                        来自手机贴吧28楼2015-03-15 19:53