讓初中生看得懂相對論

1、讓初中生看得懂相對論（1）狹義相對論是是根據(jù)兩條原理導出的，這兩條原理是:1.相對性原理。即在所有的慣性參考系中，一切物理定律都有其相同的表達形式。2.光速不變原理。記載所有的慣性參考系中，所測得的真空中的光速都是一樣的。現(xiàn)在具體解釋一下這兩條原理。相對性原理:這一條的意思是，如果你在一個區(qū)間里做實驗，無論這個區(qū)間是靜止的還是在做10米秒或者30千米秒的勻速直線運動結(jié)果都是一樣的。打個比方來說，你在一節(jié)封閉了窗戶的火車車間里做實驗，無論

2、火車是停在車站上還是正在筆直的鐵軌上做時速200公里的勻速運動，結(jié)果都是一樣的，你無法區(qū)分火車是靜止在車站上，還是在筆直的鐵軌上做時速100公里還是時速300公里的勻速運動。火車靜止時，你在該車間內(nèi)可以視作在一個慣性系內(nèi)，火車在筆直的鐵軌上勻速前進，你在該車間內(nèi)可以視作在另一個慣性系里，你在這兩個慣性系里做同樣的物理運動效果是等效的。你要測試你的跳遠成績，在前一個慣性系里一跳離起跳線2米五，在后一個慣性系里同樣一跳還是離起跳線2米五。那

3、有人說了，我在火車加速的時候做那結(jié)果肯定不一樣了，是的結(jié)果肯定不一樣，不過那就不屬于慣性參考系的比較了。光速不變原理：這個原理的意思是，對于真空中的光速，無論你靜止還是運動與否，你測得光速都是一樣的。即如果真空中有一束光從你頭頂穿過，無論你相對于光源靜止，還是相對于光源在做10千米秒的勻速直線運動，你看到的光速都是一樣的。我們用C來表示真空中的光速。想象一下，你站在太空的宇宙真空中，在你前方的左邊有一個光源（比如說一個激光器），它在你眼

4、前從左到右發(fā)出一束光，你測的光速是C；現(xiàn)在你正在以速度V向右遠離該光源或者該光源正在以速度V向左遠離你，你測眼前的那束光的速度將還是C而不是C－V。這就是光速不變原理。整個狹義相對論就是根據(jù)以上兩條原理導出的，這兩條原理就是狹義相對論的基礎，如果你能推翻這兩條原理的其中任一條，就可以推翻整個狹義相對論，如果你能總結(jié)出這兩條原理的適用范圍，你也就總結(jié)了一個狹義相對論的適用范圍。運動的尺變短運動的尺變短讓我們來推導出相對論第一個公式。想象一

5、下有兩把尺子，你可以低頭看一下你的桌面，想象一下，這是一把尺子，從你的口袋里掏出一張卡片放在桌子上，這是你另一把尺子。你手中的卡片正在從桌子的左邊一端以速度v向另一端桌子右邊做勻速直線運動，對于桌面來說，卡片是正在做速度為v的勻速直線運動，對于卡片來說，桌面正在做速度為v的勻速直線運動。我們假定物體因為運動，他的尺寸在我們那里測量會發(fā)生變化。我們假定相對于我們是運動的物體會因為運動，我們測量他的尺寸讀取的數(shù)據(jù)跟他自己用同樣尺子測量自己的

6、尺寸相比會發(fā)生變化?，F(xiàn)在想象一下桌子是一把尺子，它的最左端是零刻度，它同時還安有一個計時器；卡片是另一把同樣規(guī)格的尺子，它的零刻度也在最左邊，它也安有同樣規(guī)格的一個計時器。卡片在相對桌面做從左到右的勻速直線運動，同樣對于卡片來說，桌面相對它也在做勻速直線運動。在這兩把尺子零刻度重合的一瞬間，它們各自計時器開始計時。對于卡片這把尺子上任一點，你可以干脆選取這一點就在卡片的右端。對于桌面來說我們測量這一點距卡片左邊的長度為我們來解這個方程組