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Special relativity
想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。
——爱因斯坦
汇报日期
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伽 利 略… （1564-1642）
牛 顿… （1642-1722）
麦克斯韦… （1831-1879）
物理学关键概念的发展
1600
1900
1800
1700
力学
热力学
电磁学
2000
以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到20世纪初，已经取得了空前的成就。
1900年,著名物理学家开尔文发表新年祝词时说：“物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。”
开尔文在展望20世纪物理学前景时，却讲到：
“物理学美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，一朵与迈克耳孙-莫雷实验（寻找“以太”）有关，另一朵与黑体辐射有关。”
但他却没有料到，这两朵小小的乌云正孕育着一场暴风雨，并促成了近代物理学的两大理论支柱—相对论和量子力学的诞生。
伽 利 略… （1564-1642）
牛 顿… （1642-1722）
麦克斯韦… （1831-1879）
物理学关键概念的发展
1600
1900
1800
1700
力学
热力学
电磁学
2000
相对论
量子力学
爱因斯坦… （1879-1955）
伽利略变换 力学的相对性原理
1、牛顿的绝对时空观
牛顿《自然哲学的数学原理》（1687年）
“绝对的、真实的纯数学的时间，就其自身和其本质而言，是永远均匀流动的，不依赖于任何外界事物。”
“绝对的空间，就其本性而言，是与外界事物无关而永远是相同和不动的。”
时间和空间都是绝对的，与物质的存在和运动无关。
——牛顿的绝对时空观
*
约定系统 ──设两个惯性系S和 S'，S'相对于S以速度u作匀速直线运动。当t = t ′= 0 时，原点重合
2、伽利略变换(Galileo coordinate transformation)
位置坐标变换公式
加速度变换公式
伽利略速度变换公式
*
即
可见，同一质点对不同的惯性系有相同的加速度。
伽利略变换集中地、全面地反映了经典绝地时空观
①同时性是绝对的
S系：两事件同时发生，
②时间间隔是绝对的
S系中两事件发生的时空坐标 和
S系：
即在S 系两事件也是同时发生的。
或写为
S
由于空间距离测量的同时性要求
③空间间隔(距离)是绝对的
S
同时性、时间间隔和空间距离都是绝对的，与参考系的选择无关。而且，时间和空间是彼此独立的、互不相关的，并且独立于物质和运动之外。
牛顿很形象地把时间比做流水、把空间比做箱子。时间永远在流逝、箱子永恒占据着空间。
3、力学相对性原理(relativity principle of mechanics)
所以在所有作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律都有同样的形式。
从不同的惯性系来考察同一物体的运动状态，其加速度相同，
牛顿力学认为物体的质量与运动无关，于是
由此可以推断牛顿力学的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变，或者说力学规律对于一切惯性参考系都是等价的。
——力学相对性原理