超光速中微粒子的研究

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1、超光速中微粒子的研究牛頓力學(xué)是物理學(xué)中最先系統(tǒng)地作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)而發(fā)展起來(lái)的分支學(xué)科,主要內(nèi)容歸結(jié)為牛頓三大定律，并稱(chēng)牛頓慣性定律成立的參照系為慣性系，不同慣性系之間的坐標(biāo)變換，通過(guò)伽里略變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。相對(duì)論主要是關(guān)于時(shí)空的理論。相對(duì)論時(shí)空觀的建立是人們對(duì)物理現(xiàn)象認(rèn)識(shí)上的一個(gè)飛躍。相對(duì)論對(duì)近代物理學(xué)的發(fā)展,特別是核物理和高能物理的發(fā)展起著重大作用?，F(xiàn)在相對(duì)論已經(jīng)成為物理學(xué)的主要基礎(chǔ)之一。相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的重要基石，普朗克認(rèn)為相對(duì)性原理在物理學(xué)界所引起的廣度和深度，惟有引入哥白尼世界體系所導(dǎo)致的革命與之媲美。它的建立是20世紀(jì)

2、自然科學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)乃至哲學(xué)思想都有深遠(yuǎn)的影響。相對(duì)論是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是電磁理論合乎邏輯的繼續(xù)和發(fā)展，是物理學(xué)各有關(guān)分支又一次綜合的結(jié)果。相對(duì)論經(jīng)邁克耳遜—莫雷實(shí)驗(yàn)、洛倫茲及愛(ài)因斯坦等人發(fā)展而建立。李醒民在評(píng)論相對(duì)論這座美侖美奐的人類(lèi)精神的偉大建筑物時(shí)這樣寫(xiě)道：相對(duì)論猶如一座瓊樓玉宇，其外部結(jié)構(gòu)之華美雅致，其內(nèi)藏觀念之珍美新奇，都是無(wú)與倫比的。相對(duì)論的邏輯前提是兩條在邏輯上再簡(jiǎn)單不過(guò)的原理，它們卻像厄瑞克泰翁廟的優(yōu)美的女像柱一樣，支撐著內(nèi)涵豐盈的龐大理論體系而毫無(wú)重壓之感。其建筑風(fēng)格

3、是高度對(duì)稱(chēng)的，從基石到頂蓋莫不如此。四維時(shí)空連續(xù)統(tǒng)顯示出精確的貫穿始終的對(duì)稱(chēng)性原理，也蘊(yùn)涵著從日常經(jīng)驗(yàn)來(lái)看決不是顯而易見(jiàn)的不變性或協(xié)變性。空時(shí)對(duì)稱(chēng)性規(guī)定著其他的對(duì)稱(chēng)性：電荷和電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)、能量和動(dòng)量等的對(duì)稱(chēng)性。正如韋爾所言，整個(gè)相對(duì)論只不過(guò)是對(duì)稱(chēng)的另一個(gè)方面；四維連續(xù)統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性（不變性）、相對(duì)性或齊性首次被愛(ài)因斯坦描述出來(lái)，相對(duì)論處理的正是四維空時(shí)連續(xù)統(tǒng)的固有對(duì)稱(chēng)。在這樣高度對(duì)稱(chēng)的瓊樓玉宇中，又陳放著諸多奇異的觀念——四維世界、彎曲時(shí)空、廣義協(xié)變、尺縮鐘慢等——從而通過(guò)均衡中的奇異顯示出更為卓著的美！一、狹義相對(duì)論之初步

4、理解物理規(guī)律都是相對(duì)于一定的參考系表述出來(lái)的，在電動(dòng)力學(xué)中參考系問(wèn)題是一個(gè)很基本的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的解決是和新時(shí)空觀的建立聯(lián)系在一起的。人們?cè)谘芯扛咚龠\(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，特別是電磁波的傳播時(shí)，揭示了舊時(shí)空觀的局限性，建立了新的時(shí)空觀。愛(ài)因斯坦用狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)韺?dǎo)出了洛倫茲變換式，并用改變還式證明了任何物體的速度不能超過(guò)光速。真空中的光速是常量，不依賴(lài)與慣性系的選擇，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。相對(duì)論主要是關(guān)于時(shí)空的理論，它對(duì)近代物理學(xué)的發(fā)展，特別是核物理和高能物理的發(fā)展起著重大作用?，F(xiàn)在相對(duì)論已經(jīng)成為物理學(xué)的主要理論基礎(chǔ)之一。

5、局限于慣性參考系的理論稱(chēng)為狹義相對(duì)論，推廣到一般參考系和包括引力場(chǎng)在內(nèi)的理論稱(chēng)為廣義相對(duì)論。（1）狹義相對(duì)論的基本假設(shè)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論建立在下面兩條基本假設(shè)。1.光速不變性原理:在所有相對(duì)于光源靜止或作均速直線運(yùn)動(dòng)的慣性參考系中觀察，真空中的光速都相同，換句話說(shuō)，真空中的光速C是任何慣性參考系都使用的普適常數(shù)。2.狹義的相對(duì)性原理:對(duì)于描述一切物理過(guò)程（包括物體位置變動(dòng)，電磁以及原子過(guò)程）的規(guī)律，所有慣性系都是等價(jià)的。這里的物理過(guò)程包括光現(xiàn)象在內(nèi)。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)性原理是伽利略力學(xué)相對(duì)性原理的推廣。（2）狹義相對(duì)論的主

6、要內(nèi)容1，慣性參考系之間時(shí)空坐標(biāo)的洛倫茲變換及其物理意義，這是相對(duì)論時(shí)空觀的集中反映。2，物理規(guī)律在任意慣性系中可表示為相同的形式，即物理規(guī)律的協(xié)變性。協(xié)變性要求是對(duì)各種場(chǎng)和粒子之間的相互作用規(guī)律探索的主要理論指導(dǎo)之一。3，把電動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律——麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式表為協(xié)變形式，從而使電動(dòng)力學(xué)成為明顯的相對(duì)論的理論，可用來(lái)解決任意速度帶電粒子與電磁場(chǎng)的相互作用問(wèn)題。4，把力學(xué)規(guī)律推廣為協(xié)變性的相對(duì)論力學(xué)，由此得到相對(duì)論的質(zhì)量、能量和動(dòng)量的關(guān)系。這些關(guān)系是原子能應(yīng)用的主要理論基礎(chǔ)，是解決高能粒子運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)

7、題的主要工具。在總結(jié)愛(ài)因斯坦提出兩條相對(duì)論兩條基本假設(shè)：相對(duì)論的第一條基本假設(shè)：狹義相對(duì)性原理——所有物理規(guī)律在任何慣性參照系中都應(yīng)保持相同的形式。相對(duì)論的第二條基本假設(shè)：光速不變性原理——真空中的光速相對(duì)于任何慣性系沿任一方向恒為c，并與光源運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。（3）狹義相對(duì)論的時(shí)空觀愛(ài)因斯坦分析了電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)物體時(shí)與經(jīng)典物理有矛盾，以及尋找地球相對(duì)以太運(yùn)動(dòng)速度的否定結(jié)果，他認(rèn)為絕對(duì)參考系是不存在的，于是他把力學(xué)相對(duì)性原理推廣到電動(dòng)力學(xué)也適用，而且還提出了光速不變?cè)?。?時(shí)間膨脹：在某系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件的:時(shí)間

8、間隔(同一只鐘測(cè)量)，與另一系中，在兩個(gè)地點(diǎn)的這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔(兩只鐘分別測(cè)量)的關(guān)系。2、觀察時(shí)間（兩地時(shí)）：一個(gè)物理過(guò)程用相對(duì)于它運(yùn)動(dòng)的慣性系上的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘測(cè)量到的時(shí)間，稱(chēng)為觀察時(shí)間（兩地時(shí)）。3.原時(shí)最短:考察中的一只鐘兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)原時(shí)在S系，（兩地時(shí)）=？由洛侖茲逆變換因