經(jīng)典力學(xué)的局限性課件3.ppt

1、經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，萬(wàn)有引力定律進(jìn)一步建立了對(duì)牛頓物理學(xué)的尊重。著名的物理學(xué)家楊振寧稱贊道：“如果有人，有一天要引用現(xiàn)代科學(xué)誕生的象征，我選擇了牛頓自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理在1687年出版的那天。”(威廉莎士比亞，美國(guó)電視電視劇)?！跋袼械目茖W(xué)一樣，它不會(huì)用盡所有的真理，它也有自己的局限性。就像所有的科學(xué)理論一樣，“未完成的交響曲”那么在經(jīng)典力學(xué)的適用范圍內(nèi)是什么呢？有什么限制呢？1，在低速下高速，例如無限光滑的水面上有質(zhì)量為M的物體，在水平恒力F的作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)。(阿爾伯特愛因斯坦，Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，根據(jù)牛頓第二定律，物體可以用加速度a=F/m均

2、勻地加速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，物體的速度v=at，推理：隨著時(shí)間的推移，物體的速度繼續(xù)增加，最終物體可以獲得任意速度。但事實(shí)并非如此。常識(shí)是物體運(yùn)動(dòng)速度有限，目前已知的最大速度是光速，現(xiàn)在也不能超過物體運(yùn)動(dòng)牙齒牙齒速度，這是經(jīng)典力學(xué)無法解決的。這是什么原因造成的？是經(jīng)典力學(xué)錯(cuò)誤嗎？愛因斯坦解釋了狹義相對(duì)論中物體為了接近光速運(yùn)動(dòng)而遵循的規(guī)律，并得到了幾個(gè)茄子其他的經(jīng)典力學(xué)觀念和結(jié)論。1，在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化，狹義相對(duì)論是物體的質(zhì)量牙齒物體運(yùn)動(dòng)速度的增加，即(1)v08c，物體的質(zhì)量牙齒約增加了17倍。此時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用。(2)例如，地球V，質(zhì)量速度關(guān)系，說明，m0是

3、靜止質(zhì)量，M是物體速度為V時(shí)的質(zhì)量，C是真空中的光速，2，與移動(dòng)的物體和靜止的物體相比，質(zhì)量不僅要發(fā)生變化，而且要沿著運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度和時(shí)間全部發(fā)生變化，都是相對(duì)的。以下例子有助于我們理解，在相對(duì)論，1971年八月的一天，一名前蘇聯(lián)飛行員例行飛行時(shí)無意中“入侵”古埃及。他看到一名金字塔1982年北約飛行員在一次飛行訓(xùn)練中看到了數(shù)百只恐龍出現(xiàn)在視野中，飛機(jī)居然來到了史前時(shí)代非洲大陸。(威廉莎士比亞，美國(guó)電視電視劇)1970年一架272客機(jī)在去邁阿密國(guó)際機(jī)場(chǎng)的旅行中無緣無故失蹤了10分鐘，10分鐘后客機(jī)再次出現(xiàn)在原來的地方。失蹤的瞬間，專家們唯一的解釋是時(shí)間“停止”。時(shí)間和空間是什么？時(shí)間和空間是什

4、么？2，從宏觀到微觀，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們紛紛發(fā)現(xiàn)電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，發(fā)現(xiàn)它們有粒子性、棉、可變性，他們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)來形容20世紀(jì)20年代，而建立量子力學(xué)，準(zhǔn)確地描述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了相對(duì)論和量子失去經(jīng)典力學(xué)牙齒意義只是使人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只有低速運(yùn)動(dòng)不能應(yīng)用于高速運(yùn)動(dòng)。 僅適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。討論和交流，3，從弱重力到強(qiáng)重力，萬(wàn)有引力屬于弱重力，利用萬(wàn)有引力定律說明天體的運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)海王星和冥王星，預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，首次將天空的恒星運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地面物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一，但宇宙中有白矮星等一些天體。他們的質(zhì)量接近太陽(yáng)，但半徑

5、與地球相似，因此密度達(dá)到1080，中子星密度達(dá)到1016 1019千克/m3。牙齒天體表面的重力比我們常見的重力要強(qiáng)得多，牛頓的引力理論已經(jīng)不適用了。，根據(jù)牛頓萬(wàn)有引力定律，行星運(yùn)動(dòng)必須是橢圓或圓，沿著行星牙齒橢圓或圓進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)，與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果不一致的經(jīng)典力學(xué)也可以做一些解釋。但是水星的實(shí)際觀測(cè)比經(jīng)典力學(xué)預(yù)測(cè)值的經(jīng)典力學(xué)解釋多，愛因斯坦根據(jù)廣義相對(duì)論計(jì)算出水星近日點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)，就需要43的附加值，這并不令人滿意。(阿爾伯特愛因斯坦，美國(guó)電視電視劇)與此同時(shí)，它還在光線通過大質(zhì)量恒星附近時(shí)，在太陽(yáng)附近時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，通過觀測(cè)確認(rèn)，通過討論和醫(yī)生溝通，1，實(shí)際天文觀測(cè)，行星軌道不嚴(yán)格關(guān)閉，他們最近

6、的點(diǎn)作為經(jīng)典力學(xué)解釋不斷用什么理論圓滿地解釋了？假設(shè)球形天體的質(zhì)量不變，通過壓縮減小半徑，天體表面的重力會(huì)增加，半徑會(huì)減少原來的二分之一，重力會(huì)增加原來的四倍。這就是平時(shí)所說的“反對(duì)稱”法則。愛因斯坦引力理論表明，這種力實(shí)際上增加得更快。天體半徑越小，這種差異就越大。重力變得無窮大時(shí)，接近壓縮天體半徑的“重力半徑”，在太陽(yáng)或行星重力場(chǎng)中，愛因斯坦和牛頓理論計(jì)算出的力的差異不大，但當(dāng)當(dāng)天身體的實(shí)際半徑接近重力半徑時(shí)，牙齒差異將急劇增加。也就是說，對(duì)于強(qiáng)引力，牛頓的引力理論萬(wàn)有引力將不再適用，討論交流和交流，2，天體是什么？對(duì)這種科學(xué)發(fā)展過程，英國(guó)劇作家肖伯納詼諧地說?？茖W(xué)總是從對(duì)到錯(cuò).這種嘲弄也是一種幽默的表現(xiàn)，討論和交流，討論和交流，3，歷史上的科學(xué)成就和新的科學(xué)成就有什么關(guān)系？歷史的科學(xué)成就沒有被新的科學(xué)成就否定，在一些條件下的局部情況下，新的科學(xué)成就所包含的東西，當(dāng)物體的速度比光速c(3x 108毫秒)小得多時(shí)，相對(duì)論和經(jīng)典理論的結(jié)論沒有區(qū)別。另一個(gè)重要常數(shù)“普朗克常數(shù)”h(663X10-34Js)可以忽略時(shí)序量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)結(jié)論的時(shí)候，相對(duì)論和量子力學(xué)都不否定科舉科學(xué)，只認(rèn)為科舉科學(xué)是在特定條件下自己的特殊情況時(shí)，相對(duì)論和量子力學(xué)什么樣的更廣泛理論的特殊情況呢？我們還不知道?！坝懻摵徒?/p>