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狭义相对论初探
上海市高行中学 高三（1）班：赵文侃 蔡勇强 蔡峥宏
指导老师：唐宛漪
摘要:本文是通过对爱因斯坦狭义相对论的学习后所谈的一些读后感：从相对论的提出到对基于相对论的时空变换而出现的慢钟和缩尺现象等违反常规现象的理解，以及对狭义相对论各种异议所谈的一些自己的看法。
关键词:爱因斯坦 相对论 洛伦兹变换 光速不变
美国影片《回到1872年》中，主人公不惜生命代价，回到过去拯救芝加哥市民的义举而击节赞叹时，你总会说："这是艺术家虚构的"。时光匆匆，岂能倒流？但是大千世界创造的奇迹却又明白无误地告诉我们，时光倒流竟会不可思议地发生。传言，随着前苏联的解体，一些机密文件不断面世，科学家查阅到其中也有时光倒流的内容。如在1971年8月的一天，前苏联飞行员亚历山大·斯诺夫驾驶米格21型飞机在做例行飞行时，无意中"闯入"了古埃及。于是，他看到了金字塔建造的场面：在一望无际的荒漠中，一座金字塔巍然矗立，而另一座金字塔刚刚奠起塔基……。有来自北约的绝密报告：1982年，一位北约飞行员在一次从北欧起飞的飞行训练中，他的视野里，竟然出现了数百只恐龙，飞机竟然来到了史前非洲大陆。一位北约飞行员在飞行途中，"误入"第二次世界大战时期的德国战场。盟军和德军战机的飞行员都看见了他，他也看见了他们，仅仅1分钟后，他又回到了现实。
诸如此类的事件在世界各地都有记载。多么的不可思议！一直听说爱因斯坦的相对论就是研究这方面内容的，所以我们带着一份好奇去领略了一番改变了人类时空观的这一理论，由于学识所限，以下仅是我们粗浅的体会。
一、 矛盾的产生
爱因斯坦说过："相对论的兴起是由于实际需要，是由于旧理论中的矛盾非常严重和深刻，而看来旧理论对这些矛盾已经没法避免了。"
1. 经典牛顿力学中速度合成的矛盾：
根据光学知识，我们知道，我们之所以能看到某个物体，那是由于该物体发出的光或者它反射的光传到了我们眼睛里的缘故。（不发光、不反射也不吸收光的东西，是不能被看到的。） 经典的一种矛盾是这样的：假设K及K'两个人在玩投球运动。K投球，K'接球。K'看到球是由于球反射的光到达了K'。当球在K手中静止时，如果球反射的光的速度是C（相对于地面），而K与K'的距离是d，则K'看到K即将投球的时刻要比K本身即将投球的时刻晚t=d/c。 当K刚刚将球投出去时。球速为u。如果光的运动满足经典力学的速度合成律，那么，这时球发出的光的速度应当大一点。是c+u（相对于地面）。因而，球发出的光在K和 K'之间实际运动时间为 t'= d/(c+u)。 比较t和t'，就会发现，由于c+u＞c，故有t'＜t。意思是说，K'将先看到球飞出，而后才看到K的投球动作！另外，当球飞出后并向K'靠近的过程中，有d'使t"=d'/(c+u)，因为存在着d/(c+u)+d'/(c+u)=d/c(d' |