洛伦兹变换的引入及其时空图像讨论

狭义相对论是理工科大学物理课程教学中的一个难点,这是因为狭义相对论所涉及的时空效应在实际中都很难被观测到,而反映相对论时空观的洛伦兹变换又较为抽象,学生在学习过程中通常是机械地记忆公式,而并没有真正理解相对论的时空观及其与洛伦兹变换之间的联系.针对这一问题,本文介绍了一种引入洛伦兹变换的新方式:首先通过直观的思想实验定量地导出时间延缓、长度收缩和同时性的相对性等时空效应的数学表达式,然后在此基础上推导得到洛伦兹变换的x坐标变换式和时间变换式,并结合推导过程对其时空图像进行讨论.通过洛伦兹变换的这种引入方式可将相对论时空效应与洛伦兹变换紧密地联系起来,突出了洛伦兹变换的物理图像,从而加深学生对洛伦兹变换及相对论时空观的理解.     

狭义相对论洛伦兹变换的推导及其他

本文运用单向光速各向同性的假设推导出通常熟悉的两个特定惯性系之间的最简单的洛伦兹坐标变换,并说明引入光速不变原理假定的唯一目的就是为了使得惯性系中任意地点的时钟互相对准(同步),也就是为了定义惯性系的时间坐标.在推导出通常熟知的洛伦兹变换后也给出了更一般的洛伦兹变换.此外,作为狭义相对论的检验理论介绍了相应于单向光速可变的爱德瓦兹变换、罗伯逊变换以及M-S变换,进而阐明了这些变换同洛伦兹变换之间的关系.总结起来说,洛伦兹变换和罗伯逊变换在物理上是非平庸的变换,而爱德瓦兹变换和M-S变换在物理上分别与洛伦兹变换和罗伯逊变换等价因而是平庸的.特别是,M-S变换是多余的和不必要的.     

浅析洛伦兹变换的性质

本文从数学和物理学的角度分析、讨论了洛伦兹变换的两个重要性质,即“时空对称性”和“时空相对性”。最后又由时空对称平面图推导出了洛伦兹变换。     

洛伦兹变换的一种新推导

对于洛伦兹变换中两个惯性系S和S′系的约定提出了新思路,使x轴与x′轴反向,从而使S和S′系完全对称,简化了推导过程;并根据约定,从狭义相对论的两条基本假设出发,严格地推导出了洛伦兹变换式.     

再谈洛伦兹变换的推导

评论了仅仅依据光速不变假设和相对性原理推导洛伦兹变换公式的方法.     

不依赖守恒定律推导相对论质速关系

相对性原理要求粒子的动量和能量对于速度的依赖关系在不同的惯性系中具有相同的函数形式,由此无需利用守恒定律和洛伦兹变换公式直接推导出相对论质速关系,证明了守恒定律和洛伦兹变换公式都不是推导相对论质速关系的必要条件.由相对论质速关系进一步可得到惯性系的广义洛伦兹变换公式,从而揭示了质能关系和质速关系是比洛伦兹变换公式适用范围更广的相对论基本公式.     

多普勒效应公式的简便推导

基于把多普勒效应理解为波频率的坐标变换,由洛伦兹变换推导出适用于任何波的多普勒效应公式。     

利用狭义相对论计算洛伦兹力和安培力

随着对电磁现象研究的逐步深入,人们早已认识到磁现象来源于电荷的运动,磁场和电场是相互联系的统一体,称之为电磁场。本文根据狭义相对论中洛伦兹变换的基本原理,利用两个坐标系中静电力和电场的相对论变换,推导出洛伦兹力与库仑力、安培力之间关系,即洛伦兹力和安培力来源于电场力的相对论变换,从而更加有助于理解洛伦兹力的物理本质。     

为什么说狭义相对论是近代物理学的一大支柱

本文首先简要介绍了狭义相对论的两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。进而由光速不变原理定义了惯性系的时间坐标并连同相对性原理推导出洛伦兹变换。随后把相对性原理具体表述为:一切物理定律的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。最后着重说明了为什么说狭义相对论而非广义相对论是近代物理学(包括广义相对论)的一大支柱:所有平直时空的物理学理论其动力学方程式都在洛伦兹变换下保持形式不变;广义相对论是在弯曲时空的局部保持洛伦兹不变性。     

关于洛伦兹变换过渡到伽利略变换的条件问题

指出了洛伦兹变换过渡到伽利略变换条件问题上的某些错误认识,讨论了洛伦兹变换过渡到伽利略变换的充要条件.提出了"洛伦兹禁区"概念.     

由经典力学引入狭义相对论

为避免学生对狭义相对论产生畏难情绪,在引入狭义相对论时,不作洛伦兹变换公式的推导,通过例子计算给出相对论时空观的结论．     

浅析狭义相对论时空观

本文利用洛伦兹变换推导出长度收缩及时间延缓两个相对论效应,探讨两者的相对性及相互联系,从而加强对狭义相对论时空观的理解.     

关于洛伦兹变换的推导

介绍了从时空的一些普遍性质出发而推导洛伦兹变换的几种有代表性的方法，特别阐明了每种方法的推导依据（包括隐含的依据），并对这些依据所对应的物理意义进行了讨论。     

不同参考系中多普勒效应公式的统一

由于所用参考系不同,因而各种文献给出了不同形式的多普勒效应表达式.本文通过洛伦兹变换,对不同参考系中多普勒效应公式给出了普遍推导,从而将它们统一起来.     

相对论的协变场是虚构

基于洛伦兹电子论和洛伦兹磁力,否定法拉第定律和相对论电磁学,暨揭示广义洛伦兹磁力的科学研究之五:相对论的协变场是荒唐。本文基于洛伦兹电子论和洛伦兹磁力,论证表明:协变换出来的磁力线成为直线,它违背客观事实;协变换出来的环形电力线更荒唐;协变换出来的电磁场成为无穷大,广义洛伦兹磁力才是真谛;两电荷对撞时协变换出来的排斥力成为虚数,它违背客观事。     

用类比法推导爱因斯坦速度叠加公式

本文以狭义相对论的最简单的一维运动情形为例,分析了特殊洛伦兹变换在四维闵可夫斯基空间的表达形式及其转动意义,并结合类比法,推导了爱因斯坦速度叠加公式.     

几何理解洛伦兹变换的时空内涵

洛伦兹变换是狭义相对论的核心内容.理解并掌握其内含的时空变换规律,对进一步理解狭义相对论时空观具有十分重要意义.本文基于时空图的二维旋转变换,从几何上对洛伦兹变换中所包含的"钟慢尺缩"时空变换本质和光速不变性等条件进行解析.使学生能够更加直观去感受并理解洛伦兹变换,为后续课程学习打下基础.     

从洛伦兹的地方时间到爱因斯坦的相对论时间（Ⅱ）

从洛伦兹的地方时间到爱因斯坦的相对论时间（Ⅱ）孙礼煌（大庆石油学院物理教研室，黑龙江安达１５１４００）３洛伦兹变换的非相对论解释一般读者已熟悉相对论中的洛伦兹变换，那么按照洛伦兹原来的立场，应如何理解这一变换；这一理解也不会与庞加莱的观点相冲突。洛伦...     

相对论质速关系和质能关系的一种推导

给出了一种不直接使用洛伦兹变换关系而得到相对论动力学的质速关系和质能关系的新推导,质速关系和质能关系将不再需要直接与光速有关而是与更一般的运动速度上限vm有关.     

狭义相对论教学中的几个问题

本文讨论了相对论教学中几个方面的问题,包括常见例子的问题,洛伦兹变换的方便形式,同时相对性例子在另一参考系的讨论,长度测量在另一参考系看到的现象,时间延缓及运动参考系各点时间不同和光的多普勒效应的简单推导.通过不同过程在不同参考系中的讨论,掌握在运动系讨论问题的方法,以及同一过程在不同惯性系内的不同表现,而所有现象的测量结论在洛伦兹变换下保持不变.