LHAASO观测对洛伦兹不变性破缺的检验前景

 爱因斯坦狭义相对论是现代物理的重要基石之一，在天文学乃至基础物理学领域中有着非常广泛的应用，因此检验狭义相对论基本假设（如洛伦兹不变性假设）的正确性具有基本物理意义。当地面实验室受到各种条件制约的时候，一些发生在宇宙学距离上的短时标的高能爆发现象无疑为我们提供了检验洛伦兹不变性假设的最佳实验平台。而高能天文现象的成功捕获，则需要借助高性能望远镜的观测，比如我国正在建设的位于四川省甘孜州稻城县（海拔4400米）的高海拔宇宙线观测站项目（Large High Altitude Air Shower Observatory，英文简称LHAASO）。     

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。     

双程光速不变和洛伦兹协变性

狭义相对论的巨大成就并不在于用狭义相对性原理和光速不变原理两条基本假设导出了洛伦兹变换,而在于进一步指出洛伦兹协变性是物理理论成立的普遍条件,从而使相对论原理成为一个普遍的原理,而在理论研究中应用这一原理取得了积极的实际成果,狄拉克将量子力学相对论化,使方程也满足“洛伦兹协变性”,预言了正电子的存在就是一例. 虽然相对论原理日益得到广泛应用,但也有不少人为“双生子佯谬”这一类问题苦脑着,从而怀疑狭义相对论据以建立的两条基本假设的正确性.有人认为:既然光速不变原理从未得到直接的实验检验,是否允许舍弃“光速不变…     

相对论的几何表述③

相对论的几何表述③梁灿彬（北京师范大学物理系，北京１００８７５）３学一点点广义相对论３．１引力的实质是时空弯曲狭义相对性原理实际上是关于物理定律的定律，它要求一切物理定律具有洛伦兹不变性．因此，在建立狭义相对论物理学时，应该以它为标准重新审查已有的物...     

相对论再次幸存

正两项独立实验证明:没有证据表明相对论的基本对称性(即局域洛伦兹不变性)破缺。洛伦兹不变性意味着物理定律跟实验所选参考系的速度或方向无关。尽管它是粒子物理标准模型和相对论的一个基本对称性,但一些试图统一这两大理论体系的模型却预言该对称性将破缺。不过,迄今尚未发现洛伦兹对称性破缺的证据。两个实验小组最近又给出了更严格的限制。     

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.     

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.     

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.     

庞加莱的狭义相对论之四 庞加莱与洛伦兹和闵可夫斯基

<正>19世纪末洛伦兹的工作奠定了狭义相对论的基础,其后庞加莱与洛伦兹的互动和相互启发,直接催生了狭义相对论的诞生。1902年庞加莱明确指出,洛伦兹的理论意味了同时性的相对性;1904年洛伦兹发现了我们今天以他名字命名的时空变换;1905年庞加莱一锤定音地确立了狭义相对论的赝欧几何结构。事实上,早在1881年庞加莱就发现了2+1维赝欧几何的数学结构;1891年他又意识到,     

《从零学相对论》连载(14)

第6讲广义相对论初步§6.1引力的实质是时空的弯曲相对性原理要求物理规律在所有惯性系中有相同的数学表达式,用于狭义相对论,就是要求物理规律的数学表达式具有洛伦兹协变性.这是一个管定律的定律.因此,在建立狭义相对论物理学时,原则     

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.     

谈狭义相对论时空理论教学——大学物理课程讲授狭义相对论之我见

依据狭义相对论基本原理和物理事例,导出钟慢、尺缩效应和同时相对性,再以此为据导出洛伦兹变换.     

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。     

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．     

相对论和光速不变原理

“狭义相对论”提出已有半个多世纪了.人们总是认为它有一个“光速不变”的基本假设.为了证明这个“基本假设”是否成立,布置了一系列光学实验来加以验证.不少人担心,有朝一日这类实验测出光速有变动,是否会威胁、动摇相对论的基础并进而推翻整个相对论理论.相对论难道就这样时时面临着从实验结果可能来的威胁吗? 相对论将麦克斯韦电磁理论和洛伦兹电子学说的有关物理学总汇归纳到空间、时间及其与物质运动相互关系的基本正确认识上,补充发展了牛顿的经典力学,它的已有成就是值得肯定的.我们根据辩证唯物主义的原理,认真分析了整个相对论体…     

从爱因斯坦火车到洛伦兹变换

爱因斯坦火车是狭义相对论中展示同时性的相对性的经典模型, 爱因斯坦利用该模型证明了“ 同时性 的相对性” . 在狭义相对论中, 空间和时间并不相互独立, 而是一个统一的四维时空整体, 不同惯性参考系之间的时 空坐标变换关系式与洛伦兹变换在数学表达式上是一致的, 通过分析爱因斯坦火车模型中光在不同惯性参考系内 到达车壁的时间, 利用简单的数学变换更加容易地得到了洛伦兹变换, 从而验证了洛伦兹变换在狭义相对论的核 心地位     

狭义相对论的数学问题（二）——洛伦兹变换的条件

在敦硕鸿《电动力学》教学中狭义相对论的基础上对洛伦兹变换的条件作了讨论，问题的提出看似简单，却很基本。     

狭义相对论中质量与速度关系的特色推导方法

质速关系是相对论的一个重要结论,大多数教材均采用两个物体在发生完全非弹性碰撞的过程中,从不同参照系去看其速度变化来推导质速关系.本文利用狭义相对论时空的洛伦兹变换证明运动方向上力在两个惯性参照系中的不变性,然后直接利用牛顿第二定律推导出质量与速度的关系,这种推导方式相对比较简洁,利于低年级大学生的理解.     

大学物理相对论部分教学中的几点探讨

大学物理中狭义相对论部分较难理解,本文结合洛伦兹变换,分析了相对论时空观、相对论中的因果关系以及相对论质量的概念,给出相关结论.     

广义相对论及其实验证明

 爱因斯坦1905年提出的狭义相对论(平直时空理论)用狭义相对性原理代替伽利略相对性原理,即所有动力学方程式都要在洛伦兹坐标变换下保持形式不变。