谁懂相对论？洛仑兹因子的物理意

本文目录

• 谁懂相对论
• 洛仑兹因子的物理意义
• 洛伦兹变换推导过程，越详细越好
• 洛伦兹变换的初等数学推导
• 相对论的主要内容有哪些有何重大意义
• 爱因斯坦相对论的详细内容

谁懂相对论

相对论是一种哲学观点，认为一切事件都是相对的。比如没有高就没有矮，没有大就无所谓小，没有长就无所谓短，没有正就无所谓反。一张纸无论多薄也必然有两面，把正面去掉的同时就去掉了背面。

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相对论物理学（现在通常被简称相对论）就是把相对论的哲学思想与物理学相结合，是相对性原理在物理学中具体的应用。

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想懂相对论物理学必须站在相对论的哲学观点上，现在很多人感觉相对论难懂，原因就是无法坚定明确的站一相对论角度看问题。

比如常常有人说“一个物体以接近光速运动时，时间变慢了……”，要是站在相对性原理的角度，一个物体怎么可能会有速度呢？更谈不上以接近光的速度运动了。

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可以想象一下：假如宇宙中只有一个天体（假设就是地球），没有任何其他的天体了，那么能说地球的速度是多少吗？保证测量的结果地球是静止的。

说到速度至少有两个物体。因为速度是表达两个物体之间距离变化快慢的物理量，一个物体哪来的速度呢？

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速度是两个物体之间的关系，没有第二个物体就没有速度之说。同时速度是两个物体之间的关系，与第三个物体无关。

比如A相对B以速度v运动，与C无关。有没有C都不影响A与B之间的相对速度。同时，B与C的相对速度也与A无关，无论A相对B以什么速度运动，或者有没有A，都不影响B与C之间的速度关系。

所以速度是住 ?确定的两个物体之间的相对关系。与其他方无关。任何一个物体单独在宇宙中存在，没有其他物体存在时，都一样是“静止”的，没有速度问题。

所以任何一个物体相对光的速度也一样与其他物体存在与否无关，那只是那个物体与光之间的关系。与其他物体存在与否无关，更不在乎其他物体在做什么运动。

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所以，“一个物体以接近光速运动时，时间变慢了……”这句话本身就没站在相对论的角度。

如果是这样，那么相对一个走路的人来说，地球的速度是1.3米/秒，相对一个跑着的汽车地球的速度是13米/秒，相对一架飞机地球的速度是130米/秒，相对一颗炮弹地球的速度是1300米/秒，相对一个卫星，地球的速度是13000米/秒，相对一颗流星地球的速度是130000米/秒……，那地球咋办？按谁的速度变呢？

上面的图中，A是一个相对O以速度v运动的惯性系，B是A上的一点。

在运动到A与O重合时，一光子从A射向B。

在A看，光子的路程是ct’ ，在O看光子的路程是ct ，同时在t 时间内A移动了vt 的距离。

三者的关系是：(ct’)2＋(vt)2＝(ct)2，解出 t’ 来就是：t’＝t×√(1－v2/c2)，其中的√(1－v2/c2) 叫做洛伦兹因子（或相对论因子）。

从公式看好像是速度v越快，t’ 就越小，但是从图上看，v 的大小改变的只是ct 的长度，与ct’ 无关。相对的说应该是观察者看到的时间变快了，所以A上的时间t’ 比O看到的时间t 慢。并不是t’ 变慢了。

换个说法就是，A看到的ct’ 与有没有O存在无关，更与O相对A的速度是多少无关。A相对光子的速度只是A与光子的关系。与第三者无关。

反过来，O观察的是A的时间，由于相对速度的原因，观测发生了误差，洛伦兹因子正好修正了观测误差。只是计算出了A上的真实时间，而不是表示A的时间变慢了。当然相对O的观测来说，说A的时间变慢了也无所谓，但是要明确里面的真实意义。

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只要站在相对性的角度去思考物理问题，那就是相对论物理学。其实就这么简单。

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比如F＝ma，这是学过物理的人都能倒背如流的公式。a＝F/m，这是什么？左边还是加速度，右边呢？单位质量所受的引力，那就是引力场强度。这个公式表示了加速度是引力场强度的值。

有人说F＝ma在相对论中不成立了，那纯粹是不懂相对论。相对论不是推翻了经典物理学，而是将经典物理学的应用领域推广到广域的宇宙空间。

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时间为什么会变慢？

从F＝ma就能得到答案：a＝F/m ， v/t＝F/m，t＝v/a（a是加速度或引力场强度的值）这里的v是什么？单独一个物体没有速度，只有一个相对光的速度，那就是c。所以时间公式就是 t＝c/a。宇航员升空时的强大加速度，当然会让他们的表比地面上的慢。时间变慢与洛伦兹变换无关，时间与引力场强度成反比，引力场强度越大，时间越慢。洛伦兹变换只是表达了相对速度很高的时候测量值与实际值的误差变大。

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还有质能公式，F＝ma，两边同乘距离S就是功，功是能量转化数，将m转化成能量就是把m完全消耗完所作的功。FS＝maS＝mv2，同样的，单独一个物体没有速度，m相对于能量的速度就是光速c。所以质能公式就应该是E＝mc2。

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当然，仅从物理意义上讲相对论是非常简单的，但是科学不仅仅需要推理，还需要严格的数学证明和实验检验。上面说的都是根据相对性原理得到的简单的“预言”之所以叫作预言就是因为这只是根据相对性原理揄出来的结果，严格的数学证明比较复杂，并且在这里打出那些复杂的数学证明公式太难了，所以不再讨论。不过上面的预言现在已经得到了证实。

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为了进一步的了解相对论，我们再说一点关于光速是极限速度的问题。

要知道光速为什么是极限速度，我们先熟悉两个词“时空”、“场速”。

时空：

即四维空间，任何一个点的存在必须有四个坐标（x，y，z，t)来达。爱因斯坦说时间是第四个轴，我认为时间应该是第一个轴。不过这无所谓。任何事件必须有时间、长度、宽度、高度，缺少任何一个轴，就不存在。

时间为0 就意味着从未发生过。就像一个物体高度为0 就不存在。

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场速：

假设空间突然出现一个电荷（虽然不会无缘无故的出现，但可以这样想象）。

离电荷有一定距离的某一观测点，必然要经过一定的时间才能发现有一个电荷出现。当那个电荷又突然消失了，那观测点也要经过一定时间才会感觉到。也就是说，那个出现电荷的地方发生和事件需要经过一定的时间才能传达到观测点。这个传递速度就是场速。出就是说，场像流动的水一样把一点的信息带到另一点。电场（引力场的速度已经证明与电场的速度相同）以一定速度向外扩散，这个速度就是场速。

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有了场速的概念了就容易理解速度的极限了。假如有一个人推车，车的速度最快能达到多快呢？不用想就知道最快只能达到人跑的速度，车要是比人还快，那人就推不着车了，只要当车的速度达到人跑的速度，人对车就无法再用力了。车没有了动力怎么会有加速度？怎么可能会比人跑的速度快？

宏观的力主要由引力和电场力构成。我们推一个物体，是在与物体接触的位置靠分子间的电场力来把力传递到整个物体的。如果当物体的速度达到光速，那么电场就不可能再对每个分子起作用了。追不上了。

实际上，假如当物体的速度达到光速时，物体不再受到运动方向上的任何力，因此，如果在那个物体上有人，这个人不能转身，不能向前或向后伸手迈步，不能向前或向后扔东西，那就是一个纯粹的三维空间（y，z，t），没有x方向的长度了。任何一个有长宽高时间的物体相对施力物体的速度都不可能达到光速。

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现在已经证明光是横波，因为光没有前后的尺度。有人曾经试图测量“光压”，结果光压是0。即光对任何物体没有力的作用。

洛仑兹因子的物理意义

前几天我给你发了封邮件在四维明科夫斯基空间推导了一下它你还记得吧，实际上洛伦兹因子正是因为光速不变+相对性原理得出的一个相对变换因子，实际上光速不变更重要，因为如果光速变化的话那么洛伦兹因子就等于一，这就成了伽利略惯性系统。
在三维空间里假设有两个参照系S(x,y,z,t)与S‘(x’,y’,z’.t’)重合，现在有一点P在S中的坐标是(x0,y0,z0,t0),这时让S’沿S正方向匀速v运动，则按常规思维，P在S‘中横坐标应是X’=X0-vt,同理x0=x’+vt’(这时P随S’),但是这只是在宏观

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