人们常常要问:爱因斯坦的狭义相对论究竟贯穿述了什么思想,叙述了什么内容,包容了什么内涵?
首先,狭义相对论指出“一切惯性系是平权的”,即电磁学规律包括一切物理规律同力学规律一样,在一切惯性系中都成立,具有相同的形式,不存在对谁特殊的参考系。动的或静的惯性系不仅在力学上,而且在一切物理规律上都不能被区分,它们完全平等。这就是狭义相对论的“相对性原理”。
其次,设定了“真空中的光速恒为
,与光源的运动无关”。这就是“光速不变原理”。
光速不变原理又可用数学表征为均匀线性四维空间里的“间隔不变性”。
狭义相对论讨论了光速
是运动物体的“速度极限”,如果超过了光速就会引起因果颠倒、本末倒置的麻烦。
狭义相对论利用均匀时空的属性引出了“洛仑兹变换”,而它正是牛顿力学的“伽利略变换”在光速、亚光速情况下的“高版本”形式。无论应用洛仑兹变换还是四维时空的间隔不变性,都可以推证出在不同的参考系中“同时的相对性”和“钟慢尺缩效应”。
狭义相对论将空间、时间统一为一个不可分割的整体,闵柯夫斯基则用了一个数学上的四维赝欧氏空间(被后人称为闵柯夫斯四维空间)来完美地描述了这个整体。在这种四维的描述里人们发现,物理规律既简洁、优美又丰富、深邃……
先从爱因斯坦说起。
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