文档介绍：三、相对论的建立思路页码,1/4

三、相对论的建立思路

对物理学理论来说,与实验定律一致是真理的唯一标准。
人们只要在赋予这些始终保持成立的数学变换关系具体的物理意义
时对其作出检验,能够准确描述物体运动状况的数学公式就是正确的物
学定律,不能够准确描述物体运动状况的数学公式则不属于物理学中的
律。
在自然界里的存在物并不知道人为确定的坐标轴方向在那里,它继
运动下去的道路就是自己的前进方向。
物质世界根本没有"一维"运动、"二维"运动和"三维"运动之分。所
的"三维空间",其物理意义是告诉人们:任何一个实在的运动,最多可
分解成3个相互没有影响的独立运动之组合。虽然这种组合可以有无限多
种选择,但每一个组合都只能最多由3个相互没有影响的独立运动来构
成。这意味着,如果存在"相对论效应",必定是在质点的瞬态运动方向
体现出来。
令质点在瞬态运动方向上的位置微变量为dL,对应的时刻微变量为
dt。在质点的瞬态运动方向上,K′参照系以速度v相对于K参照系做匀速
直线运动,在K系中确定出u的指向与坐标轴指向相同。直接将洛仑兹变
中的x、t、v替换成dL、dt、v ,即可得到与质点运动方向相关联的时空
变换如下:
ebook: 2009-4-4
三、相对论的建立思路页码,2/4

同样,直接将仿洛仑兹变换中的x、t、v替换成dL、dt、v ,即可的
到:

ebook: 2009-4-4
三、相对论的建立思路页码,3/4
该式子的物理意义与三维空间中两点间的距离平方和相似,可称之
四维空间中两点间的距离平方和。由于它在任意两个参照系中保持相同
特称之为"空间不变性"。
无论是多少维空间,只要是用瞬态运动方向上的位置微变量与对应
时刻微变量作时空变换,由于瞬态运动方向上的位置微变量等于各个分
微变量的均方根,其结果都是同样的表达方式。
当被考察质点都在作匀速直线运动时,相对论即表现为最简单的形
式:狭义相对论。
由于历史原因,爱因斯坦建立的狭义相对论主要是为了解释他自己
出的光速不变假说,因此必须把洛仑兹变换引入到坐标变换之中。此时
有:

人们把质点的呈现时刻和空间位置坐标放在一起来定义出新的世界
点,根据洛仑兹变换推导出来的"空间不变性"进行数理分析,明显没有
据仿洛仑兹变换推导出来的空间不变性进行的数理分析和谐。事实上,
可夫斯基在提出四维时空概念之后,就已经提出引入来代替t,从
而使类时矢量dx,dy,dz,dt的长度dτ由原来的表达公式

dτ2 = c2dt2 - dx2 - dy2 - dz2
转变成:

dτ2 = -c2ds2- dx2 - dy2 - dz2
由于引入代替t,人们在进一步的研究中得出了一个十分含蓄
的奥妙公式:3×105千米= 秒。爱因斯坦在建立广义相对论之时,
提出用代替,并认为选择坐标时使=1是有利的做法,其目
就是要使给出来的数学公式显得漂亮一些。閺可夫斯基和爱因斯坦不知
仿洛仑兹变换的真正来历极其物理意义,才在洛仑兹变换与仿洛仑兹变
之间各取了一半