美女制服穿出别样韵味
美女制服穿出别样韵味
今日开服火爆上线
台湾杂交机“蒋经国”号
台湾杂交机“蒋经国”号
9.9---全场包邮
9.9---全场包邮
减掉大肚子--妙招(视频)
减掉大肚子--妙招(视频)
财经社区女性社区汽车社区军事社区文学社区社会社区娱乐社区游戏社区个人空间
上一主题:文汇读书周报——科学家反对“科... 下一主题:
洛伦兹变换式的物理本质
[楼主] 作者:郭传华  发表时间:2005/04/17 14:45
点击:205次

19世纪末,荷兰物理学家洛伦兹(H.A.Lorentz)提出了一套坐标变换公式,代替伽利略变换,称为洛伦兹变换。洛伦兹从存在绝对静止以太的观念出发,考虑物体运动发生收缩的物质过程得出洛伦兹变换。在洛伦兹理论中,变换所引入的量仅仅看作是数学上的辅助手段,并不包含相对论的时空观。
    爱因斯坦与洛伦兹不同,以观察到的事实为依据,立足于两条基本原理:相对性原理和光速不变原理,着眼于修改运动、时间、空间等基本概念,重新导出洛伦兹变换,并赋予洛伦兹变换崭新的物理内容。在狭义相对论中,洛伦兹变换是最基本的关系式,狭义相对论的运动学结论和时空性质,如同时性的相对性、长度收缩、时间延缓、速度变换公式、相对论多普勒效应等都可以从洛伦兹变换中直接得出。下面是相对论的洛伦兹变换式:
    设两个惯性系为s系和s′系,它们相应的笛卡尔坐标轴彼此平行,s′系相对于s系沿x方向运动,速度为u,且当t=t′=0时,s系与s′系的坐标原点o、o'重合,这时从共同的原点发出一光信号,经一段时间后,s′的原点o'到达图示位置,光信号的波阵面沿x(或x')轴的方向到达p点。自s系和s'系分别观察到p点的坐标各为:
      x、 y、 z、 t    (自s 系观察)
      x'、 y'、z'、t'   (自s'系观察)
      两组坐标之间的洛伦兹变换为:
      x'=γ(x-ut),   y'=y, z'=z, t'=γ(t-ux/c^2)
      x =γ(x'+ut'), y=y', z=z', t=γ(t'+ux'/c^2)
      式中γ=1/sqrt(1-u^2/c^2), c为真空中的光速 。

      ---------o--------o'-----------------p----------->x(x')正方向

                             简图

    下面分析其物理本质:
    第一、本人在学习相对论的过程中偶然发现--洛仑兹变换式体现的不是长度收缩,而是长度膨胀!分析如下:
    在式x'=γ(x-ut)中, x'是自s'系观察时p点与坐标原点o'的距离。自s 系观察时这一距离(即p点与o'的距离)为Lo=x-ut,若自s'系观察时p点与o'的距离为L,显然有L=γLo  !
    同样在式x=γ(x'+ut')中, x是自s系观察时p点与坐标原点o的距离。自s'系观察时这一距离(即p点与o的距离)为Lo=x'+ut',若令自s 系观察时p点与o的距离为L,显然有L=γLo  !
    从中可看出长度膨胀是相互的。

    第二、本人在学习相对论的过程中还发现洛仑兹变换式中不光直接体现了长度膨胀,还直接体现了时间膨胀!分析如下:
    在式t'=γ(t-ux/c^2) 中,将x=ct代入可得t'=γ(t-ut/c) =γ(ct-ut)/c,再将ct =x代入可得t'=γ(x-ut)/c,式中x-ut 是自s系观察o'点与p点的距离,(x-ut)/c是自s系观察光信号由o'点到p点所用时间间隔,令这一时间间隔为△t,则自s'系观察时这一时间间隔为△t'= x'/c= t',显然有△t'=γ△t  !
    同样t=γ(t'+ux'/c^2) 中,将x'=ct'代入可得t=γ(t'+ut'/c) =γ(ct'+ut')/c,再将ct' =x'代入可得t=γ(x'+ut')/c,式中x'+ut' 是自s'系观察o点与p点的距离,(x'+ut') /c是自s'系观察光信号由o点到p点所用时间间隔,令这一时间间隔为△t,则自s系观察时这一时间间隔为△t'= x/c= t,显然有△t'=γ△t  !
    从中可看出时间膨胀也是相互的。

    第三、相对论认为钟慢效应与尺缩效应对应,而我发现时间膨胀必对应长度膨胀!证明如下:
    设在s系的x轴上的有一根静止的刚性棒,棒的长度为Lo,靠近坐标原点的一端为A端,另一端为B端,有一蚂蚁以速度v=u在棒上由A端爬向B端,s′系以速度u相对于s系沿x轴正方向运动。
    自s系观察蚂蚁由A端爬到到B端用时 △t=Lo/v=Lo/u,
    自s′系观察蚂蚁的速度为v'=(v-u)/[1-(uv/c^2)],将v=u代入可得v'=0,也就是说在s′系看来蚂蚁是静止的;而棒却以速度u沿x'轴负方向运动,自s′系观察棒的B端到达蚂蚁用时  △t'=L/u !
    1.若L=Lo/γ,则△t'=(Lo/γ)/u=(Lo/u)/γ=△t/γ,△t>△t',与钟慢效应矛盾!
    2.若L=γLo,则△t'=γLo/u=γ△t,△t<△t',与钟慢效应不矛盾!
    注:钟慢效应即我系钟准,彼系钟慢。自s′系观察应有△t<△t'!


    总结:在洛伦兹理论中,变换所引入的量仅仅看作是数学上的辅助手段,并不具有物理本质,看上去繁琐难记。爱因斯坦赋予了洛伦兹变换崭新的物理内容。借助x=ct和x'=ct',我们看到洛伦兹变换式本身已经包含了长度膨胀和时间膨胀,不用另行推导。长度膨胀和时间膨胀就是洛伦兹变换的物理本质!

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-65391.html[复制地址]
上一主题:文汇读书周报——科学家反对“科... 下一主题:

精彩推荐>>

  简捷回复 [点此进入编辑器回帖页]  文明上网 理性发言
 推荐到西陆名言:
签  名:
作  者:
密  码:
游客来访 
注册用户 提 交
西陆网(www.xilu.com )版权所有 点击拥有西陆免费论坛  联系西陆小精灵

0.63524007797241