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1．狭义相对论提出的背景是什么？为什么称洛仑兹变换？
在19世纪，物理学进入顶峰，牛顿力学一统天下，但也蕴藏着巨大危机，那就是一系列新发现冲击着牛顿力学。1885年，法国物理学家伦琴发现了X射线，X射线具有很大的穿透能力，能透过木板，肉体，铁板等物质。1896年，法国物理学家柏克勒尔发现了铀元素放射出一种射线，它不需要强烈的电场能穿透各种物质，1898年，法国科学家居里夫妇发现了镭元素，并发现镭的放射性比铀还大百万倍，它所放射的射线是由三种不同性质的射线组成，带正电的α射线是有氦的原子核组成的，这样在镭的射线中就产生一种新的元素氦，这一系列的新发现冲击着原子的不可入性的形而上学观念，也显示原子核中蕴藏着巨大的能量。同时麦克斯韦的电动力学也有了长足的发展，许多实验都给与了证实，预言的结果能被发现，但是与经典力学有矛盾，人们为了寻找所谓[以太]，设计并进行了这个实验，就是赫赫有名的麦克尔逊-莫雷的光的干涉实验，结果并没有得到预想的结果，使人对物理学产生了怀疑，加上依据电磁理论制造的速度选择仪从没有测出速度超过光速的粒子，用经典理论计算就与实验结果不符合，怎样调和这些矛盾，人们想了许多办法。人们不敢怀疑速度选择仪测量高速粒子时出现了测量误差，就从另一方面去寻找原因。荷兰物理学家洛仑兹总结出了一个变换式，就称为洛仑兹变换。就是为了调和这些矛盾的。狭义相对论就是在这种情况下被承认的。 如科普著作《物理世界奇遇记》中说：“究竟是我们骑得快，还是街道变得短，这又有什么不同吗？我需要跑过十个交叉路口才能到达邮局，如果蹬得快一点，街道也就会变得短一些，而我们也就到得早一些。瞧，我们事实上已经到了。”实际上，这种说法就是要求能够解释过去就行了，至于是不是科学的解释，那是用不着去关心的。在自然科学的新发现冲击物理学经典理论的浪涛中，许多科学家满足于能够解释自然现象，“狭义相对论”的产生正好迎合了这种思潮。 2．狭义相对论的基本观点是什么？ 狭义相对论是A。爱因斯坦创立的理论,主要内容是依据两个公设与一个变换。 一个变换是洛仑兹变换(不同惯性系之间的变换必须是loretz变换)。 两个公设是:相对性原理(就是:物理定律在一切惯性系中都相同。)与光速不变原理(就是:光在真空中总有确定速度,与观察者或光源的运动无关)。 从而有四个推论(运动的尺变短;运动的钟变慢;光子的静质量为零;物质不可能超过光速)和三个关系式(速度合成公式;质量速度公式;质能关系式)。 提出时空是个四维连续区，把时间作为第四维（虚数维）与空间坐标建立了联系，用复数空间坐标表示物体的运动，因为复数是不能比较的，也就取消了比较基准。把比较基准相对化，是狭义相对论的特色。 提出同时性是相对的，也就是不同的参照系有不同的时间度量标准。用光线作为同时性的校对信号，作为两点间来说，还是可以用的，推广后，就会有没有办法确定起点的问题，就会把看到的当成真实的。 3．为什么是爱因斯坦提出的？为什么称狭义相对论？ 1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》一文，首次提出这个思想。 因为狭义相对论只研究相对匀速的运动状态，并没有包括运动的全部，所以叫狭义相对论。后来推广到变速运动，提出不论是什么参照系，光速都是不变的，就叫做广义相对论了。 4．狭义相对论发表会的社会意义是什么？ 对于缓和对经典力学的质疑起到了很大作用，由于相对论还是依据实验结果的，只不过用了不同参照系有不同的比较基准，就可以随心所欲的解释现象，但所有解释都是似是而非的。我认为，狭义相对论不是牛顿力学的推广形式，只是在处理低速运动时，尚能给出近似正确的结论。 速度是怎样定义的？光速为什么会不变？看看爱因斯坦的说法就很有意思。 爱因斯坦自己在《相对论：狭义与广义理论》第76页说：[“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候，如何确定速度并不是那么清楚的。] 可见爱因斯坦的想法了 ，他就没有把速度定为不变，它使用改变时间与长度基准去让速度不变的。 运动系与静止系是不是应该有一个统一的比较基准？这才是问题的关键。把光线走向当成直线，而说时空是弯曲的，就是歪曲事实的说法。人在河边走，鱼在水中同向游，有人拿个鱼叉照着看到的方向去叉鱼，结果没有叉到鱼，把鱼吓跑了。不说光线在这里发生了折射，而说空间这时发生了弯曲，也是一种解释，不过这种解释谁会相信？ 相对论能解释几乎所有运动问题，就是在解释问题是别出心裁。只有像信号是可以叠加的，物体在运动方向的看似缩短，也只是像信号的叠加，把信号当成实物，没有不出错的。 |