何为洛伦兹变换?

何为洛伦兹变换?

洛伦兹变换 Lorentztransformation 狭义相对论中关于不同惯性系之间物理事件时空坐标变换的基本关系式。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v，且当t＝t′＝0时，S′系与S系的坐标原点重合，则事件在这两个惯性系的时空坐标之间的洛伦兹变换为x′＝γ（x－vt），y′＝y，z′＝z，t′＝γ（t－vx／c2），式中γ＝（1－v2／c2）-1/2；c为真空中的光速。不同惯性系中的物理定律必须在洛伦兹变换下保持形式不变。 在相对论以前，H.A.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。

应用伽利略变换和牛顿力学处理高速运动物体的力学问题，特别是光的传播问题时，与实验事实存在着不可调和的矛盾。　　根据麦克斯韦电磁场理论和有关光速测量的实验都证实，不论在哪个惯性系，沿任何方向去测定真空中的光速，结果都相同，其大小都等于常量c。　　显然，伽利略变换与电磁理论是互不相容的。"为什么看起来如此正确的两件事却互不相容呢？"爱因斯坦曾经苦苦地思索。最后，他断然摆脱绝对时空观的束缚，于1905年，提出了两条假说，作为狭义相对论的两条基本原理。　　1、　狭义相对论的相对性原理： 在一切惯性系中，物理定律都具有相同的表达形式。它表明不论在哪个惯性系中做物理实验(不仅仅是力学实验)，都不能确定该惯性系是静止的、还是在作匀速直线运动。　　2、　光速不变原理：在任何惯性系中，测得真空中的光速都等于 。光速不变原理否定了伽利略变换，为此，我们必须从光速不变原理出发，寻找一个新的时空变换关系，并使任何物理定律在这一新的变换下保持不变的表述形式。这一变换就是洛伦兹变换。