生命周期變化公式:T1=T/√[1-(v/c)^2]
大意是說:速度V越大,時(shí)間T1(測到的時(shí)間)越短
注:V可以無限接近光速C,但永遠(yuǎn)達(dá)不到C。
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一、狹義相對論時(shí)空觀
二、洛倫茲坐標(biāo)變換
洛倫茲公式是洛倫茲為彌補(bǔ)經(jīng)典理論中所暴露的缺陷而建立起來的.洛倫茲是一位理論物理學(xué)家,是經(jīng)典電子論的創(chuàng)始人.
坐標(biāo)系K1(O1,X1,Y1,Z1)以速度V相對于坐標(biāo)系K(O,X,Y,Z)作勻速直線運(yùn)動;三對坐標(biāo)分別平行,V沿X軸正方向,并設(shè)X軸與X1軸重合,且當(dāng)T1=T=0時(shí)原點(diǎn)O1與O重合.設(shè)P為被“觀察”的某一事件,在K系中觀察者“看”來.它是在T時(shí)刻發(fā)生在(X,Y,Z)處的,而在K1系中的觀察者看來,它是在T1時(shí)刻發(fā)生在(X1,Y1,Z1)處的.這樣的兩個(gè)坐標(biāo)系間的變換,我們叫洛倫茲坐標(biāo)變換.
在推導(dǎo)洛倫茲變換之前,作為一條公設(shè),我們必須假設(shè)時(shí)間和空間都是均勻的,因此它們之間的變換關(guān)系必須是線性關(guān)系.如果方程式不是線性的,那么,對兩個(gè)特定事件的空間間隔與時(shí)間間隔的測量結(jié)果就會與該間隔在坐標(biāo)系中的位置與時(shí)間發(fā)生關(guān)系,從而破壞了時(shí)空的均勻性.例如,設(shè)X1與X的平方有關(guān),即X1=AX^2,于是兩個(gè)K1系中的距離和它們在K系中的坐標(biāo)之間的關(guān)系將由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2)表示.現(xiàn)在我們設(shè)K系中有一單位長度的棒,其端點(diǎn)落在Xa=2m和Xb=1m處,則X1a-X1b=3Am.這同一根棒,其端點(diǎn)在Xa=5m和Xb=4m處,則我們得到X1a-X1b=9Am.這樣,對同一根棒的測量結(jié)果將隨棒在空間的位置的不同而不同.為了不使我們的時(shí)空坐標(biāo)系原點(diǎn)的選擇與其他點(diǎn)相比較有某種物理上的特殊性,變換式必須是線性的.
先寫出伽利略變換:X=X1+VT1; X1=X-VT
增加系數(shù)k,X=k(X1+VT1); X1=k1(X-VT)
根據(jù)狹義相對論的相對性原理,K和K1是等價(jià)的,上面兩個(gè)等式的形式就應(yīng)該相同(除正負(fù)號外),所以兩式中的比例常數(shù)k和k1應(yīng)該相等,即有k=k1.
這樣, X1=k(X-VT)
為了獲得確定的變換法則,必須求出常數(shù)k,根據(jù)光速不變原理,假設(shè)光信號在O與O1重合時(shí)(T=T1=0)就由重合點(diǎn)沿OX軸前進(jìn),那么任一瞬時(shí)T(由坐標(biāo)系K1量度則是T1),光信號到達(dá)點(diǎn)的坐標(biāo)對兩個(gè)坐標(biāo)系來說,分別是 X=CT; X1=CT1
XX1=k^2 (X-VT)(X1+VT1)
C^2 TT1=k^2 TT1(C-V)(C+V)
由此得
k= 1/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
于是
T1=(T-VX/C^2) / (1-V^2/C^2)^(1/2)
T= (T1+VX/C^2)/ (1-V^2/C^2)^(1/2)
愛因斯坦假設(shè):
1.物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律,同描述這些狀態(tài)變化時(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是用兩個(gè)在互相勻速移動著的坐標(biāo)系中的哪一個(gè)并無關(guān)系.
2.任何光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都是以確定的速度c運(yùn)動著,不管這道光線是由靜止的還是運(yùn)動的物體發(fā)射出來的.”