洛倫茲變換的幾何導出1)

鄧魁英 楚天廣

?(河北大學工程力學系,河北保定071002)?(北京大學工學院,北京100871)

洛倫茲變換的幾何導出1)

鄧魁英?,2)楚天廣?,3)

?(河北大學工程力學系,河北保定071002)?(北京大學工學院,北京100871)

狹義相對論是牛頓力學的重要發展,因其概念抽象,國內力學專業的教學中鮮有涉及.洛倫茲變換在相對論力學中處于核心地位,由其可導出相對論運動學的全部重要結論.本文首先介紹洛倫茲變換的一種典型的代數導出方式,然后利用閔可夫斯基時空圖以完全幾何的方式給出一種不同的更為直觀的導出方式.希望能以一種簡潔明了的方式引導力學專業的學生學習狹義相對論.

相對論,洛倫茲變換,閔可夫斯基時空圖,經典力學

力學是處理宏觀物體運動問題的一門學科,它包括愛因斯坦相對論 (theory of relativity)[1].狹義相對論是牛頓力學在高速運動極限的發展,是現代物理理論的基石[2-3],歐美的經典力學教材中一般都會講解[4],但國內力學專業的教學中鮮有涉及,一定程度上與相對論的主要概念比較抽象、與直覺相悖、難于教學等因素有關.洛倫茲變換在相對論力學中處于核心地位,可以通過多種途徑導出[4-9].本文首先介紹了洛倫茲變換的一種典型的代數導出方式,然后利用閔可夫斯基時空圖以完全幾何的方式給出一種不同的更為直觀的導出方式.這兩種導出方式簡潔明了,且互為補充,本文旨在由此引導力學專業的學生學習狹義相對論.

狹義相對論的出發……