狭义相对论

  • 洛伦兹变换
    • 设 S,S′S,S' 都是惯性系,对应坐标轴平行,S′S' 相对 SS 的速度为 uiu\boldsymbol i。
    • 设质点在 S,S′S,S' 中的时空坐标分别为 (x,y,z,t),(x′,y′,z′,t′)(x,y,z,t),(x',y',z',t'),则
      • x′=x−ut1−u2/c2x' = \dfrac{x - ut}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}, x=x′+ut′1−u2/c2x = \dfrac{x' + ut'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}
      • y′=yy'=y
      • z′=zz'=z
      • t′=t−uc2x1−u2/c2t' = \dfrac{t - \dfrac{u}{c^2}x}{\sqrt{1 - u^2/c^2}},t=t′+uc2x′1−u2/c2t = \dfrac{t' + \dfrac{u}{c^2}x'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}
  • 相对论时空效应
    • 时间延缓
      • 在 S′S' 系中,在同一空间位置测量时间长度,即有两个事件 (x′,t1′),(x′,t2′)(x',t_1'),(x',t_2')。
      • 在 SS 系中,观察相同的两个事件 (x1,t1),(x2,t2)(x_1,t_1),(x_2,t_2)。
      • t2−t1=t2′−t1′1−u2/c2t_2 - t_1 = \dfrac{t_2' - t_1'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}} 或 Δt=Δt′1−u2/c2\Delta t = \dfrac{\Delta t'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}。
      • Δt′\Delta t' 称为固有时或原时,Δt′\Delta t' 最短。
    • 长度收缩
      • 在 S′S' 系中,在同一时刻位置测量长度,即有两个事件 (x1′,t′),(x2′,t′)(x_1',t'),(x_2',t')。
      • 在 SS 系中,观察相同的两个事件 (x1,t1),(x2,t2)(x_1,t_1),(x_2,t_2)。
      • x2−x1=(x2′−x1′)1−u2/c2x_2 - x_1 = (x_2' - x_1')\sqrt{1 - u^2/c^2} 或 Δx=Δx′1−u2/c2\Delta x = \Delta x'\sqrt{1 - u^2/c^2}。
      • Δx′\Delta x' 称为固有长度或原长,Δx′\Delta x' 最长。