狭义相对论

  • 洛伦兹变换
    • S,SS,S' 都是惯性系,对应坐标轴平行,SS' 相对 SS 的速度为 uiu\boldsymbol i
    • 设质点在 S,SS,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=xut1u2/c2x' = \dfrac{x - ut}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}x=x+ut1u2/c2x = \dfrac{x' + ut'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}
      • y=yy'=y
      • z=zz'=z
      • t=tuc2x1u2/c2t' = \dfrac{t - \dfrac{u}{c^2}x}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}t=t+uc2x1u2/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
      • SS' 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')
      • SS 系中,观察相同的两个事件 (x1,t1),(x2,t2)(x_1,t_1),(x_2,t_2)
      • t2t1=t2t11u2/c2t_2 - t_1 = \dfrac{t_2' - t_1'}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}Δt=Δt1u2/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
      • SS' 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')
      • SS 系中,观察相同的两个事件 (x1,t1),(x2,t2)(x_1,t_1),(x_2,t_2)
      • x2x1=(x2x1)1u2/c2x_2 - x_1 = (x_2' - x_1')\sqrt{1 - u^2/c^2}Δx=Δx1u2/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。