洛伦兹推导出了洛伦兹变换为什么却没发展出相对论?

}

相信很多人刚开始学习狭义相对论的时候都有这样一个疑问,爱因斯坦从光速不变原理和相对性原理出发,根据同时性的定义推出的公式为什么要叫做“洛伦兹变换”呢?

事实上,在1989年,洛伦兹在他关于物质结构理论的“电子论”就已经推出了洛伦兹变换的数学形式,比爱因斯坦早了10多年。在推导中,他首次把时间坐标t同空间坐标x加入了变换之中。然而,洛伦兹却把变换之中的t当成是一种没有意义的时间概念,它只是用来辅助变换的而已。在他看来,变换之后的真正时间仍然是变换之前的时间t。

其实在18世纪末年,达兰贝尔和拉格朗日等明的数学家就已经提出了将时间作为第四个维度。但是它仍然是游离在三维普通空间直接外,作为一个完全独立的维度存在。在我们广袤的空间中,理论上我们可以到达我们想去的任何地方,只是有一些存在技术性的困难。而对于时间来说,我们只能坐等它流逝,而不能在过去和将来之间随意跳动。时间和空间的性质相差甚远,人们把它们分开是一件非常自然的事情。

大数学家庞加莱也意识到了这一点,他在爱因斯坦之前就意识到了时间和空间的观念必将发生重大的变化。他拥护和支持洛伦兹的理论,甚至参与了将洛伦兹变换写成我们看到的普遍形式。虽然他在1900年就提出了用光来校准时钟的方法,但是他仍然继承洛伦兹的想法,没有看出t的意义,不敢把t当成是变换后的时间。因此,洛伦兹和庞加莱只是为相对论的形式做了一些前期准备,真正迈出这一步的是爱因斯坦。当爱因斯坦给予洛伦兹变化中“时间和空间联合变换”物理意义的时候,时间和空间的概念就融合在一起了,由此创立了狭义相对论。

不过,爱因斯坦刚开始对时空的认识是不足的,这一点与他的数学修养的欠缺有关。对时间和空间的深度揭示依赖于数学家闵科夫斯基,他在1908年的时候提出,洛伦兹变换是由三维的空间和一维的时间构成的四维时空的变换。刚开始,爱因斯坦对此描述不够重视,直到进行广义相对论的研究时才觉得“真香”,他意识到这种新观念是必不可少的。

因此,为了纪念闵科夫斯基,人们把三维空间和一维时间组成的四维时空叫做“闵科夫斯基空间”。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。