洛仑兹变换
19世纪后期建立了麦克斯韦方程组,标志着经典电动力学取得了巨大成功。然而麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下并不是协变的。
由麦克斯韦方程组可以得到电磁波的波动方程,由波动方程解出真空中的光速是一个常数。按照经典力学的时空观,这个结论应当只在某个特定的惯性参照系中成立,这个参照系就是以太。其它参照系中测量到的光速是以太中光速与观察者所在参照系相对以太参照系的速度的矢量叠加。然而1887年的迈克尔逊-莫雷实验测量不到地球相对于以太参照系的运动速度。1904年,洛仑兹提出了洛仑兹变换用于解释迈克尔逊-莫雷实验的结果。根据他的设想,观察者相对于以太以一定速度运动时,长度在运动方向上发生收缩,抵消了不同方向上由于光速差异,这样就解释了迈克尔逊-莫雷实验的零结果。
洛仑兹提出洛仑兹变换是基于以太存在的前提的,然而以太被证实是不存在的,根据光速不变原理,相对于任何惯性参照系,光速都具有相同的数值。爱因斯坦据此提出了狭义相对论。在狭义相对论中,空间和时间并不相互独立,而是一个统一的四维时空整体,不同惯性参照系之间的变换关系式与洛仑兹变换在数学表达式上是一致的
洛仑兹变换的提出为爱因斯坦的相对论理论完善提供了依据
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