物理學中的洛倫茲變換和伽利略變換主要有什麼不同?

拉呱終結者

題主你好。洛倫茲變換和伽利略變換是物理學兩種截然不同的變換,物理上看,洛倫茲變換是時間-空間都發生變換,而伽利略變換隻有空間變換,沒有時間變換。這就導致在伽利略變換裡需要人為區分時間和空間的差異,否則就沒有辦法是用伽利略變換。可不要小看這個問題,因為我們現在是從公理化體系來考慮的,完全拋開客觀實際!在伽利略體系裡,由於無法做到從某條公理推導出時間和空間的定義,因此只能將時間和空間以公理的形式進行人為區分。這種區分用今天的話來說就是:十分唯象。

但是這不意味著與伽利略變換相對應的洛倫茲變換就不需要人為區分時間空間,作為一種特殊的座標變換,洛倫茲變換其實是在已經區分好時間空間之後才能嚴格給出的,要想從更加公理化的體系裡推導出洛倫茲變換,就必須要考慮時空的幾何特性。閔可夫斯基提出,用幾何的觀點來研究洛倫茲變換時,可以通過時空本身的幾何特徵“推導”出時間和空間。這就意味著存在一個更加基礎的公理化體系,它能解決時間、空間定義問題,也能給出一個特殊座標變換——洛倫茲變換。這個公理化體系就叫“相對論”。

伽利略變換是非相對論物理體系的基礎,所有非相對論性物理體系,包括非相對論性量子力學,都自動滿足伽利略變換。但是,只要服從伽利略變換就一定不服從洛倫茲變換,這一點是必須要指明的。換句話說,即便速度再怎麼低,只要不是零,洛倫茲變換就永遠是洛倫茲變換,不會變成伽利略變換,原因在於洛倫茲變換裡面的時間變換裡存在空間項,即便速度再低(只要不是零),那麼當空間足夠遠,這一項的貢獻就不能忽略!這就說明,洛倫茲變換是嚴格不同於伽利略變換的!但是,當我們把物理模型應用到具體的客體時候,就要注意模型的侷限性。洛倫茲變換僅在局域空間(即空間項很小,可以忽略)上可以成立,而尺度一旦變得很大,洛倫茲變換就不再正確!所以,這就解釋了客觀的低速運動為什麼是服從伽利略變換的。


科學聯盟

簡單得說,就是在洛倫茲變換中,時間可以變成空間,但在伽利略變換中,時間與空間不能相互轉化。

洛倫茲變換把時間與空間轉化的方法叫做BOOST,翻譯為中文叫做偽轉動。這也是相對論的本質所在。相對論與牛頓力學的主要區別就在於,在相對論中,時間與空間不是絕對的,而是可以相互轉化的。這個可能大家理解起來很困難,因為生活中好像沒有這個感覺。但是,事實上這個是成立的,只不過我們的速度都比光速要慢很多,所以感覺不到時間與空間的相互轉換。

但是,在未來社會,當我們有了近光速的飛船,我們可以去遙遠的恆星旅遊的時候,等我們回到地球,我們會發現旅遊回來的人比留在地球上的人要年輕多了。這就是洛倫茲變換的體現。

可以用時空中的相似三角形證明洛倫茲變換。


瀟軒

時空變換與時空變化是兩種不同的屬性,在這裡我只講時空變化――物體質量的變化是由物體質量中的縮命子(奇點)提純凝聚態疊加運作的,在這種新物理學知識中即存在著空間變化,也存在著時間變化,空間變化:物體質量引力由單象性轉化成為了多象性。時間變化:物體質量的磁輻射從過去――現在――未來,轉化成了現在――未來。這個時間變化沒有了過去,請問真正的科學家,我在說天體上的哪顆恆星?說出祂的演變過程!


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