从伽利略相对性到德西特狭义相对论

精确宇宙学的发现,使爱因斯坦相对论作为以宇宙常数Λ0为特征的宇观物理学的基础受到挑战。对爱因斯坦理论基本原理的重新考察可以追溯到惯性运动的伽利略相对性、牛顿理论及其宇宙佯谬。相对性原理应该扩充到具有两个不变普适常数c和l,具有24个生成元的惯性运动对称性的相对性原理。于是,存在庞加莱、德西特和反德西特不变的三种相对论,三者伴有对偶庞加莱退化运动学构成相对论三位一体。取勰,德西特不变的狭义相对论为宇观尺度的运动学,且可避开惯性运动相对性的宇宙佯谬。     

对狭义相对论时空观的认识

相对论是伟大物理学家爱因斯坦二十世纪初的杰作,它的出现表征了时空观的伟大变革,为人类更好认识物质世界作出了卓越的成就。文章主要从测量运动物体长度这个方面去认识狭义相对论的时空观。以说明长度收缩与时间膨胀是两个相互联系的相对论效应,时间与空间是一个不可分割的统一体。     

完备的狭义相对论

所谓完备的狭义相对论,是将四维时空连续区(x_1,x_2,x_3,x_4)(x_1=x,x_2=y,x_3=z,x_4=ict)的原点O(O,O,O,O)在任何微观粒子产生的时刻(t=0)置于其质量中心(O,O,O)处,并在原点O(O,O,O,O)的无穷小领域里即微观领域里重新考察时空变换的结果。显然,我们的这种考察必然具有二重性:首先,我们面对的四维矢量必然是一系列零矢量,其根本特征是方向全然     

向狭义相对论宣战——记物理学家谭暑生教授

1905年,年仅26岁的爱因斯坦提出相对论,这一科学理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。相对论在一个世纪以来被奉为绝对经典,爱因斯坦也因此成为20世纪最有智慧的科学家。     

我看狭义相对论

从《发明与革新》看到黄家荣先生《同时性的相对性剖析》一文，颇有兴趣。开始读到文章对当代最伟大的科学家爱因斯坦的相对论提出质疑时自己颇有些吃惊，因为相对论在我心目中的地位始终是相当高的，难道相对论有问题吗？带着疑问认真的看完全文后，对作者的观点很是赞同，同时也对作者对待科学之勇气颇感钦佩。文中提到许少知和曲元春先生曾在去年的刊物上发表过类似的文章，于是又将去年的《发明与革新》如数仔细拜读，心中豁然开朗。对许、曲二先生的观点颇有同感，于是回头将过去上学时的物理课本翻出，将《狭义相对论》一章又“复习”…     

世界物理年,重读相对论--纪念狭义相对论发表100周年

1905年是世界物理学光辉灿烂的一年,也是科学史上翻天覆地的一年。伟大的物理学巨匠阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein1879-1955)在这一年里接连发表了5篇论文,彻底改变了传统的物理学,为以后的物理学研究的诸多科学技术领域奠定了基础。值此百年之际,联合国大会于2004年6年10日第58次会议通过了2005年为“世界物理年”的决议,以纪念这个“奇迹之年”。1879年,爱因斯坦出生于德国乌尔姆市一个中产阶级家庭。当爱因斯坦1岁时,全家从乌尔姆市搬到慕尼黑,慕尼黑是当时世界科学中心地之一。17岁时,爱因斯坦考上了苏黎世瑞士联邦工业大学师范系…     

爱因斯坦、希尔伯特与广义相对论

广义相对论作为上世纪最伟大的理论工作以其突破性的概念,精妙的逻辑,完美的数学表达为人们所称道。围绕其建立过程又有着许多扑朔迷离、引人入胜的故事,这项工作的两位参与者——爱因斯坦和希尔伯特,都可称得上科学史上传奇式的伟大人物。本文在介绍广义相对论建立过程的基础上,重点分析了两位伟人之间既合作又竞争的关系,并对近年来出现的关于该理论优先权的争议作了扼要介绍,试图使读者对事件的来龙去脉有一个直观的总体把握。     

爱因斯坦奇迹和相对论变革

回顾和分析了爱因斯坦相对论的建立、成功和引起的物理学的巨大变革,以及当前面临的挑战.说明为什么相对论不是一个完成的逻辑体系.对于相对论中的一些重要的假设要素、基本原理之间的关系,以及可能存在的问题等,进行了简单的分析.对于如何对待物理学当前面临的挑战、相对论面临变革的几种方式,也进行了简单的介绍.     

德西特不变的相对论及其宇宙学意义

暗宇宙的观测表明,相对论的空时理论与观念面临挑战。其实,狭义相对论关于静止钟和尺服从欧氏几何是有待检验的假定;在相对论体系中(狭义)相对性原理和宇宙学原理之间并不协调,等等;这些都表明相对论体系需要发展。事实上,从相对性原理与不变普适常数(c,R)原理出发,在德西特/反德西特空时中,可以建立相对论。爱因斯坦狭义相对论是曲率半径R趋于无限时的某种退化形式。在这类相对论中,具有两种同时性:贝特拉米坐标同时性和固有时同时性。对于前者,贝特拉米坐标系是惯性坐标系,相应的观测者为惯性观测者;自由粒子和光讯号满足惯性定律;可以定义守恒的可观测量,且满足推广的爱因斯坦关系。固有时同时性相应于共动观测;此时,贝特拉米度规成为罗伯特-沃克型度规。这表明,在这类相对论中,相对性原理与具有同样对称性的“完美”宇宙学原理之间存在内在联系,后者是前者的宇宙学依据和起源。这与马赫关于惯性运动起源的观点,在暗宇宙的意义下相似。如果观测宇宙及其未来视界渐近于罗伯特-沃克-德西特空时及其视界,3维空间是闭的,对于平坦的偏离为宇宙常数的量级;同时,观测宇宙具有熵界;存在相对于德西特宇宙背景静止的一类惯性系。当R趋于无限时,这类惯性系应仍然存在。简要叙述了如何建立具有局域德西特不变性的引力。     

狭义相对论违反实在性原则

一列高速行驶的火车的车头H点和车尾T点各有一台激光器，中点M处有一块石头。假设仅当方向相反的两束激光同时到达石头时，石头才会破裂。现H点和T点同时发出激光闪光，乘客将见到M点的石头破裂。然而，相对论认为火车上的同时事件，对于路基上的观察者则不是同时事件。两束激光不能同时到达M点的石头上，石头便不破裂。但是那块石头被激光破碎已是既成事实，因此路基观察者所观察到的不同时就只能是表观不同时，路基系与火车系也就不等价。反过来，若认为路基系和火车系等价，即既同时又不同时都是客观的，那么，这就违反了实在性原则。…