在任何一惯性参照系中

惯性与参照系的关系一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

这就是牛顿第一定律，又叫做惯性定律。

物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。

假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。

那么飞船里的人和一切物体都处于失重状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。

如果飞船又开动了火箭，以一定的加速度向前飞行，那么飞船里的人又感到有了重量，原来在空中漂浮的东西又纷纷加速下落。

如果飞船的加速度等于g=9.8米/秒2，那么这些现象就跟飞船停在地面时发生的一样。

假定飞船里的乘客完cuan听不到飞船的火箭工作的声音，他又看不到飞船外的任何物体，他就无法区分飞船是静止在地面或是在没有任何引力的空间做加速飞行。

在描述一个物体的运动时，选另外的物体作为标准。

描写物体的运动，可以考虑研究问题的方便，而任意选择参照系。

在某参照系看来，物体具有惯性，保持惯性运动，在另一参照系看来物体却在加速运动。

那么相对于某参照系，物体以一定的加速度加速运动时，相对于另一参照系看来，物体有可能具有惯性，在保持惯性运动。

物体具有惯性，在加速系(非惯性系)看来，物体以一定的加速度加速运动。

在非惯性系看来，以一定的加速度加速运动的物体，在惯性系看来，物体具有惯性。

在惯性系中加速运动的物体，在非惯性系看来，物体具有惯性。

例如自由落体运动在自由落体系看来处于惯性状态。

物体相对于参照系表现为惯性时，相对于另一参照系(有可能)表现为不是惯性。

相对于另一参照系，物体表现为不是惯性时;相对于参照系(有可能)表现为惯性。

如果物体相对于参照系表现为惯性时，把此时的参照系叫为惯性系，相对于另一参照系(有可能)表现为不是惯性时的参照系叫为非惯性系;，那么在惯性系中物体具有惯性，在非惯性系看来(加速系)物体受到惯性力加速运动;在非惯性系中受惯性力加速运动时，在惯性系看来，物体具有惯性。

那么在非惯性系(加速系)看来物体具有惯性时，在惯性系中，物体受到力加速运动。

相对论运动知识点相对论运动是指当物体的速度接近光速时，必须采用爱因斯坦相对论来描述其运动规律。

相对论运动具有许多独特的特性和效应，下面将介绍几个重要的相对论运动知识点。

一、相对论基本假设1. 绝对不变性原理：物理定律在所有惯性参照系中都具有相同的形式，即物理规律在不同参照系之间的变换是线性的。

2. 光速不变原理：真空中的光速在任何惯性参照系中都是恒定不变的，与物体的运动状态无关。

二、狭义相对论1. 相对性原理：所有的自然定律在任何惯性参照系中都具有相同的形式。

2. 时间膨胀：当物体的速度接近光速时，其时间相对于静止参照系将会变慢，即时间会出现膨胀现象。

3. 长度收缩：当物体的速度接近光速时，其长度相对于静止参照系会变短，即长度会出现收缩现象。

4. 同时性相对性：在相对论中，两个事件是否同时发生是相对于观察者的运动状态而言的，不同的观察者可能对事件发生的顺序有不同的看法。

5. 相对论动力学：质量随着速度的增加而增加，当物体的速度接近光速时，其质量会无限趋近于无穷大。

6. 能量-动量关系：E=mc²，质量与能量之间存在等价关系，其中c 代表光速。

三、广义相对论1. 弯曲时空：质量和能量会使时空发生弯曲，物体的运动轨迹会受到引力场的影响。

2. 时空的膨胀和收缩：质量和能量分布不均匀时，时空会发生膨胀和收缩现象。

3. 引力场：物体在引力场中运动时，其所受到的加速度与其所在位置的引力场有关。

4. 时空的扭曲：质量和能量的分布会导致时空的扭曲，这也是黑洞形成的原因。

四、实验验证1. 麦氏实验：通过观察快速运动的粒子在磁场中产生的偏转来验证相对论的效应。

2. 汤姆逊散射：通过观察高速运动的电子在金属中的散射现象来验证质量随速度增加而增加的效应。

3. 伽利略钟差实验：使用铯原子钟对比观测地表和高空时钟的差异来验证时间膨胀的效应。

总结：相对论运动是描述物体在高速运动状态下的运动规律的一种理论框架。

相对论基于相对性原理和光速不变原理，引入了时间膨胀、长度收缩、相对论动力学等概念，狭义相对论和广义相对论分别适用于不同的运动情况。

光速最快是因为光速在任何惯性参照系中都是不变的,根据这一点,爱因斯坦推导出t=t'/(根号(1-(u^2/c^2))).公式如果看不清楚可以去查一下.式中t表示惯性系A中经过的时间,t'表示惯性系B中经过的时间,u表示惯性系B相对于A的运动速度,c表示光速.根据这个公式,如果u大于c.那么分母将是一个虚数,那么得到的时间t也是一个虚数,这是没有物理意义的.(除非你相信时间倒流)所以,光速是最快的. 但请注意,不能超过光速是指A观察B相对与A的速度,或者B观察A相对与B的速度是不能超光速.如果在另一系C中观察,A与B的相互速度是可以大于光速的.还有什么问题可以继续问我2回答者：quit21116890光速恒定且不可逾越不是哪个人说的，是相对论说的。

任何的科学理论都有基本定律，通过基本定律进而得出相应的推论。

然后，人们可以通过实验去验证这些推论，验证了这些推论也就验证了基本定律，这是科学中广为人知并且被广泛接受的方法。

在1887年，光速在不同参照系中具有相同的速度被发现后，物理学家解释不了这样的现象。

而爱因斯坦却根据这样的观测结果，假设光速恒定，基于这样的假设，他建立了相对论，进而得到一系列的推论，其中非常著名的是质能方程E＝mcc和光速不可逾越。

质能方程已经通过原子弹的爆炸得以证明，光速不可逾越说的是物体由于它的运动所得到的能量应该加到它的质量上去，当物体运动速度达到10％的光速时，质量比原来增加0.5%，物体运动速度达到90％的光速时，质量是原来的两倍，而当物体运动速度接近光速时，质量变成无限大，从而永远不可能得到光速。

这样的现象可以在高能粒子加速器上得到很好的证实。

其实上面的例子还不能使相对论扬名天下，真正使得相对论为大众所知的是它关于空间弯曲的推论。

相对论说，其实不存在什么万有引力，而是“空间中的质量和能量将引起它周围的空间弯曲，越大的质量所引发的弯曲越大”。

为了验证这个推论的正确，物理学家找到了一个方法。

大学物理相对论目录相对论基本概念狭义相对性原理光速不变原理质能关系030201等效原理广义协变原理引力场方程相对论与经典物理关系相对论是经典物理的延伸和发展，解决了经典物理在高速和强引力场下的困境。

相对论和经典物理在低速和弱引力场下是一致的，但在极端条件下存在显著差异。

相对论揭示了时间和空间的相对性，以及质量和能量的等价性，这些概念在经典物理中是没有的。

狭义相对论基本原理洛伦兹变换同时性相对性在一个惯性参考系中同时发生的两个事件，在另同时性相对性是狭义相对论的基本原理之一，与长度收缩和时间膨胀010203广义相对论基本原理等效原理弱等效原理强等效原理引力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。

弯曲时空概念时空弯曲测地线爱因斯坦场方程场方程形式$R_{munu} -frac{1}{2}g_{munu}R + Lambda g_{munu} = frac{8piG}{c^4}T_{munu}$，其中$R_{munu}$ 是里奇张量，$g_{munu}$ 是度规张量，$R$ 是标量曲率，$Lambda$ 是宇宙学常数，$G$ 是万有引力常数，$c$ 是光速，$T_{munu}$ 是能量-动量张量。

场方程的物理意义描述了物质如何影响时空的几何结构，以及时空几何结构如何影响物质的运动。

狭义相对论在物理学中应用质能关系及核能计算核反应能量计算质能方程在核反应中，质量亏损对应的能量释放遵循质能方程，可计算核反应释放的能量。

核裂变与核聚变1 2 3放射性衰变粒子衰变动力学衰变产物的检测与分析粒子衰变过程分析高速运动物体观测效应长度收缩效应时间膨胀效应质速关系及质能变化广义相对论在物理学中应用宇宙微波背景辐射广义相对论预测了宇宙微波背景辐射的存在，这是宇宙大爆炸后遗留下来的热辐射，为宇宙大爆炸理论提供了有力证据。

宇宙大爆炸理论广义相对论为宇宙大爆炸理论提供了理论框架，解释了宇宙的起源、膨胀和演化。

暗物质与暗能量广义相对论在解释宇宙大尺度结构形成和宇宙加速膨胀时，提出了暗物质和暗能量的概念，这些物质和能量对于理解宇宙的演化至关重要。

一、引言相对论，这一20世纪物理学史上最重大的成就之一，彻底颠覆了我们对时空的传统认知。

它由爱因斯坦创立，分为狭义相对论和广义相对论两部分。

本文将深入探讨相对论的基本原理，并结合实际思考其深刻意义。

二、相对论的基本原理1. 相对性原理相对性原理是相对论的基础，它认为物理定律与参照系的选择无关。

也就是说，在任何惯性参照系中，物理定律都是相同的。

这一原理是对伽利略相对性原理的推广，即所有物理定律（除引力外）在所有惯性系中均有效。

2. 光速不变原理光速不变原理是相对论的核心，它指出光在真空中的传播速度是恒定的，即光速c不随光源和观察者的运动状态而改变。

这一原理与经典力学不相容，因为根据经典力学，速度应该是相对的。

3. 狭义相对论狭义相对论只适用于惯性参照系，即匀速直线运动的参照系。

其主要结构是洛伦兹变换式，以之为基础可以推导出所有狭义相对论的定量结论。

狭义相对论揭示了以下现象：（1）时间膨胀：当物体以接近光速的速度运动时，其上的时钟会变慢。

（2）长度收缩：当物体以接近光速的速度运动时，其长度会变短。

（3）质能等价：质量和能量之间存在着等价关系，即E=mc²。

4. 广义相对论广义相对论将相对性原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，即具有加速度的参照系和引力场。

其主要结构是引力几何化，核心是引力场方程，描述物质和时空如何相互影响。

三、相对论的思考1. 对时空观念的颠覆相对论揭示了时空的相对性，即时空的性质取决于观察者的运动状态。

这一观念颠覆了牛顿力学中绝对时空的概念，使我们认识到时空是动态的、可变的。

2. 对物理学发展的推动相对论为物理学的发展提供了新的视角和方法。

它促进了量子力学、粒子物理学、宇宙学等领域的研究，为人类探索宇宙奥秘提供了有力工具。

3. 对人类思维的启示相对论揭示了人类认知的局限性，使我们认识到科学理论并非绝对真理，而是不断发展的。

它启示我们要保持开放的心态，勇于挑战传统观念，不断探索未知领域。

爱因斯坦的相对论是什么意思相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种新的物理学理论，它是对牛顿力学的一种修正和补充。

相对论的主要思想是：物理规律在所有惯性参照系中都是相同的，而光的速度在任何参照系中都是恒定不变的。

这个理论不仅颠覆了牛顿力学的经典观点，而且也对物理学的发展产生了深远的影响。

相对论的出现是在当时的物理学界引起了轰动。

人们对这个理论表示了极大的兴趣和关注，也有许多人对它提出了质疑和批评。

但是，随着时间的推移，相对论的正确性得到了越来越多的证实和认可，成为了现代物理学的基本理论之一。

相对论的核心概念是“相对性原理”和“光速不变原理”。

相对性原理指出，在所有惯性参照系中，物理规律都是相同的，没有任何一种参照系是特殊的或者优越的。

这个原理的意义在于，它打破了牛顿力学中绝对时间和绝对空间的观念，使得物理学的研究不再依赖于特定的参照系，而是具有普遍性和相对性。

光速不变原理是相对论的另一个核心概念。

它指出，在任何参照系中，光的速度都是恒定不变的。

这个原理的意义在于，它解决了牛顿力学无法解释的一些现象，如光的折射、反射等。

它还导致了一些有趣的结果，如时间的相对性、长度的相对性等。

相对论的一个重要推论是“质量能量关系式”，也就是著名的“E=mc”公式。

这个公式表明，质量和能量是可以相互转化的，而且它们之间的关系是非常紧密的。

这个公式不仅是相对论的一个重要结论，而且也是现代物理学的基石之一。

它被广泛应用于核物理、宇宙学等领域，成为了人类认识自然界的重要工具。

相对论的出现不仅对物理学的发展产生了深远的影响，而且也对人类的思想观念产生了重要的影响。

它打破了人们对绝对真理的信仰，提出了相对性和不确定性的观念，这些观念对于哲学、文学、艺术等领域都产生了重要的启示和影响。

相对论的出现也激发了人们对自然界的探索和认识的热情，推动了科学技术的发展和进步。

总之，相对论是爱因斯坦的一项伟大成就，它不仅是现代物理学的基石之一，而且也对人类的思想观念产生了深远的影响。

惯性系的理解惯性参照系牛顿运动定律在其中有效的参考系，又称惯性坐标系，简称惯性系。

如果S 为一惯性系，则任何对于S作等速直线运动的参考系S'都是惯性系；而对于S作加速运动的参照系则是非惯性参考系（非惯性系）。

所有惯性系都是等效（等价）的。

惯性系符合的是与惯性定律描述一致但不是惯性定律的原理，即在惯性系中，不受外力时，一切物体总保持与参考系的匀速直线运动状态或相对静止状态。

惯性系中的惯性指的是相对于整个惯性系而言，不同惯性系中所指惯性可能不同。

例如惯性系中物体由于惯性保持相对静止状态，从另一个惯性系观察，物体作匀速直线运动。

相对静止的物体仍保持原有状态。

可见不同惯性系有时所指的惯性不同。

惯性系中的惯性称为相对惯性，与惯性定律中惯性不同。

惯性系中的惯性是相对于惯性系与其中的物体整体而言，惯性定律中惯性是物体自身的性质。

1惯性系的定义对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。

参考系选取的不同，对运动的描述，或者说运动方程的形式，也随之不同。

在有些参考系中，不受力的物体会保持相对静止或匀速直线运动状态，其时间是均匀流逝的，空间是均匀和各向同性的。

在这样的参考系内，描述运动的方程有着最简单的形式，此参考系就是惯性参考系。

朗道《场论》（主要是相对论电动力学）给出的定义：牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系（原文直接说在这样的参考系中，一个不受相互作用的粒子将保持相对静止或匀速直线运动）。

这个定义在牛顿力学和狭义相对论中均适用。

①牛顿第一定律定义了惯性系。

②牛顿力学在惯性系中成立（在相对论中，修正为麦克斯韦方程组和相对论力学在其中成立）。

这样就不存在逻辑循环，同时也说明，牛顿第一定律不是牛顿第二定律在F=0时的特殊情况。

在空间中，相对于任何参考点（静止中或移动中），一个运动中的粒子的位移、速度和加速度都可以测量计算而求得。

虽然如此，经典力学假定有一组特别的参考系。

在这组特别的参考系内，大自然的力学定律呈现出比较简易的形式，称这些特别的参考系为惯性参考系（惯性系）。

大 学 物 理科技期刊COLLEGE PHYSICS1998年8月 第17卷 第8期关于洛伦兹变换的推导王笑君1) 关　洪2)1) 华南师范大学物理系，广州　510631；2) 中山大学物理系，广州　510275) 摘　要　介绍了从时空的一些普遍性质出发而推导洛伦兹变换的几种有代表性的方法，特别阐明了每种方法的推导依据(包括隐含的依据)，并对这些依据所对应的物理意义进行了讨论. 关键词　洛伦兹变换；推导 分类号　O 412.1 长期以来，在国内刊物发表的一些文章［1］上，以及笔者不时有机会看到的一些稿件上，每每声称发现了推导狭义相对论里洛伦兹变换的新的基本方法.但在实际上，这些文稿往往只是前人工作的重复，并且还常常采取了一些不必要的或多余的假设；此外，一些已出版的书籍里，也存在着类似的问题.所以，系统介绍一下这方面的情况，相信是会有益处的. 我们所说的推导洛伦兹变换的基本方法，指的是从关于空间和时间的一些普遍性质出发而做的推导，不包括从例如电磁场方程的不变性那样的具体要求，或者从时间延长和长度收缩等“实验现象”(事实上不存在任何关于长度收缩的直接实验证据)出发所做的推导.下面按历史先后的顺序，简单地介绍几种有代表性的推导方法.1　Einstein的光速不变原理 众所周知，作为Einstein的狭义相对论基础的两条支柱，是他的“光速不变原理”和“相对性原理”.这两条原理可以简单地陈述如下： 1) 物理定律在一切惯性参照系中都采取同样的形式. 2) 在任何给定的惯性系中，光速c都是相同的，且与光源的运动无关. 今设在一惯性系S里的空时坐标是x\,y\,z和t,在另一个惯性系S′里相对应的空时坐标是x′,y′,z′和t′.S ′相对于S的速度沿着x轴亦即x′轴的方向，其大小为v；而且当t=0时，两个参照系的原点相重合.那么，根据光速不变原理2)，对于从原点出发的光的传播过程，在参照系S和S′里应当分别有：x2+y2+z2=c2t2(1)x′2+y′2+z′2=c2t′2(2) 容易算出，满足条件(1)和(2)的坐标的齐次线性变换关系，必定采取以下形式： 这就是在Einstein的早期工作里得出的初步公式，其中含有一个未能确定的、仅含速度参数v的公共函数因子φ(v)［2］.这一因子的存在，反映了把任意参照系的空间和时间尺度乘上同一个系数，不会影响光的速度.从式(2)不难看出，如果采取光速c=1的自然单位，空间和时间的变换就呈现出某种对称性.但是，如果限于讨论两个惯性系之间的变换，单凭这种对称性或者单凭光速不变的要求，无法确定函数因子(v)，因此亦得不出完整的洛伦兹变换公式. 为了做出补救，Einstein再引进对于S′沿着x′方向以速度-v运动的第三个惯性系S″；并且认为，先后经过正反两次变换的参照系S″同原来的S应当是相对静止的，亦即回到了原来的参照系S［3］.据此不难算出关系式φ(v)φ(-v)=φ(0)(4)而且，因为对于恒等变换有φ(0)=1，再加上对于横向(例如y轴方向)长度的测量结果不应当依赖于其运动方向的论证，可以断定φ(v)=φ(-v)，最后便得到φ(v)=1的结论.Einstein把这点也叫做相对性原理的要求.将这一结果代入式(3)，就得出洛伦兹变换式： 有了洛伦兹变换，就能推出沿x轴方向运动的质点的速度合成公式式中u是质点在参照系S里的速度，u′是同一质点在S′里的速度. Einstein所补充的、由式(4)所表示的条件，等价于认为如果参照系S′相对于S的速度为v,则S相对于S′的速度为-v.不过，引入这一条件，表明了Einstein起初运用的方法是有“漏洞”的，而完善的理论方法应当自动地得出这个结果. 在Bergmann的《相对论引论》一书里进行了类似的推导［4］，但是没有用Einstein的条件(4)，而是引入亦被他称为相对性原理所要求的横向坐标不改变的条件： 从式(3)可以看出，这一条件亦相当于要求其中的函数因子φ(v)=1，自然能够收到相同的效果［5］. 在以上的推导里，暗含了空时的均匀性和空间的各向同性，以下不再申明.2　变换的群的性质 1910～1912年间，Ignatowsky以及Frank和Rothe先后提出，不必从光速不变的条件出发，而仅从满足群的基本性质的要求，就可以导出洛伦兹变换.在Pauli的名著《相对论》一书里，有对这一方法的简单介绍［6］.在这些早期工作里，亦用到Einstein的补充条件.但在严格的群论方法里，是不需要这一条件的.Stephenson和Kilmister的《狭义相对论》一书，则给出了较详细的推导［7］.他们都把这种方法称为洛伦兹变换的公理式导出. 把对应着不同速度参数v值的每一个四维空时坐标的线性变换，看做是一个元素.那么，在存在单位元素(恒等变换)，以及对于每一个元素存在着逆元素(逆变换)的情况下，只要所有这些元素满足群的乘法规则，它们就组成一个群. 具体说来，设从参照系S到S′的空时坐标变换由速度参数为u的线性变换式描写，从参照系S′到S″的空时坐标变换由速度参数为v的同一线性变换式描写；那么，群的乘法规则要求：从参照系S到S″的空时坐标变换，必定由对应于某一个速度参数w的、一个相同形式的线性变换式描写. 从这些基本要求出发，就可以推导出式(5)所表示的坐标变换式(在文献［6］和［7］里，给出的都是简单的一维空间、一维时间的线性变换).而上述的三个变换的速度参数w和u,v之间的关系，正好满足上面的速度合成公式(6). 容易证明，所得的结果中所含有的常数c，具有在坐标变换下不改变的不变速度的意义.换句话说，从这种抽象的数学要求出发，就能知道自然界必定存在着一个不变速度.如果把这个不变速度c当做是无限大，就得到伽利略变换式；而把c证认为光速，则得到的是洛伦兹变换式. 我们回过头来观察Einstein引进的补充条件式(4)，不难看出它正体现了这里所讲的、洛伦兹变换的总体组成一个群的要求.3　正交变换群 1907～1908年，Minkowski指出，洛伦兹变换可以看成四维空间中的赝转动，并且首次用四维空间中的张量形式来给出狭义相对论的描写.Einstein起初不以为然，以为那只是一些学究式的多余的话.后来，1912～1913年，Einstein在探索建立广义相以论的工作中，亦不得不开始采用Minkowski的张量方法了. 这种方法的核心是不变量的概念.如果定义三维空间和一维时间中的线元(平方)为ds2=dx2+dy2+dz2-c2dt2(8)并且要求对于任何物理过程，ds2都是坐标变换下的不变量，那么它自然包含了ds2=0的光速不变情况.所以，可以把这种ds2不变的基本要求，看做是光速不变原理的一种推广. 一方面，观察第1节里的式(3)，容易看出，在ds2不变的假设下，必定要求变换中的函数因子φ(v)=1.这样就可以更自然的推导出洛伦兹变换式，而无需追加额外的条件.另一方面，下面将要说明，受到一定限制的这种保持ds2不变的变换的总体，实际上构成一个四维正交群.那么，这样做当然就可以再现第2节的结果了. 具体说来，先定义四维坐标x u为(μ=1,2,3,4)x1=x, x2=y, x3=z, x4=ict(9)惯性系S到惯性系S′的坐标变换式为x′u=aμνxν(10)那么，只要而且只当满足要求(重复指标表示求和)x′u x′u=x v x v(11)就能保证式(8)定义的ds2的不变性. 将式(10)及其反演式代入式(11)，便得到变换系数aμν满足的关系［3］aμλaνλ=aλμaλν=δμν(12)式(12)称为正交条件，满足此条件的变换称为正交变换.系数aμν可以含有一个或者一些参数，具有适当取值范围的所有参数的正交变换组成一个群，即正交变换群.条件(12)表示的是空间尺度不改变的纯转动.例如，普通空间中的转动群就是一个实三维正交群N(3)，而式(10)～(12)表示的则是一个(复)四维正交群O(4). 由速度参数-∞<v<+∞的所有洛伦兹变换组成的群就是洛伦兹群L.洛伦兹群是一种赝四维正交群.为了保持变换前后的空时坐标x,y,z和t以及x′、y′、z′和t′的实性，洛伦兹群的变换系数aμν当中，所有不含指标4的系数和a44必须是实的，而其余只含一个指标4的系数则必须是虚的.所以，实际上，洛伦兹变换表示的是在闵可夫斯基空间，即三维实空间和一维虚时间中的转动. 例如，考虑x2和x3不变的转动.大家知道，对于角度θ的二维运动，可以写出： 现在，对于参照系S′的原点，即x′=0的点，在参照系S里必须有x=vt.再将x1=x,x4=ict的定义代入x′1=0的式(13)，便得到a=1,b=iv/c(忽略一个公共的任意常数因子).最后将这两个系数值放回式(13)，就可得出式(5)中含有的洛伦兹变换式.由于这里的转动参数虚实并存，所以叫做赝转动.由此可见，这种推导过程明显比方法2简单，又比方法1干净. 当然，也可以一开始就从四维转动做起，先得出普遍的洛伦兹变换公式然后再写出简化的变换式(5)［8］. 我们感谢Bergmann教授在他访问广州期间所做的有益讨论.4　参考文献1　参看：物理，1974，3～1976，5关于这一问题的讨论.2　Einstein A. Ann. Physik, 1905,17:891;中译文见：爱因斯坦文集*第一卷.范岱年，许良英译.北京：商务印书馆，1977.83～1153　Einstein A.相对论的意义.李灏译.北京：科学出版社，19614　Bergmann P G.相对论引论.周奇，郝苹译.北京：人民教育出版社，19615　Bergmann P G. The Special Theory of Relativity. In Encyclopedia of Physics, Vol. IV, S. F1 ügge ed., Springer, 1962. 109～202(在这篇文章里，他又回到了Einstein的相对性条件.可是，Bergmann本人并不认为这是一种满意的做法)6　Pauli W. Theory of Relativity. Translated by G. Field. Pergamon press, 19587　Stephenson S, Kilmlster C W.狭义相对论.沈立铭译.上海：上海科学技术出版社，19638　Fock V A.空间，时间和引力的理论.周培源，朱家珍，蔡树棠译.北京：科学出版社，1965(其中特别强调了，Einstein的补充条件应当是推导出来的结论)ON THE DERIVATION OF LORENTZ TRANSFORMATIONWang Xiaojun1) Guan Hong2)( 1)Department of Physics, South China Normal University, Guangzhou, 510631, China;2) Department of Physics, Zhongshan University, Guangzhou, 510275,China)Abstract Some methods about the derivation of Lorentz transformation are described, the foundations of derivation are demonstrated, and the their meanings in physics in every method are discussed.Key words Lorentz transformation; derivation关于洛伦兹变换的推导作者：王笑君， 关洪， Wang Xiaojun， Guan Hong作者单位：王笑君,Wang Xiaojun(华南师范大学物理系,广州,510631)， 关洪,Guan Hong(中山大学物理系,广州,510275)刊名：大学物理英文刊名：COLLEGE PHYSICS年，卷(期)：1998,17(8)被引用次数：4次1.Einstein A查看详情[外文期刊] 19052.Fock V A;周培源;朱家珍;蔡树棠空间,时间和引力的理论 19653.Stephenson S;Kilmlster C W;沈立铭狭义相对论 19634.Pauli W;G Field Theory of Relativity 19585.Bergmann P G The Special Theory of Relativity 19626.Bergmann P G;周奇;郝苹相对论引论 19617.Einstein A;李灏相对论的意义 19618.范岱年;许良英爱因斯坦文集 19779.查看详情 19741.严国清.彭振生.YAN Guo-qing.PENG Zhen-sheng洛伦兹变换的一种新推导[期刊论文]-大学物理2006,25(9)2.关洪.GUAN Hong再谈洛伦兹变换的推导[期刊论文]-大学物理2007,26(11)3.张旗.徐春喜.华中.ZHANG Qi.XU Chun-xi.HUA Zhong一般情况下洛伦兹变换得出的详细方法[期刊论文]-吉林师范大学学报（自然科学版）2007,28(4)4.冯胜奇.FENG Sheng-qi时空间隔在所有的惯性系中保持不变与洛伦兹变换[期刊论文]-大学物理2010,29(7)5.孙孟乐.冯建武洛伦兹变换式的一种推导[期刊论文]-洛阳工学院学报(自然科学版)2001,22(3)6.李亚平洛伦兹变换中的疏误及后果[期刊论文]-科技信息2009(27)7.罗明娅相对论洛伦兹变换的推导[期刊论文]-职大学报2001(4)1.冯胜奇时空间隔在所有的惯性系中保持不变与洛伦兹变换[期刊论文]-大学物理 2010(7)2.冯胜奇洛伦兹变换成立的充分与必要条件[期刊论文]-物理与工程 2010(4)3.关洪再谈洛伦兹变换的推导[期刊论文]-大学物理 2007(11)4.孙春峰.吕付国洛伦兹变换的地位、作用及其物理意义[期刊论文]-湖北师范学院学报(自然科学版) 2003(1)本文链接：/Periodical_dxwl199808007.aspx。

物理学中的相对论和量子力学概念相对论是20世纪初由阿尔伯特·爱因斯坦提出的物理学理论，主要分为狭义相对论和广义相对论。

相对论揭示了时间、空间、物质、能量之间的本质联系，是对牛顿力学体系的继承和发展。

1.狭义相对论狭义相对论的核心观念是相对性原理和光速不变原理。

相对性原理指出，在任何惯性参照系中，物理定律的形式都是相同的。

光速不变原理指出，在真空中，光速是一个常数，与光源和观察者的运动状态无关。

2.广义相对论广义相对论将狭义相对论的原理扩展到非惯性参照系，提出了引力是由物质引起的时空弯曲。

在这个理论中，重力不再被视为一种力，而是物体在弯曲时空中自然沿着几何路径（测地线）运动的结果。

量子力学是研究微观粒子（如原子、电子、光子等）行为和性质的物理学分支。

量子力学的基本原理包括波粒二象性、不确定性原理和量子叠加等。

1.波粒二象性微观粒子具有波粒二象性，即它们既表现出波动性，又表现出粒子性。

这一观念源于马克斯·普朗克的量子理论和爱因斯坦的光量子理论。

2.不确定性原理不确定性原理指出，在微观尺度上，粒子的位置和动量无法同时被精确测定。

这表明，微观世界中的物质行为与宏观世界中的物体行为有很大差异。

3.量子叠加量子叠加是指微观粒子在多种可能的状态之间同时存在的一种现象。

这意味着，在没有进行观测之前，微观粒子既处于这里，又处于那里，只有在观测时，它们的状态才会“坍缩”为某一种特定的情况。

相对论和量子力学共同构成了现代物理学的基石。

这两个理论在原子尺度、粒子尺度以及宇宙尺度上都有广泛的应用，对于人类理解自然界的奥秘具有重要意义。

习题及方法：1.习题：根据狭义相对论，两个相对于观察者以等速v运动的恒星，其中一个恒星发出一束光，求观察者接收到光的时间。

解题方法：根据光速不变原理，光在真空中的传播速度与参照系无关，设恒星到观察者的距离为d，光速为c，则光从恒星发出到观察者接收的时间为t=d/c。

2.习题：一个物体在地面上的重量为W，将其带到地球同步轨道上，求其重量。

浅议惯性与参照系的关系文/姚黎豪摘要：对在运动进行描述时，需要选取一定的参照系，所选择的参照系不同，那么对物体运动的描述就会不同。

要判断一个参照系是否为惯性参照系，需要通过实验来验证。

而在对牛顿第一定律进行表述时，我认为要判断所选取的参照系是否为惯性系，其判断的依据就是牛顿第一定律是否成立。

关键词：惯性参照系关系|基础教育|惯性系是一种十分理想化的参照系，引力不会对其起到任何作用，且其自身不存在加速度，是一种较为自由的参照系。

在牛顿第一定律中，对惯性系进行定义，因此，我认为对惯性与参照系的关系进行研究非常有必要。

一、惯性与参照系惯性是指物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质，其是物体的一种固有属性。

我认为，物体都有其自身的运动状态，而惯性所表现的就是物体对这一状态变化的阻抗程度，而对惯性大小进行衡量时，衡量的标准便是物体的质量。

比如，在物体不受外力时，惯性表现为物体的状态维持不变；当其受到外力的作用且外力不为0时，其状态就会发生改变。

参照系是在对物体运动情形进行研究时，所选定的具有参照作用的物体，或者彼此之间不存在相对运动的物体系。

将牛顿定律作为判断依据，如果其在参照系中成立，那么就认为其是惯性参照性；如果牛顿定律在参照系中不成立，那么则认为此参照系是非惯性参照系。

我认为参照系具有以下特点：首先，可被作为参照系的物体都是假设处于绝对静止状态的，而被研究物体的运动状态是相对于参照系来说的。

其次，任何物体都可作为参照系，因此，可根据研究需要，进行合理选择。

最后，在不同的运动进行比较时，应在同一参照系中进行。

二、惯性参照系的判断依据是牛顿第一定律动力学问题是高中物理研究的重点问题，而在解决此类问题时，比较常用的是牛顿第一定律和牛顿第二定律。

在运用牛顿定律时，我认为最重要的就是要确定惯性参照系。

我们都知道，在经典力学中，绝对静止的参照系是不存在的，因此只能假设存在这样的参照系，能够利用此参照系对牛顿定律进行表述，而惯性参照系是相对于绝对静止的参照系而言的，相对于其做匀速运动的参照系便被定义为惯性参照系。

相对论知识：相对论中的质量和能量是如何关联的相对论是爱因斯坦于1905年首次提出的一种理论，用于描述运动状态下的物理现象。

其中，质量和能量的关系是相对论中的一个重要概念，被称为质能关系。

在经典物理学中，物体的质量和能量是相互独立的，即一个物体的质量不会随着其运动状态的变化而发生变化。

但是，在相对论的框架下，质量和能量不再是独立的，而是彼此转化的。

爱因斯坦在他最著名的论文中提出了E=mc²公式，该公式描述了相对论中质量和能量之间的关系。

这个公式的意思是，任何物质都包含着能量，而这些能量和物体的质量之间存在着一定的关系。

具体来说，一个物体的能量与其质量相乘，再乘以光速的平方，即可得到这个物体所含的能量。

反之，一个物体的质量也可以通过其所含的能量来计算。

这个公式的推导过程比较复杂，需要用到相对论中的一些重要概念，如光速不变原理、惯性参照系等等。

那么，为什么质量和能量会有这样的转换关系呢？这是由于相对论中的光速不变原理。

这个原理表明，在任何惯性参照系中，光速都是不变的，即光速是一个恒定的物理常数。

这个常数的大小是约为299792458m/s，也就是说，光每秒钟可以在真空中传播299792458米的距离。

由于光速是恒定的，那么在运动状态下，物体的质量和速度之间就存在着一定的关系。

具体来说，当一个物体静止不动时，其质量是固定的，但是一旦它开始运动，其质量就会增加。

这种增加的质量被称为动能质量，即相对于静止状态下的质量而言，因运动而增加的质量。

我们来简单地推导一下动能质量的具体计算方法。

假设一个质量为m的物体以速度v运动，它的动能是K=1/2mv²，其中1/2mv²称为动能贡献。

根据相对论的质能关系，该物体所含的能量为E=mc²，其中m 表示静止质量。

假设这个物体的静止质量为m0，那么在运动状态下，它所含的质量为m=m0+Δm，其中Δm称为动能质量，它表示相对于静止状态下的质量而言，因为运动而增加的质量。

惯性参照系
惯性参照系是物理学的基本概念，是衡量物体在宇宙中的运动的重要参照系。

它的基本定义是，“相对于某一个参照系，不受任何外力的作用，而具有
恒定运行速度和方向的物体，就称为惯性系。

”惯性参照系可以用于描述物体
的运动方向和物体运动的速度。

惯性参照系是一个虚拟的概念，它不存在于外
部的物理环境中，而是一个抽象的概念。

惯性参照系也是宇宙中运动的最基本的准则。

它指的是，对于一个坐标系
而言，当它以一个固定的速度运动时，在这一参考系中，它会一直保持这样的
运动，而不会被任何外力所影响。

惯性参照系可以让我们清楚地理解物体运动
以及外力在物体运动中所产生的影响。

此外，在实际应用中，惯性参照系也非常重要。

它可以用来对导航、飞行
和航海中的物体实现定位和运动的控制。

它在其它运动学问题的应用中也能发
挥重要作用，如研究基于惯性参照系的物体运动，从而制定出有效的控制策略。

总之，惯性参照系是一个非常重要的概念，它是许多物理问题的基础，同
时也在实际应用中发挥着重要作用。

质能公式推导过程首先，我们需要明确一些基本的相对论概念。

狭义相对论中有两个基本假设，即光速不变原理和惯性原理。

光速不变原理指出，在任何惯性参照系中，光的速度都是一个常数，即光速。

惯性原理指出，相对于一个惯性系，任何与其匀速相对运动的系统也是一个惯性系。

基于这两个原理，爱因斯坦提出了相对论的速度变换公式。

接下来，我们来推导质能公式。

考虑一个质量为m的物体，它静止时的能量为E。

根据经典力学的能量守恒定律，物体的能量由动能和势能两部分组成。

在静止状态下，物体没有动能，只有势能。

假设势能为U。

根据狭义相对论的基本原理，物体的能量与速度有关。

根据相对论的速度变换公式，当物体以速度v相对于一个惯性系运动时，它的能量变为E'。

根据狭义相对论的效应，一个物体的动能与速度的平方成正比。

因此，动能可以表示为Ek = mv^2/2，其中m是物体的质量。

根据上述推导，物体在运动时的总能量可以表示为E' = Ek + U =mv^2/2 + U。

现在考虑一个特殊情况，即质量为m的物体以光速c运动。

根据光速不变原理，光的速度在任何惯性参照系中都是一个常数，即c。

因此，当物体以光速运动时，它的速度v等于c。

将v替换为c，我们有E' = mc^2/2 + U。

根据相对论的量子力学理论，光子的能量直接与其频率有关，可以用E = hf表示，其中h是普朗克常数。

由于光的速度等于光速，我们可以用光的波长λ来表示光子的频率，即c = λf。

将这个关系代入E = hf 中，我们可以得到E = hc/λ。

现在，我们考虑质量为m的物体以光速c运动时，它的能量E'可以表示为E' = mc^2/2 + U，而光子的能量E可以表示为E = hc/λ。

根据爱因斯坦的思想，质量和能量是等效的，它们可以相互转化。

因此，质量为m的物体以光速运动时的能量E'应该等于其质量m与光速c 的平方的乘积，即E' = mc^2、将这个等式代入E' = mc^2/2 + U中，我们可以得到以下关系：mc^2 = mc^2/2 + U。

绝对不变形原理绝对不变形原理是宇宙中的一个基本法则，也是狭义相对论基础之一。

这个原理阐述了一个简单的思想：在任何惯性参照系下，物体在相对于该参照系做匀速直线运动的情况下，其形状、大小以及内部结构都保持不变。

简而言之，绝对不变形原理指出，无论我们观察一个物体的位置、速度或者运动轨迹，它的形状总是保持不变的。

也就是说，一个物体的外形、大小、密度及所有内部结构都是相对于观察者来说不变的。

这个原理最早由阿尔伯特·爱因斯坦在狭义相对论中提出，并成为了推导相对论的重要工具之一。

这个原理不仅限于物体本身，也同样适用于物体之间的距离和角度等信息。

而这种不变形的现象，并不仅仅是宇宙中万物的基本属性，也是人们进行科学研究和技术应用的基础。

例如，在制造产品的过程中，保证产品不会变形是非常重要的，特别是当涉及到制造高精度、高质量的产品时。

在这种情况下，制造厂商必须保证材料的稳定性和冷却过程的一致性，以确保产品的质量和形状。

绝对不变形原理还在计量学中得到了广泛应用。

在确保测量精度的同时，保证测量过程中的各项条件、环境因素的稳定性也极为重要。

这些环境因素包括温度、湿度、气压等因素，对于保证测量的准确性非常重要。

此外，在天文学和航天科学中，绝对不变形原理也发挥了重要作用。

由于宇宙中存在着多种介质，例如空气、气体和尘埃等，这些介质会对天文观测和航天器的运动产生影响。

为了解决这些影响带来的不确定性，科学家们必须保证测量和观测过程的不变性。

总之，绝对不变形原理是宇宙中的基本法则之一，适用于多种领域。

在制造、计量学、天文学和航天科学中，这个原理起到了重要作用，并被广泛应用。

同时，在日常生活中，我们也常常运用这个原理来说明一些物理现象，例如针对热胀冷缩和金属疲劳等现象的解释。