Question

《狭义相对论》笔记（三）

Answer 1

3、伽利略坐标系

我们知道：，伽利略＿牛顿力学的基本定律（即惯性定律）可以表述为：一个与其他物体足够远的物体保持静止状态或匀速直线运动状态。＿这个初中物理里讲过。电视上，我们看到，宇航员出仓时，都要把自己系在宇航船上，不然，就会一直作匀速运动的飞走。

惯性定律谈到了可以用于力学描述的坐标系，而且这个坐标系相对于恒星，惯性定律在很大程度上成立。

但我们现在用一个与地球牢固连接在一起的坐标系（比如前面提到站在铁轨边上的人所使用的坐标系），来描述恒星的运动，却会发现：会描述出一个巨大半径的圆。

这样一来，结果就与惯性定律的说法相矛盾。从而我们知道：只有相对于伽利略坐标系，惯性定律才有效。

至于伽利略坐标系是什么样的，我也不知道，也懒得知道，毕竟我不是搞数学物理的，没必要知道得那么详细。我只需要了解狭义相对论的思路是如何一步步产生的。

4、相对论原理（狭义）

我们再以那个匀速行驶的火车为例。假设：一只老鹰在火车的上空飞翔。而且，同时假设：从铁轨上看，它也是作的匀速直线飞翔。

那么，我们会发现，从行驶的车厢上看，虽然老鹰与火车行驶的速度、方向不同，但仍然是匀速直线运动。

对于这种情况，我们可以说：若质量 m 相对于坐标系 K 作匀速直线运动，那么只要第二个坐标系 K ＇相对于 K 作匀速平移运动，该质量相对于 K ＇亦作匀速直线运动。

根据上节（经典力学的时间与空间）论述，由此可以推出：若 K 为伽利略坐标系，则其他任何相对于 K 作匀速平移运动的坐标系 K ＇亦为伽利略坐标系。和相对于 K 一样，惯性定律（伽利略一牛顿力学定律）相对于 K ＇也成立。

我们作如下更进一步推广：如果 K '是一个相对于K 作匀速运动而无转动的坐标系，那么自然现象相对于坐标系 K‘ 的发展所遵循的普遍定律将与相对于坐标系 K 相同。我们把这一陈述称为“相对性原理”（狭义）。

我们知道，经典力学对实际天体运动的描述惊人的准确，因此，我们认为：相对原理在力学领域的应用准确度非常高。