| 天人地 | 2024-01-31 18:57 |
  打个比方，洛伦兹就像一个可爱的大男孩，而狭义相对论就像一个漂亮的女孩，两人一见钟情，彼此都知道对方很喜欢自己，但这个男孩子并没有直接说出“我喜欢你”之类的话来确定关系，以至于两个年轻人之间那层“窗户纸”一直没有捅破！ 这也是为什么有一部分学者认为，是洛伦兹提出的狭义相对论，只是他没有明确提出这个概念而已。 那么，具体是怎么回事呢？为什么会有学者认为是洛伦兹提出的狭义相对论呢？下面具体讲述一下洛伦兹，爱因斯坦以及狭义相对论之间的“爱恨情仇”。  洛伦兹的童年很悲惨，在他8岁时母亲就去世了，好在他的继母对待洛伦兹很好，帮助他走出了童年的阴影。 洛伦兹从小就对物理学产生了浓厚的兴趣，在进修研究生和博士期间也主要研究光学的相关问题。 当时的洛伦兹处于一个物理学变革的重要时期，牛顿力学一直统治着物理学界，固若金汤，早就被视为神明。同时麦克斯韦提出的电磁理论横空出世，对物理学界的影响力丝毫不亚于牛顿力学。 不过两个伟大的理论对于世界的认知出现了根本性的矛盾，显得有些格格不入，主要体现在对光速的理解层面。  光速不变与牛顿力学发生了矛盾，而洛伦兹要做的就是努力协调两者之间的矛盾。一开始物理学界大佬提出了以太的概念，假设以太是绝对静止参照系，也是光速的参照系，但之后的迈克尔逊莫雷实验表明，以太并不存在。  洛伦兹认为以太在运动的方向上会收缩，从而导致了光速不变，并不是说光速真的不变，只是以太收缩的表现形式。 具体来讲，洛伦兹是这样思考的。 在牛顿力学体系中，万物的运动必须有一个参照系，否则就没有意义。也就是说，在我们说“某个物体是运动还是静止的”时，必须有“参照系”这个前提作为基础。  参照系又可以分为惯性参照系和非惯性参照系。何为惯性参照系？顾名思义，就是依靠惯性来运动的物体所在的参照系，说白了就是静止或者匀速直线运动。  假设交警在高速公路上发现了一辆小汽车超速了，开始追赶那辆小汽车。由于高速公路限速120公里，警车的速度始终保持在时速120公里，但超速的小汽车速度已经达到了时速160公里。  但千万不要小看这样的公式，如果把这个公式用物理学术语来描述，立马就会变得高大上起来，因为它就是“伽利略变换”。  但也不要因此而去“酸”伽利略本人，虽然道理大家都知道，但那是人家总结出来的公式。就像“两点之间线段最短”一样，平时我们走路上都会走直线，实际上每个人都明白这个道理，但很少有人总结出来。 扯得有点远了，回归正题。 牛顿力学体系的基石其实就是伽利略变换，当然，你也可以认为基石是绝对时空观，但本质是一样的。 现在我们彻底放飞我们的思维，来做一个思想实验，假设高速公路上的警车和超速的小汽车都突然“疯狂”起来，两辆汽车都以0.8倍光速反方向行驶，当然这个速度的参照系都是地面。 于是，按照伽利略变换的速度叠加来计算，两辆汽车的相对速度自然就是1.6倍光速，但是按照麦克斯韦方程组解释，光速是最快的速度，并且光速是不变的，1.6倍光速自然是不可能的。 同时，伽利略变换推导出来的结果本身也有矛盾。如果警车朝着逃逸的小汽车发射一束光，也就是电磁波，这束光无论如何都追不上小汽车，毕竟两辆车的相对速度是1.6倍光速，超过了光速，也就是说，警车根本就无法测量逃逸车辆的速度。  洛伦兹是如何解决上述矛盾的呢？方式简单粗暴：直接把光速恒定或者说光速极限这个原则加到伽利略变换中，结果伽利略变换“摇身一变”成了著名的“洛伦兹变换”。  而爱因斯坦直接否定了以太的存在，提出光速就是绝对不变的，他在光速不变的基础上，推导出来的结果正好与洛伦兹变换完全一样。 这是巧合吗？ 当然不是，是必然的。因为爱因斯坦和洛伦兹两人推导的基础其实都是“光速不变”，只是爱因斯坦更为简单粗暴，直接提出光速就是绝对不变的，而洛伦兹换了一种方式，认为光速并不是绝对不变的，只是以太在运动方向上的收缩导致了光速不变的“假象”。 但洛伦兹坚守的以太又是什么呢？实际上不就相当于“时空”本身吗？时空本身就是以太，而在爱因斯坦眼里，时空也确实会在运动方向上收缩，所谓的“尺缩效应”。 所以，我们能说洛伦兹坚守以太的概念“错”了吗？非要说错了的话，也只是错在牛顿力学体系下的绝对时空观对洛伦兹影响太深了，他完全无法放弃绝对时空观。 说白了，当时的洛伦兹真的无限接近狭义相对论了。甚至他可以什么都不做，只要放弃绝对时空观思想，狭义相对论就到手了！  |
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