第二章   假  设

 

 

电磁相对论有两个基本假设,惯性系平等和光速不变假设。本书不把相对性原理作为单独假设,而是把相对性原理与惯性系结合在一起,采用惯性原理的说法。只要是惯性系,则相对性原理一定成立,只要相对性原理成立,则一定是惯性系。

 

 

2.1  惯性系平等假设

 

惯性系平等是指两个惯性系之间的关系,在什么情况下两个惯性系平等,在什么情况下不平等。

 

1. 惯性系平等

 

无论惯性系之间是相对静止,还是相对运动,它们都是等同的,这就是惯性系平等。这使惯性系的概念绝对化了,从而避免了不应有的悖论。

例如,惯性系S系中有一电磁现象,无论S系是静止,还是惯性运动,都不影响该电磁现象。所谓静止和运动都是相对S系而言。

 

2. 本征值(绝对量)

 

1中,S系与S系的原点重合,从原点发出光矢OA

 

S系和S系中应有相同的OA,如图2所示
 




         




图2

1和图2表明两个惯性系在相对静止情况下,它们互相平等,并且有下面的关系:
                                    1

S系与S系相对运动时,如图3所示。根据惯性系平等,关系式(1)仍然成立。



上图中光矢量
OAO′A′是相同的,即把它们叫本征值或对量。O′A′的投影O′B′也是绝对量。

 

2. 观测量

 

    事实上,当S系与S系相对运动时,如图4所示。
 


S系中的观测者,观测S系中的O′A′时,得到的结果是O′A。于是,在S系看来,有:
                                                 2

显然,关系(2)与关系(1)不同了。本来绝对相等的量变得不相等了,如图5所示。
 


 

5中, O′A应当是S系中的O′A′,但是它在S系中表现为O′A

O′A不等于OA,叫观测效应。O′A叫观测值。

注意:S系中不存在O′AO′A只是S系中的观测值。S系中只有图4中的O′A′

可以看出,就观测地位而言,S系与S系是不平等的。一个是观测者,一个是被观测对象。

 

3. 解读惯性系平等

 

很明显,惯性系平等必须有两个惯性系,这是与相对性原理不同的地方。

    (
1)惯性系全同

惯性系平等的重要理念是,S系与S系是全同的,无论它们之间是否存在相对运动。

      2观测效应

      从惯性系平等得到的重要结果是,当惯性系之间相对运动时,将产生观测效应。

      3惯性系不平等

从惯性系平等得到的最重要的结论是,对于观测而言,惯性系是不平等的。S系是观测者,S系是被观测的对象。两者的地位是不允许互换的,不允许S系对S系观测,或者说这样的观测没有意义。

      4绝对量

      惯性系平等中的绝对量就是本征值的概念。

      5惯性系平等的真谛

      首先认定(图5)。

      然后认为 是观测效应,从而建立了洛仑兹变换。