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庞加莱的狭义相对论之四:庞加莱与洛伦兹和闵可夫斯基
文章来源:中国物理学会期刊网原文作者:金晓峰19世纪末洛伦兹的工作奠定了狭义相对论的基础,其后庞加莱与洛伦兹的互动和相互启发,直接催生了狭义相对论的诞生。1902年庞加莱明确指出,洛伦兹的理论意味了同时性的相对性;1904年洛伦兹发现了我们今天以他名字命名的时空变换;1905年庞加莱一锤定音地确立了狭义相对论的赝欧几何结构。事实上,早在1881年庞加莱就发现了2+1维赝欧几何的数学结构;1891年他又意识到,这是独立于欧几里得、罗巴切夫斯基和黎曼几何的第四种几何学。因为闵可夫斯基在狭义相对论上的最早工作是在1907年11月哥廷根数学学会上的报告,所以四维时空所构成的空间,在任何意义上都应该被称为庞加莱空间,而不是闵可夫斯基空间。在前三篇《庞加莱的狭义相对论》文章中,我们比较详细地介绍了庞加莱在1905年之前对于空间与几何、绝对运动与相对运动、时间的定义与测量、以太是否真的存在、物理学理论与原理的兼容性等关键问题的思考。通过这些思考,(1)他最先提出了物理定律的相对性原理,主张不存在所谓绝对空间和绝对运动,而只存在物体间的相对运动。(2)他最先提出光速不变公设,认为这是谈论两段时间相等以及异地同时性的基础。(3)他最先提出以太是否真实存在,那只是形而上学家的事情,终有一天会被认为是没用的东西而遭抛弃。(4)他最先通过光信号对异地时钟进行同步的方法,得到了一级近似下的动系和静系时间变换公式:t
2023年3月30日