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狭义相对论的前提与全速域狭义相对论理论模型的构建原则

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北京邮电大学学报 2015年第3期38卷 13-27页

作者：任晓敏北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876

基于笔者提出的弥聚子论的基本概念及其中对于主要反映超高速领域物质运动与时空之间关系的爱因斯坦狭义相对论(或称"高速狭义相对论")的尝试性拓展——预言了有可能显著存在于超低速领域的低速狭义相对论效应乃至有可能显著存在于超高... 详细信息

基于笔者提出的弥聚子论的基本概念及其中对于主要反映超高速领域物质运动与时空之间关系的爱因斯坦狭义相对论(或称"高速狭义相对论")的尝试性拓展——预言了有可能显著存在于超低速领域的低速狭义相对论效应乃至有可能显著存在于超高速和超低速领域、同时涉及介于两者之间的常速领域的全速域狭义相对论效应,对爱因斯坦狭义相对论的前提进行了评述、质疑与修正,其要点包括:第一,指出了爱因斯坦在"以狭义相对性原理为前提"的名义下所做推导的前提超出了纯粹意义上的狭义相对性原理,它实际上隐含了独立且具有潜在局限性的"伽利略极限契合原理"和"线性时空变换假设";第二,指出了依据对电磁波运动的考察和狭义相对性原理而得出的光速不变原理在其意义和作用方面存在一定的局限性,而通过对实物体运动的考察则有可能获得等价于光速不变原理或较之更具普遍意义的能够作为狭义相对论前提的原理,从而有可能更深刻、更充分地反映狭义相对论效应的物理本质乃至引发狭义相对论的变革;第三,区分了光速不变原理与"固有常数光速个例性原理",指出了狭义相对性原理不仅寓于相关时空变换表达式的高度对称性之中,还必寓于其他与物理过程相关的原理之中;第四,依据前期研究成果对狭义相对论的前提进行了更新,即扬弃了光速不变原理并代之以先前提出的实物体运动存在速度上限和下限的"双极限速原理"及与之孪生的"双极限速质量-速度关联原理",并指出了在笔者所期待的狭义相对论的变革中恰当运用"伽利略极限契合原理"或将其推广为"洛仑兹极限契合原理"乃至推广为扬弃具体极限情形的"一般性极限契合原理"以及放弃"线性时空变换假设"转而依循"时空变换数学形式的开放性原则"的必要性.在此基础上,通过在上限速单极近似下引入质量-速度关联原理,重新推导出了爱因斯坦狭义相对论中的洛仑兹变换关系式,明确了以质量-速度关联原理取代光速不变原理的推演步骤,并使得"光速不变"(或"上限速度不变")在爱因斯坦狭义相对论中由前提蜕变为推论.继之,分别给出了上限速单极近似和下限速单极近似下质量-速度关系的唯象推导过程,并明确了低速狭义相对论和全速域狭义相对论时空变换关系式的构建原则.这一工作使得全速域狭义相对论完备理论模型的建立又向前推进了一步.

关键词：弥聚子论狭义相对论低速狭义相对论全速域狭义相对论狭义相对性原理光速不变原理固有常数光速个例性原理双极限速原理上限速单极近似下限速单极近似质量-速度关联原理时空变换伽利略变换洛仑兹变换伽利略极限契合原理洛仑兹极限契合原理一般性极限契合原理线性时空变换假设时空变换数学形式的开放性原则

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狭义相对论时空观的图像解译

物理与工程 2024年

作者：缪劲松胡海云北京理工大学物理学院

狭义相对论的时空观之所以抽象且难以理解,一方面是因为狭义相对论所涉及的时空效应,如同时性的相对性、长度收缩和时间延缓等,在实际中都很难被观测到;另一方面是因为我们很难将这些时空效应同时直观形象地描述出来,并且给出不同参考... 详细信息

狭义相对论的时空观之所以抽象且难以理解,一方面是因为狭义相对论所涉及的时空效应,如同时性的相对性、长度收缩和时间延缓等,在实际中都很难被观测到;另一方面是因为我们很难将这些时空效应同时直观形象地描述出来,并且给出不同参考系各自观测到的时空效应之间的对应关系。本文针对这一问题,利用图示法将两个参考系在不同时刻观测到的时空图像表示出来,并结合具体数值对他们间的对应关系进行讨论。在图示法中同时考虑了同时性的相对性、长度收缩和时间延缓这三个狭义相对论重要的时空效应,这样可直观形象地看到在一个参考系中得到的观测结果会被另一个参考系所认同,正是这些彼此认同的观测结果构成了狭义相对论的时空观。通过对不同参考系中观察到的时空图像及其相互联系的讨论,可以加深学生对狭义相对论时空效应及洛伦兹变换的物理意义的理解。

关键词：狭义相对论时间延缓长度收缩同时性的相对性洛伦兹变换时空图像

狭义相对论时空观中“课程思政”的探索与实践

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大学物理 2022年第4期41卷 44-51,80页

作者：刘淑静储信炜罗明艳吉强巨丹丹刘峻宇王大珅谢明念天津医科大学生物医学工程与技术学院天津300070

本文提出了“狭义相对论时空观”实施“课程思政”的具体方案.从狭义相对论时空观的知识出发,深入挖掘课程思政元素,通过多种教学方式将其恰当、自然地融入课堂,潜移默化地将正确的价值追求和理想信念传达给学生,达到提高学生思想政治... 详细信息

本文提出了“狭义相对论时空观”实施“课程思政”的具体方案.从狭义相对论时空观的知识出发,深入挖掘课程思政元素,通过多种教学方式将其恰当、自然地融入课堂,潜移默化地将正确的价值追求和理想信念传达给学生,达到提高学生思想政治水平、完善学生人格的目的.以问卷调查的方式对“课程思政”教学效果进行评价和反馈,及时改进教学设计,提升教师自身“课程思政”的能力和素养.本文实现了狭义相对论中“课程思政”的“备”“教”“学”“评”的全部教学环节,立足“思政元素”与专业知识的契合点,探索了有机互融的教学方式,促进了学生知识技能上的“成长”和精神上的“成人”同向同行.期望本次教学实践能对“课程思政”建设提供一点思路和参考.

关键词：狭义相对论时空观课程思政人生观世界观

狭义相对论下电子自旋轨道耦合对X射线光谱的影响

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物理学报 2010年第2期59卷 925-931页

作者：余志强谢泉肖清泉贵州大学理学院新型光电子材料与技术研究所贵阳550025

基于狭义相对论的基本观点,研究了特征X射线的产生机理,分析了电子自旋轨道耦合对特征X射线波长的影响,导出了一个计算特征X射线波长的公式,同时对计算推导的波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律.结果表明,计算推导的波长值... 详细信息

基于狭义相对论的基本观点,研究了特征X射线的产生机理,分析了电子自旋轨道耦合对特征X射线波长的影响,导出了一个计算特征X射线波长的公式,同时对计算推导的波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律.结果表明,计算推导的波长值与实验的波长值非常接近,在实际应用中对分析特征X射线光谱具有一定的参考意义.

关键词：狭义相对论特征X射线自旋轨道耦合误差分析

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庞加莱的狭义相对论之五庞加莱与爱因斯坦

物理 2023年第1期52卷 37-55页

作者：金晓峰复旦大学物理学系上海200438

爱因斯坦的狭义相对论之路,与我们从课本和传记中所了解的有很大差别。他发表于1905年的《论动体的电动力学》和《物体的惯性同它所含的能量有关吗》两篇经典论文,并非如传说中那样似乎是神来之笔,而是有清晰可见的洛伦兹和庞加莱的影子... 详细信息

爱因斯坦的狭义相对论之路,与我们从课本和传记中所了解的有很大差别。他发表于1905年的《论动体的电动力学》和《物体的惯性同它所含的能量有关吗》两篇经典论文,并非如传说中那样似乎是神来之笔,而是有清晰可见的洛伦兹和庞加莱的影子,是深受他们工作启发的创新成果。事实上,爱因斯坦直到1912年才真正理解庞加莱四维时空的赝欧几何结构,这成为他建立广义相对论的一个重要里程碑。本文还回顾了学术界对狭义相对论的接受史,试图回答庞加莱的贡献是如何在这一过程中被人遗忘的。最后,我们还介绍了庞加莱和爱因斯坦之间的互动和趣事。

关键词：狭义相对论庞加莱广义相对论四维时空洛伦兹爱因斯坦经典论文几何结构

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狭义相对论与运动速度上限

北京大学学报（自然科学版） 2013年第3期49卷 356-364页

作者：戴又善浙江大学城市学院杭州310015

论证了对于具有静止参考系特性的粒子,以绝对时空观为基础的伽利略变换是唯一允许粒子运动速度为任意大的线性时空变换,因而对于任何非伽利略型的线性时空变换,必然要求粒子运动速度存在上限。通过引进运动速度上限vm,针对静质量不为零... 详细信息

论证了对于具有静止参考系特性的粒子,以绝对时空观为基础的伽利略变换是唯一允许粒子运动速度为任意大的线性时空变换,因而对于任何非伽利略型的线性时空变换,必然要求粒子运动速度存在上限。通过引进运动速度上限vm,针对静质量不为零的粒子,给出一种无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系,而完全在动力学范围内得到相对论质速关系和质能关系的新推导,并进一步确定了相应线性时空变换的广义洛伦兹变换公式。质速关系和质能关系以及广义洛伦兹变换的新形式已不再直接与光速相关,而是由更一般的普适速度上限vm替代了光速c。对于经典伽利略变换则可作为广义洛伦兹变换在vm→∞时的一种极限特例,而速度上限vm的具体取值可由实验测量来确定。

关键词：狭义相对论速度上限广义洛伦兹变换光速不变原理

狭义相对论“尺缩效应”下电场力和洛伦兹力的等效性——以无限长直导线模型为例

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物理教学探讨 2023年第9期41卷 60-62页

作者：王磊武汉海淀外国语实验学校武汉430223

“尺缩效应”是爱因斯坦狭义相对论的重要结论之一。在无限长直导线电流模型中应用“尺缩效应”可以把地面系下导线外的移动电荷受到的洛伦兹力转化为移动电荷参照系下电荷受到的电场力,且转化后两种力大小相等,符合惯性系转换中受力不... 详细信息

“尺缩效应”是爱因斯坦狭义相对论的重要结论之一。在无限长直导线电流模型中应用“尺缩效应”可以把地面系下导线外的移动电荷受到的洛伦兹力转化为移动电荷参照系下电荷受到的电场力,且转化后两种力大小相等,符合惯性系转换中受力不变的原则。

关键词：尺缩效应电场力,洛伦兹力狭义相对论无限长直导线

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狭义相对论教学中的几个问题

大学物理 2022年第1期41卷 24-26,72页

作者：王雷东南大学物理学院江苏南京211189

本文讨论了相对论教学中几个方面的问题,包括常见例子的问题,洛伦兹变换的方便形式,同时相对性例子在另一参考系的讨论,长度测量在另一参考系看到的现象,时间延缓及运动参考系各点时间不同和光的多普勒效应的简单推导.通过不同过程在不... 详细信息

本文讨论了相对论教学中几个方面的问题,包括常见例子的问题,洛伦兹变换的方便形式,同时相对性例子在另一参考系的讨论,长度测量在另一参考系看到的现象,时间延缓及运动参考系各点时间不同和光的多普勒效应的简单推导.通过不同过程在不同参考系中的讨论,掌握在运动系讨论问题的方法,以及同一过程在不同惯性系内的不同表现,而所有现象的测量结论在洛伦兹变换下保持不变.

关键词：狭义相对论时空观光的多普勒效应

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