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不用相对性原理推导洛伦兹变换
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不用相对性原理推导洛伦兹变换
摘 要:本文不需要相对性原理，仅以光速不变原理作为基本的出发点，结合时、空的均匀性及空间的各向同性，简单而严格地给出了洛伦兹变换的一种全新的推导方法。
关键词:狭义相对论；光速不变原理；相对性原理；洛伦兹变换
众所周知，1905年爱因斯坦在其著名的论文“论动体的电动力学”中建立了狭义相对论[1]。文中利用了两条基本假设和时、空的普遍性质推导出了洛伦兹变换。第一个假设是相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。第二个假设是光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关。而爱因斯坦在推导洛伦兹变换中还在两条基本原理之外补充了一个条件，有文献称之为“爱因斯坦条件”[2]。这个条件是说，从静止系观测到运动系以速率u运动,则反过来从运动系看，静止系必定以相同的速率u反向运动。后来于1922年，爱因斯坦在《相对论的意义》中还指出[3]，仅仅根据光速不变原理来推导洛伦兹变换，存在着一个“漏洞”。他指的就是上述补充条件。然后又说相对性原理不允许这样的漏洞存在，实际上把上述补充条件作为相对性原理的推论。但相对性原理陈述起来很简单，使用起来却不容易，关键是物理规律如何界定，什么情况下是物理规律相同。因此文献[2]还指出学术界对这样的推论也存在疑虑。
我们的研究发现：推导洛伦兹变换不必使用相对性原理，而只要假定光速不变原理成立，加之时、空的均匀性和空间的各向同性就可严格地推导出爱因斯坦的补充条件进而推导出洛伦兹变换公式。这无疑对学习和理解狭义相对论有着积极的意义。这也似乎暗示我们，狭义相对论的基石应该是光速不变原理，而不一定是相对性原理。
详细的证明过程见附件。欢迎各位不吝指教！
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