对狭义相对论中洛伦兹变换的误解及根源探究
狭义相对论中的洛伦兹变换：揭示时间和空间的变换关系
狭义相对论中的洛伦兹变换：揭示时间和空间的变换关系狭义相对论是由阿尔伯特·爱因斯坦在1905年提出的一个理论框架，它描述了在高速运动的物体之间时间和空间的变换关系。
这个理论对于解释许多与光速相关的现象具有重要意义。
在狭义相对论中，最重要的定律就是洛伦兹变换。
洛伦兹变换可以将一个事件的坐标从一个参考系变换到另一个参考系。
它包括了时间间隔和空间间隔的变换。
首先，让我们来看看洛伦兹时间变换。
考虑两个参考系，分别为S和S'。
在S参考系中，一个事件在时间t和位置x发生，而在S'参考系中，它在时间t'和位置x'发生。
我们可以用以下方程来描述它们之间的关系：t' = (t - vx/c^2) / √(1 - v^2/c^2)其中，v是两个参考系之间的相对速度，c是光速。
在S'参考系中，时间t'看起来比在S参考系中的时间t慢了一些。
这就是所谓的“时间膨胀”。
这个效应是由于光的传播速度是恒定的，无论你处于任何速度下，光总是以相同的速度传播。
因此，当一个物体以接近光速的速度运动时，时间似乎在它的参考系中变慢了。
另一个重要的洛伦兹变换是空间变换。
在S参考系中，一个物体的位置为x，而在S'参考系中，它的位置为x'。
这两个位置之间的关系可以用以下方程表示：x' = (x - vt) / √(1 - v^2/c^2)在S'参考系中，物体的长度看起来变短了一些。
这被称为“长度收缩”。
当物体以接近光速的速度运动时，它的长度在其参考系中变短了。
这一效应在实际的物理实验中得到了验证，如轰炸一个高速飞行的粒子在它的参考系中形成的时候，它的长度确实变短了。
为了验证洛伦兹变换和狭义相对论的其他方面，物理学家进行了许多实验。
其中一个著名的实验是赫斯顿和罗尔夫的粒子飞行实验。
他们用一束带电的粒子注射到一个感应装置中，该装置可以测量粒子的飞行时间。
相对论中的洛伦兹变换
相对论中的洛伦兹变换相对论是现代物理学的基石之一，它对于描述高速运动物体的行为具有重要意义。
而洛伦兹变换则是相对论中的一种重要数学工具，用于描述时间和空间在不同参考系中的变换关系。
本文将对洛伦兹变换的基本原理、数学形式以及应用进行探讨。
一、洛伦兹变换的基本原理洛伦兹变换是由法国数学家恩里科·洛伦兹（Henri Poincaré）和荷兰物理学家赫尔曼·洛伦兹（Hendrik Lorentz）在19世纪末和20世纪初提出的。
他们独立地发现了时间和空间在不同参考系中的变换规律，从而奠定了相对论的基础。
相对论中的洛伦兹变换基于以下两个基本假设：1. 光在真空中的传播速度是恒定不变的，即光速是绝对不变的；2. 任何惯性参考系中的物理定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式。
基于这两个假设，洛伦兹变换提供了正确描述物体在高速运动情况下的时间和空间变换关系的方法。
二、洛伦兹变换的数学形式洛伦兹变换包括时空坐标的变换和时间的变换，其中时空坐标的变换通常由洛伦兹因子表示。
对于两个相对运动的惯性参考系S和S'，假设在S系中有一个事件发生，该事件的时空坐标为(x, y, z, t)，则在S'系中该事件的时空坐标为(x', y', z', t')。
洛伦兹变换的数学形式可以表示为：x' = γ(x - vt)y' = yz' = zt' = γ(t - vx/c^2)其中，v为两个参考系之间的相对速度，γ为洛伦兹因子，定义为γ = 1/√(1 - v^2/c^2)，其中c为光速。
洛伦兹变换的数学形式表明，时间和空间坐标都与观察者的速度有关，且时间和空间的变换具有相对性，不同的观察者在观测同一个事件时会得到不同的时间和空间坐标。
三、洛伦兹变换的应用洛伦兹变换在相对论物理学中有着广泛的应用，其中最重要的应用之一就是狭义相对论。
4.对于洛伦兹变换的争论
4、对于Lorentz transformation 的争论爱因斯坦所说：每个重大进展都带来了新问题，揭露了更深的问题。
对于物理学发展起奠基作用的伟大理论，我们有这深厚的情结，如牛顿的引力定律，爱因斯坦的相对论，然而随着理论的发展，物理理论危机也不断涌现，甚至有不少过去认为正确的理论，成为需要重新考虑的问题。
如库恩所说，危机是新理论出现的前提条件。
我们需要发挥创造性来建立新的理论。
科学是一本写不完的书。
众所周知，狭义相对论仅仅从真空光速不变原理与相对性原理出发。
展开了狭义相对论的空间时间变换、相对论力学（核心是质速关系与质能关系）、相对论电动力学，其最重要的不变性是Lorentz 变换下的不变性。
此不变性贯串于狭义相对论的始终，使狭义相对论成为高度协调一致的优美的物理理论。
然而，事有一利者必有一弊，数理逻辑的del oG 第一不完全性定理告诉人们，一个包含初等数论和一阶逻辑的形式系统P 如果一致，则P 一定是不完全的，一定至少存在一个不可证明的命题A ，A 与┐A 在P 中都不可证明。
由于狭义相对论自始至终坚持Lorentz 变换下的不变性，按照del oG 定理，它必不完备，其中至少存在一个命题A ，A 与┐A 在其中不可证明。
倪光炯在《近代物理》中指出：“声波在空气中的传播速度，不管发声体的运动状态如何，这个声速在静止的空气中朝各个方向传播的速度都是330m/s 。
当我们站在静止的空气中，声源朝着我们运动时，声调变尖，即声波频率升高；而当声源离开我们运动时，声调变得低沉，即声波频率降低。
这种现象叫做多普勒效应。
但是，不论哪一种情形，声波的传播速度w 是一样的。
如果换一种布置，声源静止在空气中，而我们自己朝着（或离开）声源以速度v 运动，听到的声音变尖（或低沉），这时的多普勒效应一样，但是我们测量相对于我们的声速却变了，前一种情况是w+v ，后一种情况是w-v”。
由于光速对所有惯性系不变的要求，描述惯性系（1+3）伪欧氏空间是Minkowski 空间，惯性系之间的space-time transformation ，即Minkowski 空间中的space-time 坐标变换只能是Lorentz transformation 。
谈谈任意相对速度方向下的洛伦兹变换
谈谈任意相对速度方向下的洛伦兹变换任意相对速度方向下的洛伦兹变换是狭义相对论中的一个重要概念。
本文将对这个概念进行详细的介绍和解析。
首先，了解洛伦兹变换的前提是要理解狭义相对论的两个基本假设：光速不变原理和时空相对性原理。
光速不变原理指出，不论在任何参考系下，光速在真空中的速度是一定的，且与光源运动状态无关。
时空相对性原理则指出，物理定律在所有相对静止的惯性参考系中都是相同的。
基于这两个原理，狭义相对论中引入了洛伦兹变换。
在经典力学中，时间和空间是绝对的，而在狭义相对论中，时间和空间是相互依存的。
洛伦兹变换则是将不同惯性系中的时空坐标进行转换，以实现物理现象的一致描述。
对于任意相对速度方向下的洛伦兹变换，我们先来看一下其公式：x'=(x-vt)/sqrt(1-v^2/c^2)t'=(t-vx/c^2)/sqrt(1-v^2/c^2)其中，v是观察者与被观测物体的相对速度，c是光速，x、t是在某个参考系中测量得到的时空坐标，x'、t'则表示在另一个参考系中测量得到的时空坐标。
通过这个公式，可以清晰地看出在两个不同参考系中，同一事件所对应的时空坐标是如何相互转换的。
值得注意的是，由于相对论中光速不变原理的存在，在任何参考系下，光速都是不可超过的极限值。
因此，公式中分母的平方根始终大于0，不管v的值是多少。
举一个具体的例子来帮助我们更好地理解任意相对速度方向下的洛伦兹变换。
假设有一个时空事件，在静止的参考系S 中，其坐标为(x,t)=(5s,10s)，即距离原点5秒的路程，发生于10秒之后。
如果我们将这个事件描述在相对S以速度为0.5c运动的参考系S'中，其坐标应该是多少呢？根据洛伦兹变换的公式：x'=(x-vt)/sqrt(1-v^2/c^2)，t'=(t-vx/c^2)/sqrt(1-v^2/c^2)，我们可以得到：x'=(5s-0.5c*10s)/sqrt(1-(0.5c)^2/c^2)=3.65st'=(10s-0.5c*5s)/s qrt(1-(0.5c)^2/c^2)=8.66s也就是说，在参考系S'中看到的时间是8.66秒，事件位置距离原点3.65秒的距离。
简单推导洛伦兹变换(狭义相对论)
简单推导洛伦兹变换（狭义相对论）洛伦兹变换是狭义相对论的基本公式，从中我们可以进一步得到尺度缩减、时钟慢度、质能转换等奇妙有趣的推论。
值得一提的是，虽然洛伦兹变换最早是由洛伦兹得到的，但他并没有赋予这组变换方程组以相对论的内涵，他只是编造了一个数学观点来纠正错误的以太时空。
所以作者认为洛伦兹变换的结果应该还是属于爱因斯坦的。
1. 先导知识：波速取决于介质的速度，而不是波源的速度或许你听说过，光即是粒子又是波。
没错，但这个“粒子”已经不是我们日常理解的小微粒了，一定不能将发射一束光想象成手枪发射子弹。
许多困扰可能就来自于此，把光想象成子弹你可能永远也想不明白相对论的奇妙变换。
为了方便思考我们需要把光理解成波，发射光就像在水面触发一个涟漪。
我们先看看机械波，建立起对波的正确看法发射一波和发射一颗子弹有什么区别？根本区别在于，触发机械波实际上并不发射任何物理粒子，而是触发介质的传播振动，所以波速完全取决于介质，而不是波源的速度。
站在地上观察时，跑步时说话不会改变声音传播的速度，蜻蜓高速掠过水面也不会改变波纹扩散的速度，只会造成多普勒效应(仔细观察图1中最外层波纹的速度是否受波源速度影响)。
相反，考虑谈话的例子。
如果你站着不动，风在动，声速就会变。
比如逆风说话，声速会增加，逆风说话，声速会变慢。
仔细理解这里的区别，跑步不会改变波的传播速度，但空气运动会。
图1：一个运动的波源并不会导致波速的变化（观察最外层涟漪的速度）现在我们来考虑光的一个例子一列以速度v前进的火车在经过你的时候突然向前进方向发出了一个闪光，光是电磁波，不同于手枪发射子弹，不管这个光源运动情况怎么样，在你看来，这个闪光就像在水面上激起的一个涟漪，以不变的速度c前行。
（但是这里说的不变速度c还不是相对论说的光速不变，只是说光速与光源速度无关）2.光在真空中是通过什么介质传播的？从上面的分析我们看到波的速度，甚至波的性质似乎完全都取决于传递波的介质，波的行为似乎只与介质有关，完全由介质定义，完全由介质约束，波源在触发波之后好像就没有什么关系了。
洛伦兹变换与狭义相对论的原理
洛伦兹变换与狭义相对论的原理狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的一个革命性的物理学理论，它颠覆了牛顿力学的观念，重新定义了空间和时间的概念。
而洛伦兹变换则是狭义相对论中的一项重要数学工具，用来描述参照系之间的变换关系。
本文将探讨洛伦兹变换与狭义相对论的原理，并对其数学推导进行分析。
狭义相对论的核心观念是光速不变原理，即光在真空中的传播速度是一个恒定值，不依赖于观察者的运动状态。
这一原理颠覆了牛顿力学中的时间和空间观念，使得时间和空间不再是绝对的，而是相对的。
为了描述观察者之间的运动关系，我们需要引入洛伦兹变换。
洛伦兹变换是一种描述时间和空间坐标变换的数学方法，可以应用于不同参照系之间的变换。
在狭义相对论中，我们有两个基本的洛伦兹变换，即时间变换和空间变换。
首先来看时间变换。
假设有两个参照系S和S'，S'以相对于S的速度v匀速运动。
在S系中，某一事件的发生时间为t，而在S'系中的观测时间为t'。
根据洛伦兹变换的原理，时间的变换关系可以表示为：t' = γ(t - vx/c^2)其中，γ是根据速度v求得的洛伦兹因子，它的公式为γ=1/√(1-v^2/c^2) ，c为光速。
接下来，我们来看空间变换。
在S系中，某一点的坐标为(x,y,z)，而在S'系中的观测坐标为(x',y',z')。
根据洛伦兹变换的原理，空间的变换关系可以表示为：x' = γ(x - vt)y' = yz' = z从上述数学表达式可以看出，洛伦兹变换具有一些非常有趣的特性。
首先是时间和空间的相对性，即不同的观察者会有不同的时间和空间观测结果。
其次是尺缩效应，即物体沿相对运动方向会发生收缩，这是由于洛伦兹变换中的时间和空间的耦合关系所导致的。
此外，还存在钟慢效应，即高速运动的钟表会比静止的钟表走得慢。
洛伦兹变换的推导是基于狭义相对论的基本原理，其中最重要的就是光速不变原理。
论洛伦兹变换第一意与洛伦兹变换第二意
论“洛伦兹变换”第一意与“洛伦兹变换”第二意叶建敏温州（DANIEL ABRAHAM）325000WZFY1225@摘要：通过论“洛伦兹变换”第一意与“洛伦兹变换”第二意介绍，使我们明白“洛伦兹变换”在历史上曾经产生了两个不同而又矛盾的物理意义，而在相对论中却错误的归结与“证明”为同一个物理意义延续至今；指出相对论的错误就是要从理清“洛伦兹变换”的矛盾出发。
关键词：“洛伦兹变换”第一意、“洛伦兹变换”第二意、“尺缩钟慢”效应、“M-M 实验”、“光速不变错误假设”、引言：狭义相对论的对错太难分辨了，以致科学界争吵了100多年都无定论；反对相对论的一方坚决战斗了100多年，还是看着不倒的相对论很是痛恨，而支持相对论的一方似乎“恃恶不逡”、似乎相对论是铁打的倒不了、似乎搭上相对论这条大船就永不沉没了一样的自恃。
其实两方都在犯糊涂与心里很是“嘀咕”的很、各方都没底、相对论的“死穴”与“命门”在哪里，或干脆说相对论就是真理了？答案是非常否定的，相对论不是真理、但也完全不是谬理。
以前双方争执都是“盖住真理说半边”，要么完全否定、要么完全肯定；这些判断方式与思维方法完全是错误与不现实的，更何况用在科学研究与判断中。
这让年轻的爱因斯坦很自恃地说出‘如果我的理论是错的，只要一个人反对就可以了、而不需要100人’，历史将证明就因为这句话，相对论同样会被一种理论的反对而倒台、而不是100人的100个理论来推翻它；虽然晚年的爱因斯坦已经为自己的错误理论而困惑及其年轻时讲的话而害羞。
要解开相对论刻意或不经意设置的迷团，就要从狭义相对论的错误假设、错误理论的构架内容、及其产生的历史过程说起。
一、狭义相对论中的两个“洛伦兹变换”狭义相对论并不仅仅是它有两个错误假设那么简单，它里面还有两个“洛伦兹变换”，就是“洛伦兹变换”第一意与“洛伦兹变换”第二意。
“洛伦兹变换”第二意，就是平常形象所说的“橡皮时空”，是根据错误的“M-M实验”的错误原理而得到总结出来的错误结论，拿这个用错误实验原理而得到的错误结论当真理、当宝，就自然而然地就得到狭义相对论的两个错误假设，所以物理历史上不是从“狭义相对论的两个错误假设”推导出“洛伦兹变换”第二意的，而是“根据错误的“M-M实验”的错误原理而得到总结出来的错误结论——‘洛伦兹变换’第二意”就自然而然地得到“狭义相对论的两个错误假设”。
狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
2、洛伦兹速度变换式
ux − v u′ = x u xv 1− 2 c
正变换
u y 1 − v 2 /c 2 ′ uy = u xv 1− 2 c
u z 1 − v 2 /c 2 ′ uz = u xv 1− 2 c
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物理学
第五版
14-3 14-
狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
逆变换
u′ + v ux = x u′ v 1 + x2 c u ′y 1 − v 2 / c 2 uy = u′ v 1 + x2 c
2 2
c ,0,0, 1 ) 点在K 中的时空坐标为( 即P1点在K'中的时空坐标为( 3 3
同理可得 P2点在K'中的时空坐标为(-3c,0,0,3) 点在K 中的时空坐标为(
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第五版
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狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
讨论： 讨论： ----同时 ∆t = 0 ----同时
物理学
第五版
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狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
Qd x' =
d x −v dt 1−v c
2 2
dt' =
dt −v d x c 1−v c
2 2
2
d y' = d y
d z' = d z
ux −v d x' d x −v dt = ∴ux' = = 2 2 dt' dt −v d x c 1−vux c
8
16
= 2.99×10 m /s
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狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
狭义相对论的基本原理洛伦兹变换式
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15-2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
第十五章 狭义相对论
爱因斯坦对于科学事业的伟大贡献是多方面的。 他不仅仅是相对论的创始人，而且是一位多学科的理 论研究家。即使他不是相对论的创始人，他仍然是科 学史上最伟大的物理学家之一。他的科学业绩主要包 括四个方面：早期对布朗运动的研究；狭义相对论的 创建；推动量子力学的发展；建立了广义相对论，开 辟了宇宙学的研究途径。1905年创建的狭义相对论和 1921年创建的广义相对论是爱因斯坦的最重要的科学 研究成果，而1921年的诺贝尔物理学奖金则是由于他 提出了光的量子概念和发现了光电效应定律而获得的。 列宁高度称誉他是一位伟大的自然科学革新家。
15-2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
第十五章 狭义相对论
一、历史背景 19世纪末电磁学有了很大发展，1865年麦克斯韦 (Maxwell)总结出电磁场方程组；预言了电磁波的存在， 并指出其速率各向均为c (真空中)； 1888年赫兹(Hertz) 在实验上证实了电磁波的存在。 由麦克斯韦电磁场理论所给出真空中的光速
15-2 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
第十五章 狭义相对论
如果光速不变，根据伽利略变换，计算下例中球被投 出前后的瞬间，球所发出的光波达到观察者的时间.
球 投 出 前 球 投 出 后
c
d
d t1 c
v cv
d t2 cv
t1 t2
3
结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.
(1)在相对论中，时、空密切联系在一起（在 x 的式子 中含有 t ，t 式中含 x )。 (2)当 v << c 时，洛仑兹变换 伽利略变换。
(3)若 v c,
写出洛伦兹变换及其逆变换的形式。
洛伦兹变换及其逆变换是狭义相对论中的重要概念，它描述了当两个惯性系之间相对运动时，时间和空间的变化规律。
本文将从以下几个方面展开讨论：一、洛伦兹变换的推导1.1 介绍洛伦兹变换的背景狭义相对论是爱因斯坦在19世纪初提出的一种理论，它颠覆了牛顿力学的观念，重新定义了时间和空间的概念。
在狭义相对论中，运动状态并不是绝对的，而是相对于观察者的。
当两个惯性系相对运动时，时间和空间的观测数值会发生变化，而这种变化规律由洛伦兹变换来描述。
1.2 推导洛伦兹变换的数学表达式根据狭义相对论的基本原理和洛伦兹对称性，可以推导出洛伦兹变换的数学表达式。
假设有两个惯性系S和S'，它们之间以速度v相对运动。
假设在S系中有事件的时空坐标为(x, y, z, t)，在S'系中的时空坐标为(x', y', z', t')，那么洛伦兹变换的数学表达式可以表示为：\[x'=\frac{x-vt}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}, y'=y, z'=z, t'=\frac{t-\frac{v}{c^2}x}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}.\]其中c为光速。
1.3 推导出洛伦兹变换的矩阵形式将洛伦兹变换的以上数学表达式整理成矩阵形式，并引入矩阵运算的概念，可以得到洛伦兹变换的矩阵形式如下：\[ \begin{bmatrix} x' \\ y' \\ z' \\ t' \end{bmatrix}= \begin{bmatrix} \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} 0 0 -\frac{v}{c^2}\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \\ 0 1 0 0 \\ 0 0 1 0 \\ -\frac{v}{c^2}\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} 0 0\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ t \end{bmatrix}.\]二、洛伦兹变换的逆变换形式2.1 介绍洛伦兹变换的逆变换洛伦兹变换的逆变换即是将事件的时空坐标从S'系变换到S系的坐标变换规律。
狭义相对论基础简介5 洛伦兹变换
五、洛伦兹变换1、以伽利略和牛顿为代表的经典物理学认为存在一个“绝对时空”。
时间在任何系统中都是均匀流逝的，与物质的运动无关；空间不过是物质运动的背景；时间与空间完全独立，空间不能干扰时间，时间也无法干扰空间。
在此认识的基础上，两个惯性系之间的坐标变换遵从“伽利略变换”。
如图，有惯性系S 与S ′，他们的只在x 轴有相对运动速度为v ，而在其他两个维度没有相互运动，以两个惯性系坐标原点重合为计时0点，S 系中任意一点P 的坐标（x ，y ，z ）在S ′系中为表达为P ′（x ′，y ′，z ′），坐标变换形式如下：ïïîïïíì===+=ïïîïïíì===-=''''''''t t z z y y vt x x t t z z y y vt x x 或以上变换形式似乎是天经地义的事情。
但根据光速不变原理，运动的物体时间膨胀且空间收缩，在S 系中P 点是不运动的，但在S ′系看来P 点以速度v 朝反方向移动。
2、狭义相对论的两个基本假设（1）光速不变（2）在任何惯性系中时间与空间都是均匀的3、推导3.1 因为y 轴与z 轴没有相互运动，所以y ′=y ，z ′=z 是很容易得到的。
3.2 根据假设（2），两个惯性系中的坐标变换必须是线性的。
可以设)''(vt x k x +=，那么)(''vt x k x -=，由于两个坐标系地位等同，完全对称，因此k=k ′，)('vt x k x -=。
3.3 根据假设（1），从计时0点瞬间从坐标原点发出一粒光子，在S 系中光子移动的距离（或光子此时的坐标）为x =ct ，在S ′系中光子移动的距离（或光子此时的坐标）为x ′=ct ′得到：))((')'')(()'')(()]([)]''([''2222v c v c tt k vt ct vt ct k vt x vt x k vt x k vt x k tt c xx +-=+-=+-=-×+==即：))((22v c v c k c +-=解出：221cv k -= 3.4将以上k 值带入)''(vt x k x +=和)('vt x k x -=中，得到y y'221)''(c vvt x x -+=，和221)('c v vt x x --=3.5 将)('vt x k x -=带入)''(vt x k x +=中，得到：vt k x k kx kvtkx x 22''-=Þ-=''kvt kx x +=两式相加，消除含x ′项，得到：x kvk kt t kvt vt k x k x 2221''-+=Þ+-= 得到：2221'c v x c v t t --=，及2221''c v x c v t t -+= 3.6 得到洛伦兹变换为4、意义4.1 为啥以上变换式不叫“爱因斯坦变换”或“狭义相对论变换”，而是叫“洛伦兹”变换？为了解释迈克尔逊-莫雷实验结果，洛伦兹硬生生凑出来一组公式，通过这组公式确实能够解释迈克尔逊-莫雷实验结果。
4-1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换
持不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动 的对称性 —— 相对论对称性 .
第四章 狭义相对论
速度变换公式
u' x = u x v
u' y = u y u'z = uz
加速度变换公式
s
y
y
s'
y'
v
y'
vt
o
x'
P ( x, y , z ) * ( x' , y ' , z ' )
z z
o' z' z'
x
x' x
a'x = a x
a' y = a y
a = a' F = ma ' F = ma
实践已证明，绝对时空观是不正确的 实践已证明，绝对时空观是不正确的 . 不正确
4 – 1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换
第四章 狭义相对论
2 伽利略变换 当 t = t′ = 0 时 o 与 o' 重合 坐标变换公式
s
y
y
s'
y'
v
yx, y , z ) * ( x' , y ' , z ' )
4 – 1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换
第四章 狭义相对论
二
狭义相对论的基本原理
Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家，于 世纪最伟大的物理学家， 世纪最伟大的物理学家 1905年和 年和1915年先后创立了狭义相 年和 年先后创立了狭义相 对论和广义相对论，他于1905年提 对论和广义相对论，他于 年提 出了光量子假设，为此他于1921年 出了光量子假设，为此他于 年 获得诺贝尔物理学奖， 获得诺贝尔物理学奖，他还在量子 理论方面具有很多的重要的贡献 . 爱因斯坦的哲学观念： 爱因斯坦的哲学观念：自然 哲学观念 界应当是和谐而简单的 . 理论特色： 理论特色：出于简单而归于 深奥 .
14-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式
物理学
第五版
14-3
狭义相对论的基本原理
洛伦兹变换式
例：（1）火箭A和B分别以0.8c和0.6c的速度相对于地球向＋X方 向和－X方向飞行。试求由火箭B测得A的速度。（2）若火箭A相 对于地球以0.8c的速度向＋Y方向飞行，火箭B的速度不变，求A 相对B的速度。 /系） （ S 解：如右图，取地球为S系，B为S/ 0.8c 0.6c 系，则S/系（即火箭B）相对于S系 （即地球）的速度v=-0.6c,火箭A A B 相对S系的速度ux=0.8c,则A相对S/ 地球 （ S系 x 系（B）的速度为
5
物理学
第五版
14-3
狭义相对论的基本原理
洛伦兹变换式
那么，什么样的变换能保证所有的物理规律对这 种变换都具有不变的形式呢? 什么样的变换能保证在 所有惯性系中光速不变呢？
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物理学
第五版
14-3
狭义相对论的基本原理
洛伦兹变换式
二 洛伦兹变换式
符合相对论理论的时空变换关系．
设
t t 0 时，
时、空不再分离，而是统一的整体，与物质的运动相关。在相对论 的时、空观中，不存在空无一物的时、空点。在统一四维时空中的一 个时、空点对应着一个具体的事件。
5. 时间和空间的坐标都是实数，变换式中 不应该出现虚数；
v 2 1 ( ) c
v>c 变换无意义 物体运动的极限速度为真空中的光速。
11
物理学
(1) (2)
x ( x vt )
光速不变
x c t
x c ' t
'
xx 2 ( x ' vt ')( x vt ) 2 ( xx ' vx ' t vxt ' v2tt ')
5-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换
= l0 (1 − u / c )
2 2
主要错误是公式 l = l0 1 − u / c
2
2
是有条件的，
必须在 系上同时测量，而由同时的相对性， S 不可能
′ 在 S, S 上同时发生两条件。
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z'= z
o
z'
o'
x' x
β =v c
γ =1 1− β
2
§5-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换
第五章 相对论
x' = γ ( x − vt )
正 变 换
v t ' = γ (t − 2 x ) c y
y'
z'= z
y'= y
逆 变 换
z = z'
y = y'
x = γ ( x'+ vt ' )
同理2、3得
c (v′ + u ) =1 2 c + v′u
∴u = c
很明显：符合光速不变原理的要求，也说明了c已 具有 ∞ 的一些性质，体现了c是物质运动的最大速 度，也是一切相互作用物体的极限速度。
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§5-3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换 讨论：1
第五章 相对论
v′ < c, u < c
2 ′ ( c − v )( c − u ) = c + v′u − c(v′ + u ) > 0 则 c (v ′ + u ) <1 ∴ u < c 即 2 c + v′u
狭义相对论洛伦兹变换的推导及其他
狭义相对论洛伦兹变换的推导及其他张元仲【摘要】本文运用单向光速各向同性的假设推导出通常熟悉的两个特定惯性系之间的最简单的洛伦兹坐标变换,并说明引入光速不变原理假定的唯一目的就是为了使得惯性系中任意地点的时钟互相对准(同步),也就是为了定义惯性系的时间坐标.在推导出通常熟知的洛伦兹变换后也给出了更一般的洛伦兹变换.此外,作为狭义相对论的检验理论介绍了相应于单向光速可变的爱德瓦兹变换、罗伯逊变换以及M-S变换,进而阐明了这些变换同洛伦兹变换之间的关系.总结起来说,洛伦兹变换和罗伯逊变换在物理上是非平庸的变换,而爱德瓦兹变换和M-S变换在物理上分别与洛伦兹变换和罗伯逊变换等价因而是平庸的.特别是,M-S变换是多余的和不必要的.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2016(026)003【总页数】6页(P3-8)【关键词】洛伦兹坐标变换;更一般的洛伦兹变换;爱德瓦兹变换;罗伯逊变换;M-S 变换【作者】张元仲【作者单位】中国科学院理论物理研究所,北京 100190【正文语种】中文特约稿件在狭义相对论中通常熟悉的洛伦兹变换是这是任意两个惯性系k(x,y,z,t)与k′(x′,y′,z′,t′)之间的坐标变换，这两个惯性系具有如下特殊的设计(如图1所示)：k′系相对于k系沿x轴的正方向以不变速度v运动，在t=0的初始时刻k系和k′系相互重合(即x,y,z轴分别与x′,y′,z′轴互相重合)；所以，x′轴的原点即x′=0在k系看来其运动轨迹是惯性系是由惯性定律定义的：惯性系是惯性定律在其中成立的参考系.惯性定律是说不受力的质点要么相对静止要么相对匀速直线运动.仔细分析会发现惯性定律的表述以及惯性系的定义存在不清楚之处或者说存在逻辑循环：例如什么叫“不受力”？什么叫“匀速”？什么叫“直线”？惯性系由惯性定律定义，可是上述惯性定律的表述只有在惯性系中才有效；也就是说先要有惯性系的定义然后才能有上述关于惯性定律的表述,但是惯性系又要由惯性定律定义，这就成了逻辑循环.解决这种逻辑循环的办法就是假定存在理想的真空；在其中的任何区域和任何时刻都没有物质因而没有相互作用力；质点(其尺度和质量可以忽略不计)在其中都在作惯性运动，质点之间都以不变的相对速度作直线运动.以这些质点建立起来的参考系系就是惯性系.为了使惯性定律的表述一致，任意两个惯性系之间的坐标变换取线性变换的形式，即利用初始条件式(2)，即代入x′=0后应当得到x=vt，因此方程(3)变成下面需要利用光速不变原理确定式(4)中的3个参数α,β,γ.狭义相对论的第二个基本假设(即光速不变原理)是说：光在真空中总是以不变速度c传播且与光源的运动无关；用惯性系中的时空坐标表示这个(单向)光速的不变性为其中，r2=x2+y2+z2 是k系中的任意位置P与坐标原点之间距离(参见图2)的平方，所以单向光速的不变性在k系中表示成x2+y2+z2-c2t2=0同样，光速不变原理在k′系表达为方程(6)和(7)就是光速不变原理的坐标表达式，即在任何惯性系观测到的真空光速在任何方向都以不变速度c传播且与光源运动无关.式(6)和式(7)是球面方程，即在初始时刻从坐标原点向四面八方发出的光信号其轨迹是个球面(后见图3，在略去z轴或在z=0的x -y平面内是实线圆，虚线是非各向同性速度的光信号运动的轨迹，它偏离圆).现在使用单向光速不变的表达式(6)和(7)确定线性变换式(4)中的3个参数.将坐标变换式(4)代入式(7)后得到再代入式(6) 即y2+z2=c2t2-x2后，式(8)变成左边的坐标x和t是在任意方向r传播的光线的时空坐标，而x只是r在x轴的投影，所以x和t之间没有固定的函数关系，因此方程(9)的左边各项必须分别为零，这就要求x和t各项的系数为零，即得到方程组[1]：解方程组(10)得到代入式(11)和式(12)后，式(4)成为其中的正负号很容易确定：v=0时两个惯性系必须成为同一个惯性系，即应当有x′=x,y′=y,z′=z,t′=t，也即式(13)右边应当取正号，这就是通常熟悉的洛伦兹坐标变换式(1)：上面的推导使用了单向光速在任意方向传播的表达式(6)和式(7)，也就是说洛伦兹变换式(14)把k′系中的光信号运动方程(7)变成了光信号在k系中的运动方程(6).惯性系中任意空间点P(x,y,z)的空间位置由该点到3个直角坐标轴的投影x,y,z表达，该点的时间由放置在该点的一只标准时钟给出，但是放置在任意点P(x,y,z)的时钟必须同放置在坐标原点O(0,0,0)的标准时钟对准(或说同步，这种同步就是同时性的定义).上面在推导洛伦兹变换中使用的单向光速不变性公式(6)就是将惯性系中任意位置P(x,y,z)的时钟与原点的时钟对准了；为了明确地显示出来，将式(6)和式(7)重新写成类似地有式(15)是说，在坐标原点的时钟指示的零时刻从原点发射的光信号到达位置P(x,y,z)时将这个位置的时钟指针调到t=r/c；类似地在带撇的惯性系中任意位置P′(x′,y′,z′)的时钟调节成t′=r′/c.因此使用了单向公式不变性的式(6)和式(7)就是用单向光速不变性对准了惯性系中所有位置的时钟，也就是定义了时间坐标t和t′.所以，如果询问“为何要假定光速不变原理”，那么答案只有一个，就是为了对准各地的时钟，也就是为了定义惯性系的时间坐标[2].洛伦兹变换式(1)或式(14)所对应的两个惯性直角坐标系的取向和相对速度是图1所示的特殊情况：初始时刻两惯性系重合，并且带撇系以不变速度v沿x轴的正方向运动.更一般的情况是的方向是任意方向，为了推导这种情况的洛伦兹变换，需要把式(14)改写成空间三维矢量的形式.为此，使用三维矢量的分解公式其中，r∥和r⊥分别是r在平行于和垂直于速度方向(即的方向)上的投影分量，即分别定义为式(14)中的与x轴方向平行，所以考虑到式(19)，可以把式(14)写成三维空间矢量的形式类似地利用式(17)和式(21)，这更一般的洛伦兹变换是另外，不含时空反演和时空平移的最一般的情况是初始时刻两惯性系只有原点重合而3个直角坐标轴不重合，即3个直角坐标轴之间存在三维空间的转动，那么这种情况的洛伦兹变换就是用三维空间的转动算符去乘式(22)(可参考文献[2]).爱德瓦兹坐标变换[2,3]：保留狭义相对论的相对性原理假设，同时把单向光速不变原理修改成双程光速不变原理，即在真空中双程光速(而非单向光速)是个不变的常数c且与光源运动无关.满足这个双程光速不变而单向光速可变的单向光速的表达式是：和式(23)和式(24)中,c+x(c+x′)和c-x(c-x′)分别是光信号沿正、负x(x′)轴的单向真空光速(注意，在垂直于x(x′) 轴方向上单向光速等于c).为了分析问题简单，我们假设可变的单向光速方向性参数q和q′的方向平行于x轴和x′轴.方程(23)和(24)满足沿x和x′轴往返的双程光不变的要求，由式(23)有使用可变光速式(23)来对钟(即定义时间坐标tq)有这样定义的坐标时间tq式(27)与前面用单向光速不变性定义的坐标时间t式(15)之间的差别是或写成类似地，对于x′系用式(24)对钟定义时间坐标是或写成由于时间坐标t与tq(以及t′与) 的定义(即同步)不一样，因而由不同的时间坐标定义的速度u=x/t与uq=x/tq也就不同，它们之间的关系是同样有至此，爱德瓦兹变换无需单独推导，只需把爱德瓦兹同时性定义与爱因斯坦同时性定义之间的关系式(28)和式(30)以及式(31)代入洛伦兹变换式(14)，即把爱因斯坦时间坐标t换成爱德瓦兹时间坐标tq同时把爱因斯坦速度v变成爱德瓦兹速度vq，就得到爱德瓦兹变换取q=q′=0，则vq=v，那么式(33)就变成通常的洛伦兹变换式(14)，即洛伦兹变换只是爱德瓦兹变换的特殊形式；或者说q(q′)的无穷多种取值代表无穷多种同时性定义，爱因斯坦同时性定义只是其中最简单的一种.这无穷多种同时性在物理上是互相等价的，即至今的任何物理实验都不可能测出q(q′)的非零数值；也就是说实验不能测量出单向光速而只能测量出双程(回路)光速[2].罗伯逊变换的原始形式是其中，a0,a1,a2是v2的函数， (XYZT) 是爱因斯坦定义的惯性系，即在其中单向光速不变.式(34)中的参数难以看出其物理含义，为此改换成另外一组具有明显物理含义的新参数[3,4]为代入式(34)后得到为了显示新参数的物理含义，下面计算光速的表达式：在XYZT系单向光速等于常数c即光速的运动方程由式(6)给出,即c2T2-X2-Y2-Z2=0将式(36)代入式(37)得到其中用到定义：由式(38)解出光线在XYZT系沿任意方向r的速度在式(40)中与角度有关的(亦即与方向有关的)项是cos2α，这表明：(1)不同方向的光速不同；(2)在任何给定方向r上正反方向光速相等(也就是说单程光速等于双程光速)，而且由式(39)可知α是r的方向与x轴正方向的夹角，所以α=0,180°是x 轴的正反方向；而α=90°,270°是垂直x轴的正反方向，相应的光速是式(41)显示参数c∥和c⊥分别代表平行于和垂直于x轴方向上的光速.而参数d只是个共形参数.这表明，新的参数c∥,c⊥,d具有明显的物理含义.以这种速度传播的光信号其轨迹是因cr随方向而改变，所以式(42)是偏离球面的方程(参见图3中的虚线，在x -y平面偏离了实线圆).洛伦兹变换满足单向光速不变性(当然双程光速不变性也一定成立)；爱德瓦兹变换满足双程光速不变性而单向光速可变；罗伯逊变换包含双程光速的可变性而在双程路径中往返的单程光速相等(当然单程光速也就等于双程光速).下面给出的M-S(Mansouri-Sexl)变换则满足双程光速和单向光速均为可变的，即式(43)中使用的新参数c∥,c⊥,d与原始参数ε=(εx,εy,εz),a,b的关系是其中，q=(qx,qy,qz)代表单向光速可变的方向性参数，在这个参数为零时M-S变换式(43)变成罗伯逊变换式(36).4种坐标变换不同之处只在于时间坐标的定义不同；而时间坐标都是用光信号的速度值定义的，所以它们各自相应的光速假定不同：(1)洛伦兹变换相应的光速(单程光速和双程光速)在任何方向都是常数c；(2)爱德瓦兹变换所相应的光速是双程光速在任何方向都是常数c，而双程之中往和反的单程光速不同；(3)罗伯逊变换所相应的光速是双程光速的数值与方向有关而任何方向上的往和反光速相等，更具体地说就是平行于两惯性系相对速度的方向上的双程光速c∥与垂直方向的双程光速c⊥不相等，但是往和反的单向光速相等，例如沿x轴的正和反方向的单向光速都等于c∥，类似地沿y轴和z轴的正和反方向的单向光速都等于c⊥；(4)M-S变换相应的光速是双程光速和单程光速都与方向有关，双程光速随方向的变化情况与罗伯逊变换相应的双程光速相同，但是往和反的单向光速不相等，例如沿x轴的正和反方向的单向光速互相不相等而且也都不等于c∥而与方向性参数q有关，所以q=0的M-S变换就成为罗伯逊变换.这4种变换之间的关系用图4表示.单向光速的测量需要事先对准各地的时钟，而对准时钟又需要事先知道单向光速的数值，所以在自然界不存在绝对的对钟手段而只能使用光信号对钟的今天，单向光速是不能用实验测量的，即方向性参数q的数值不能由实验给出.因此，在物理上爱德瓦兹变换与洛伦兹变换等价；M-S变换与罗伯逊变换等价.这就是说，洛伦兹变换和罗伯逊变换都可以用物理实验来检验因而是非平庸的变换，而爱德瓦兹变换和M-S变换中的方向性参数不能用物理实验给出因而这两个变换分别与前两个在物理上等价，所以它们是平庸的变换.既然已经知道了爱德瓦兹变换与洛伦兹变换的关系，那么M-S变换与罗伯逊变换的关系完全类似，因而M-S变换不但平庸而且多余.至今的物理实验证明了真空双程光速的不变性(即没有观察到c∥和c⊥的差别)，所以实验证明的只是洛伦兹变换.【相关文献】[1] 柏格曼.《相对论引论》[M].北京：人民教育出版社，1961.[2] 张元仲.狭义相对论实验基础[M].北京：科学出版社，1979，1983，1994.[3] Zhang Y Z. Special relativity and its experimental foundations[M]. Singapore: World Scientific Publishing Co Pte Ltd, 1998.[4] 张元仲.爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步——同时性定义”[J].物理与工程,2015,25(4): 3-8.[5] Edwards W F, Special relativity in anisotropic space[J]. American Journal of Physics, 1963, (31): 482-489.[6] Zhang Y Z, Test theories of special relativity[J]. General Relativity & Gravition, 1995, 27(5): 475-493.[7] Robertson H P. Postulate versus observation in the special theory of relativity[J]. Review of Modern Physics, 1949, 21(2): 378-382.[8] Mansouri R, Sexl R U. A t est theory of special relativity: Ⅰ. Simultaneity and clock synchronization[J]. General Relativity & Gravition, 1977, 8(7): 497-513.。
盘点世人对相对论的常见误解
盘点世人对相对论的常见误解相对论可以说是物理学中最耳熟能详的理论，无论是不是相关专业，乃至受教育程度偏低的人也至少有所耳闻。
因此关于相对论的科普文章铺天盖地，但其中有很多都只是科普甚至有很大错误。
这里我们盘点一下科普文对相对论的常见错误认识：1.狭义相对论只适用于惯性系。
爱因斯坦洛伦兹变换确实只适用于惯性系，但狭义相对论适用于所有参考系。
甚至，洛伦兹变换也适用于惯性系中的非惯性观者，比如加速度的变换（不过这点在笔者看来尚存疑惑，既然是惯性系那么就是惯性观者组成的参考系，即类时测地线汇。
非惯性观者一定对应非惯性系，不可能有惯性系中的非惯性观者这么个说法。
但是，关于狭义相对论加速度变换的文献中，推导加速度变换却同样用了洛伦兹变换，所以洛伦兹变换到底是不是只适用于惯性系存疑）。
狭义相对论和广相的区别在于狭义相对论只适用于闵式时空，而广相适用于包括闵式时空在内的所有伪黎曼空间。
2.自行车后绑一个手电筒就能超光速。
光走类光世界线，线长恒为0，不能当做参考系，因此不能谈及相对于光的包括速度在内的一切物理量。
所以不能说车相对于手电筒发出的光的速度。
这里还有一个常见错误认识，即把这个错误解释为光速不变，比如两束光背向，则根据光速不变，在其中一束光看来那个光还是光速而不是两倍光速，看起来这个说法很正确，可惜，因为光不能作为参考系，所以这个说法依然是错误的。
3.其他的超光速现象比如，我站在一辆相对地面0.6c做匀直运动的火车上以0.6c速度相对火车跑，合速度1.2c超光速了。
这个错误在于相对论速度叠加不是u+v而是（u+v）/（1+uv/c^2），两个小于c的速度叠加依然小于c。
还比如，地面探照灯像云层扫射，云上的光点速度可以超光速。
这个错误在于，移动的光点并不是同一个光点，谈及速度无意义。
这就好比某一时刻，我在北京向前走一步，另一个人在上海走一步，我们同时走了一步，所以认为脚的速度是无穷大。
这显然是错误认识。
虽然都是脚，但一个是我的一个是别人的。
狭义相对论探讨(一)
狭义相对论探讨（一）作者：刘海军来源：《科技风》2020年第33期摘要：首次系统地对洛伦兹变换在狭义相对论的应用进行了深入细致的探讨。
首次证明了洛伦兹变换是不存在的，同时证明了洛伦兹变换的应用，闵可夫斯基四维时空坐标、四矢量、四位移、四速度、四动量、静能、动能、质能方程、相对论动量和能量关系式、时空间隔不变性、黑洞、宇宙大爆炸，都是不存在的。
关键词：洛伦兹变换;四矢量;时空间隔不变性一、绪论洛伦兹变换的证明方法不计其数，很多世界级物理学家和数学家都有自己的杰作，我国著名数学家华罗庚在科学出版社《华罗庚文集·多复变函数论卷二》91页第5讲《球几何的基本定理——兼论狭义相对论的基本定理》里有更加复杂的证明。
不过，理论的正确与否，必须得经得住实践的检验才可以，下面我们就用反证法来检验洛伦兹变换的正确性。
二、洛伦兹变换适用于非光信号事件吗爱因斯坦认为洛伦兹变换适用于所有的事件，光信号事件、牛顿力学物质实体质点的运动事件、历史事件、因果事件、随机事件。
我们用牛顿力学物质实体质点的运动事件为示例，用反证法来证明正确与否。
我们知道，在动系中，原点是运动的，它的时空坐标，在动系和静系的时间，和质点在动系和静系中的时间是相同的。
即质点和原点在动系和静系中都是同时的，设原点O′的坐标为（0，τ），质点在动系中的坐标为（x′，t′），τ=t′。
v是动系和静系的牵连速度，w是质点在静系中的速度。
就是说，只有在动系的坐标原点上，洛伦兹变换才适用于牛顿力学物质实体质点的运动轨迹。
三、洛伦兹变换适用于光信号事件吗洛伦兹变换如果适用于光信号的话，同理，事件在动系的时间t′和坐标原点的时间τ是相等的。
即当且仅当牵连速度v=0时，洛伦兹变换才适用于这个由光信号光速不变原理推出的洛伦兹变换公式。
就是说，这样的动系，根本就不存在;洛伦兹变换，根本就不存在;爱因斯坦的时空观，根本就不存在;时间是绝对的，空间是绝对的，时间和空间的关联，不是光速，而是物质实体质点的运动速度w，x=wt，牛顿经典力学是放之四海而皆準的，狭义相对论是错误的。
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对狭义相对论中洛伦兹变换的误解及根源探究
陈宗兵唐定彪
(云阳县凤鸣中学, 重庆云阳404502)
摘要：分析总结了人们对狭义相对论进行批判的一些论文、论著，发现这些论文、论著的重要论点都是对相对论的误解，主要包括对光速不变原理、洛伦兹变换以及“尺缩”、“钟慢”效应的误解。
限于篇幅,本文只探究人们对洛伦兹变换的误解和产生误解的根源。
关键词：洛伦兹变换;误解; 根源探究
1 前言
狭义相对论创立至今已一百余年,早已成为“经典”的理论。
但至创立以来,不断的有人对它进行批判或者”改进”。
近几年,还有人在中国的一些著名刊物上发表了批判相对论的文章。
认真研究后发现实际上是对相对论的误解。
因此,在相对论创立100余年之际,对这些论文、论著进行研究，找出它们对相对论的误解并探究其根源应该是一项很有意义的工作。
2 对狭义相对论的种种误解
狭义相对论于1905年创立以来,一直有人对它提出质疑,并陆续写出论文、论著进行批判。
本文作者归纳总结了误解狭义相对论的主要论点，以供同行们商榷。
文献[1]对狭义相对论的基本前提、逻辑推理和各项推论均持有异议,并提出了新的见解。
其中,光速不变原理是批判的重点,“相对论虽然取得若干实验的支持，但其基本前提，有关光速的两条基本原则并没有得到充分的证明”，“相对论的基本前提—光速不变论缺乏可靠的论证”，“真空光速应该是光源机械速度和相对光源的速度c两部分组成的”。
该文献作者还重新研究了迈克耳孙光速实验，“发现过去对这个实验所作的理论分析中均存在着一个显而易见的错误，纠正了这项错误就会知道这个实验所证明的只是光速在惯性系内是常量，并未能证明光速与源速无关。
从这项实验根本得不到光速不变的结论”。
另外，对狭义相对论的尺缩、钟慢效应也持怀疑态度，“尺缩、钟慢效应是洛伦兹变换的两个重要推论，在前面已经得出光速不变论的否定回答，根据光速不变得出的所有结论当然都是不可靠的”，“按照洛伦兹变换得到的结果，两个相对作等速直线运动的坐标系中，存在时间相互变慢的效应，这是一个无法解释的问题”。
对时钟变慢这个概念也存在误解，“时钟变慢可能是时间变慢引起的，也可能是其它物理原因引起的，如果飞船上放置的不是原子钟，而是伽利略式的摆钟，由于高空的重力加速度小于地面的重力加速度，摆钟的摆动周期将加大”。
文献［2］提出关于“尺缩”、“钟慢”效应的相对论论证是虚假的，“在狭义相对论的逻辑概念中，根本不存在什么‘尺缩’、‘钟慢’效应”，“爱因斯坦从狭义相对论得出‘钟慢’效应是存在问题的；爱因斯坦‘尺缩’效应不是狭义相对论的科学内容”，“在狭义相对论的科学体系中，正确的结论理应是：物体对相对其静止的惯性系而言不存在收缩，对相对其运动的惯性系而言也不存在收缩”，并在文中提出必须从狭义相对论中摈弃爱因斯坦“尺缩”、“钟慢”效应。
文献［3］对洛伦兹变换式作了改写和简化，认为爱因斯坦错误的运用了洛伦兹变换式，“爱因斯坦在使用这个公式时完全忽略了导出这个公式的前提条件，这是一个重大的失误,也许这个失误是来自于洛伦兹本人。
不管是谁的失误都没有理由把这个失误带进21世纪”。
该文献作者考虑了洛伦兹变换成立的“前提条件”后，将洛伦兹变换的四个关系式简化成一个关系式,“由此可见经典的洛伦兹变换的前三个关系式根本就是多余的”。
对相对论提出质疑和批判相对论的论文、论著比较多，本文不一一列举，只择其重要论点进行讨论，力求消除对相对论的误解。
3 洛伦兹变换
洛伦兹变换式是光速不变原理的数学表示，是狭义相对论的数学基础和狭义相对论运动学的核心。
它描述一个时空事件在任意两个相对作匀速直线运动的惯性系之间的变换关系
22
'c v 1vt
x x --= , 222'c v 1x c v t t --= , y y '= , z z '= . (1)
文献[3]指出：“爱因斯坦在使用这个公式时忽略了导出这个公式的前提条件。
”大致思路如下：研究的是坐标原点在'S 系内的运动，则应该有'x =0，'y =0，'
z =0 。
考虑了这些条件，
上式进一步改写为 2
2'
c v
1vt x -= , (2) 22'
c v
1t t -= . (3)
又由于/v x t =,则式（2）化为式（3），洛伦兹变换式的最终结果为
22'
c v
1t t -= . (4)
对于式(2)和式(3)，当物体的运动速度v <<c 时，化为
vt x = , t t '= . (5) 以上关系式显然是不正确的。
因为v <<c 时，式（1）应该就改写为
t v x x '-=
y y '= (6) z z '=
t t '=
这组关系通常称为伽利略变换,它是牛顿力学时空观的基础。
利用伽利略变换可以推出时间间隔和物体长度的绝对性，t t ='
就意味着同时性是绝对的。
需要强调的是伽利略变换式只是洛伦兹变换式的一个近似，洛伦兹变换式适用于更为广泛的范围。
也就是说，比起牛顿力学来，狭义相对论是对自然界更加正确的描写[4]。
在所有速度远小于光速的限度内，狭义相对论方程密切近似于牛顿力学方程，因而在这些情况下使用
狭义相对论方程是不必要的。
但必须强调，狭义相对论不是对牛顿力学的一系列修补，而是一个全新的理
论，牛顿力学只是它在某些条件下的近似。
现假设文献[3]的推导是正确的，用式(2)、式(3)推导钟慢效应。
设'S 系相对于S 系以速率v 沿着x 轴正方向运动，x 轴和'x 轴平行。
若在'S 系的'1x 处固定一个标准时钟，它每隔时间发出一信号，即
=
-=-'2'3'1'
2t t t t …… (7) 这些信号在S 系看来
=-=-2312t t t t …… (8) 根据以上变换公式有
22'1
1c v
1t t -= , 22'22c v 1t t -= . (9)
由于时钟固定在'
s 系的'1x 处，因此 '3'2'1x x x ==，则 22'1
'
212c v
1t t t t --=- . (10)
上式表示运动的钟所表示的时间间隔比静止的钟所表示的时间间隔小,于是根据式（3）似乎可以推导出钟慢效应。
但通过分析发现，（4）式不具有普适性，比较式（1）和式（3）可知，在推导文献[3 ]所谓的
洛伦兹变换式的过程中，特别令'1x ＝０,又由'2'1x x =得'1x ＝０，'2x ＝０。
由于在'
S 系的标准时钟固定在坐标原点'O 处，则根据上述推理，文献［3］实质上是规定'
S 系的标准时钟只能固定在坐标原点处，显然这种规定是没有科学性所言的。
文献所谓的“洛伦兹变换式”只能在特殊情况下才成立，它没有全面的表示出两个沿x 轴彼此作匀速运动的坐标系之间的变换关系。
4 结束语
本文归纳总结了人们对狭义相对论提出质疑的重要论点，主要包括对光速不变原理、洛伦兹变换以及“尺缩”、“钟慢”效应的质疑和批判。
通过分析发现，对相对论提出的批判或者改进意见实质上是对相对论的误解,探究了人们对洛伦兹变换产生误解的根源。
洛伦兹变换作为狭义相对论的数学基础和狭义相对论运动学的核心，它客观地描述了一个时空事件在任意两个相对作匀速直线运动的惯性系之间的变换关系。
由于作者水平有限，可能在释疑过程中论述不够深刻，还望同行提出宝贵的意见，以使讨论趋于成熟,从而消除对相对论的误解.
致 谢
本文在成文过程中得到长江师范学院物理学及电子信息工程系朱文熙教授的精心指导和大力帮助，在此表示衷心的感谢。
参考文献
1 郑铨.近代物理学问题--相对论质疑.北京：学术书刊出版社，1990.
2 文兴吾.对爱因斯坦”尺缩”、”钟慢”效应的再认识.大自然探索,1991,(2).
3 夏烆光.广义时空相对论.北京：人民交通出版社，2003.
4 W.G.V.罗瑟.相对论导论.北京:科学出版社,1980.
5 蔡伯濂.狭义相对论.北京：高等教育出版社，1991.
6 李梅. ”尺缩”,”钟慢”效应的科学性-兼与文兴吾同志商榷.大自然探索,1992(1).
本文发表在中国教育学会物理教学专业委员会会刊《物理教师》（高中版）2008年第四期。