光速不变原理在相对论中的作用

本文首先通过速度附加定律的推导阐述了“光速不变原理”在狭义相对论中的作用,然后从公理化体系着手推导出洛仑兹变换式,从而进一步说明“光速不变原理”的作用。     

变速运动的罗伦兹变换

作为文［５］的继续，再次推导出变速运动情况的罗伦兹变换。进一步证明了不需假设一切方向的光速在相对静止与运动坐系中保持不变，只要在运动或其反方向的光速保持不变，变换公式就成立。     

相对论效应下地面雷达及GPS系统的测距原理与相对论影响

在狭义相对论效应下,推导和研究了地面雷达的测距原理,分别给出上行和下行距离表示式,并与忽略相对论效应的经典测距公式作了比较,给出了相对论修正量。捎带对GPS系统作了类似研究。最后给出算例。 研究表明,在狭义相对论效应下,虽然上、下行距离不相等,但对于应答(或反射)式雷达测距来说,相对论影响可以对消,以致与经典测距公式完全一样。此结论对测距离和的系统同样适用。算例表明:GPS测地面目标时的影响为△R=19.6米,故对于单程测距系统的相对论影响,应予重视和修正。     

相对论效应下连续波雷达及GPS系统的测速原理与相对论影响

在狭义和广义相对论效应下,研究推导了连续波雷达及GPS系统的测速原理。给出距离和变化率S与多卜勒频平间的关系式;对经典公式(不考虑相对论影响)应作的相对论修正等。最后给出算例。 研究表明:狭义相对论的时间膨缩效应,在雷达上、下行通道测量中能互相抵消。而广义相对论引力场使频率改变造成的S误差,则为高阶小量(在算例的前题下,△_广S=1×10~(-11)米/秒,四站最优布站测飞行器速度的相对论影响△(?)、△(?)、△(?)均小于6×10~(-12)米/秒)。对于从空间单程测量的GPS系统,狭义和广义相对论影响都很大(测地面低速或静止目标时,△_狭(?)=0.02米/秒,△_广(?)=-0.16米/秒,△_总(?)=-0.13米/秒;四星最优几何测量时,△(?)=△(?)=△(?)=0.12米/秒),庄子重视和修正。     

同时性问题研究（一）

本文对狭义相对论同时性的相对性观点进行了分析，并提出狭义相对论在同时性的相对性问题的分析上有逻辑上的错误，关于同时性问题，文中提出了一筱不同于相地论的观点，并与相对论的观点进行了比较。     

狭义相对在变速运动的推广及其运动学效应

根据爱国斯坦的光速不变与相对性原理，将建立在匀速运动的狭义相对论推广到变速运动情况，详细推导了变速运动的洛伦兹变换和速度相加定理，证明光速与变速运动的方向若不相同或相反，则爱因斯坦的光速不变原理将不再成立，还证明变速运动时（匀加速情况），物体的相对速度在理论上可以超过光速，具体给出了此时所需的加速度值与最低持续时间的对应关系，系统研究了变速运动的相对论运动学效应（如：距离间距，时间间距，同时性，多卜勒效应等）。利用变速运动新的多卜勒效应关系，可精化现行雷达测速原理，最后给出例示，以证明此文作用。此文的原理推广，能方便退化出现行狭义相对论有关全部结果，对从全过程（初始加速，匀速，最后减速）考察目标飞行，粒子试验等，具有良好适应及准确性，因而，在理论及应用上具有重要意义，某些异常结论，会引起学术界的兴趣。     

狭义相对论中的基本假设及其相容性

狭义相对论是近代物理学的重要理论基础。要深刻理解这一理论的科学思想,必须对光速不变和相对性原理这两个基本假设以及同时概念的意义作深入地探讨。本文强调狭义相对论的基本假设是在古典力学与电磁理论发生不可调和的矛盾申提出来的,主要矛盾表现在麦克斯韦方程组不能满足以绝对时空观为前提的伽里略变换下的协变性要求。爱因斯坦则是在否定绝对时空观的同时,继承和发展了力学相对性原理的情况下提出的。光速不变的基本假设是爱因斯坦从同时定义的唯一性考虑提出来的。它的前提是时空的均匀性。对两个基本假设之间的相容性的进一步探讨,发现光速不变是可以从狭义相对性原理导出,因此把光速不变只作为一个结论为宜,另一个基本原理是时空的均匀性强调同时的相对性是阐明长度收缩和时间膨胀的依据,在教学中容易建立辩证唯物主义的时空观。     

关于《狭义相对论》的讨论

本文讨论了在工科院校普通物理教学中讲授狭义相对论的一些问题。着重说明: (1)教科书中常用迈克尔逊-莫雷实验作为狭义相对论的实验基础是不妥当的。 (2)狭义相对论的基本假设可归结为两条:(a)空间和时间是均匀的,由此导致动量守恒与能量守恒;(b)物理定律对所有惯性系都应保持不变,由此导致真空中光速C=1/(ε_0μ_0)~(1/2)在所有惯性系中保持不变。所以说,光速不变并不是狭义相对论的基本假设,洛仑兹变换也很容易在上述两条基本假定下导出。 (3)相对论效应中的动尺收缩与时间膨胀都是由同时概念相对性所导致的,所以应强调同时概念相对性的重要性。 (4)用动量守恒,能量守恒定律来导出相对论动力学部分时,要尽可能做到简而明。     

时间与空间的诠释

本文从相对论的角度，论述了时间与空间的物质性，即时间与空间是物质的属性，它们依赖于物质的存在而存在，它们的性质随物质的运动状态改变而改变。时间不是独立于物质和物质的运动之外而永恒的流逝。空间也不是与物质和物质的运动无关而无限的延伸。     

狭义相对论在变速运动的推广及其运动学效应

根据爱因斯坦的光速不变与相对性原理,特建立在匀速运动的狭义相对论推广到变速运动情况。详细推导了变速运动的洛伦兹变换和速度相加定理;证明光速与变速运动的方向若不相同或相反,则爱因斯坦的光速不变原理将不再成立;还证明变速运动时(匀加速情况),物体的相对速度在理论上可以超过光速,具体给出了此时所需的加速度值与最低持续时间的对应关系;系统研究了变速运动的相对论运动学效应(如:距离间距、时间间距、同时性、多卜勒效应等)。利用变速运动新的多卜勒效应关系,可精化现行雷达测速原理;最后给出例示,以证明此文作用。 此文的原理推广,能方便退化出现行狭义相对论有关全部结果。对从全过程(初始加速、匀速、最后减速)考察目标飞行、粒子试验等,具有良好适应及准确性,因而,在理论及应用上具有重要意义,某些异常结论,会引起学术界的兴趣。     

同时概念的相对性是阐明相对论时空效应的依据

本文从同时概念的相对性出发,具体分析相对论中的长度收缩和时间膨胀的结果,从而得出同时的相对性是导致这一相对论时空效应的原因。从同时的相对性出发,分析“时钟佯谬”这一物理学史上著名的问题时,道理自然且简明。     

运动等离子柱体的电磁散射

 本文应用Minkowski变换研究了轴向运动非均匀等离子柱体的电磁散射。表明在坐标变换中易于导出相应稳态问题的解。文中详细研究了一半径为1m的等离子柱体的一些散射远场特性,其中包括远场方向图和后向散射横截面积(RCS)。