我只认相对性原理,伽利略变换与我无关!

作者: 薛德堡

来源: 大大学物理学

发布日期: 2023-03-19 11:50:46

本文详细阐述了伽利略的相对性原理及其历史背景,指出伽利略变换并非伽利略本人提出,而是后人为了纪念他而命名的。文章强调了相对性原理的广泛适用性及其在物理学中的重要地位。

2023-03-19 11:50:46

1632年,伽利略发表了伟大著作《Dialogue Concerning the Two Chief World Systems》,即《两个世界体系的对话》。在书中,伽利略通过他的代言人萨尔维亚蒂(Salviati)介绍了一个思想实验。一艘船在平稳的海面上以恒定速度行驶,且没有摇晃。一群人坐在甲板下的船舱里,船舱里有苍蝇和蝴蝶自由的飞着。

水中鱼儿向四面八方游去,水滴落入下方的容器中。当人们扔东西或跳跃时,并不会感受到朝哪个方向更加费力或更加容易,一切都是如此熟悉。如果换一个速度航行,只要保证速度恒定,舱内人们仍然会看到一样的景象,一切与在地面上体验完全一致。

虽然伽利略是用一个船来做这个实验,但他的论点可比这个厉害多了!他那时已经知道地球公转的速度达到近30公里/秒,但这种运动却并没对地球上的物理实验和现象产生任何影响!基于这一思想实验,伽利略提出:只要运动是均匀的,不是这样那样波动,你就会发现所有提到的那些事情都没有丝毫变化,你也无法从其中任何一个事情中判断出船是在移动还是静止不动。

历史上,相对性原理并不总是归功于伽利略。例如,普朗克将其归功于洛伦兹和爱因斯坦,而由于庞加莱第一次对其命名,所以泡利将其归功于庞加莱,此外,麦克斯韦在1876年也提到“所有物理现象的相对性学说”。但最普遍的共识仍然是:相对性原理是伽利略第一个正式提出的。

实际上,伽利略变换不是伽利略提出的,它只是经典力学的时空变换规则,其地位与洛伦兹变换相当,它与相对性原理、牛顿定律一起构成整个经典力学基础。

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