
【化】 Lorentz invariant
洛伦兹不变量(Lorentz invariant)是狭义相对论中的核心概念,指在洛伦兹变换下保持不变的物理量或数学表达式。它反映了物理定律在不同惯性参考系中的一致性,是爱因斯坦相对性原理的数学体现。
定义与数学表达
洛伦兹不变量由四维时空坐标张量构成,例如时空间隔(spacetime interval)表达式为: $$ Delta s = cDelta t - Delta x - Delta y - Delta z $$ 该量在洛伦兹变换下数值保持不变,验证了时空的统一性(来源:Einstein, 1905;《经典电动力学》J.D. Jackson)。
物理意义
应用领域
洛伦兹不变量是指在狭义相对论中,经过洛伦兹变换后保持不变的物理量或数学表达式。以下从定义、常见类型和数学基础三方面详细解释:
洛伦兹变换是狭义相对论中不同惯性参考系之间的时空坐标转换公式。在此变换下保持不变的量称为洛伦兹不变量,体现了物理规律在不同惯性系中的一致性。例如,光速、静止质量、电荷量等均为典型的洛伦兹不变量。
洛伦兹变换可视为四维时空的“旋转”,任何四维矢量(如四速度、四电流)的内积均为不变量。张量运算中,缩并后不含自由指标的表达式也具有不变性。例如,四维加速度的模长、电荷密度与电流的组合等。
洛伦兹不变量通过张量语言和四维几何构建了相对论物理的协变性,确保了物理定律在不同参考系中的普适性。
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