洛倫茲協變式英文解釋翻譯、洛倫茲協變式的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Lorentz covariant

分詞翻譯：

倫的英語翻譯：

human relations; logic; match; order; peer

茲的英語翻譯：

at present; now; this

協的英語翻譯：

assist; common; joint

變式的英語翻譯：

【醫】 modification

專業解析

洛倫茲協變式（Lorentz Covariant Expression）是狹義相對論的核心概念之一，指物理定律或數學表達式在洛倫茲變換下保持形式不變的性質。這一特性确保了物理規律在所有慣性參考系中具有一緻性，是相對性原理的數學體現。

一、術語解析與核心定義

漢英對照
- 洛倫茲協變式（Lorentz Covariant Expression）：指滿足洛倫茲變換協變性要求的數學表達式或物理方程。
- 協變性（Covariance）：方程形式在坐标變換下保持不變，區别于數值不變的“不變性”（Invariance）。
物理内涵
洛倫茲協變式要求方程中的每一項均為洛倫茲協變量（如标量、四維矢量、張量）。例如，電磁場的麥克斯韋方程組可寫為協變形式： $$ partial_mu F^{mu u} = mu_0 J^ u $$ 其中 $F^{mu u}$ 為電磁場張量，$J^ u$ 為四維電流密度。

二、數學表征與關鍵特性

四維時空框架
在闵可夫斯基時空中，物理量被統一表述為四維張量：
- 标量（0階張量）：如固有時 $dtau$
- 矢量（1階張量）：如坐标 $x^mu = (ct, x, y, z)$
- 張量（2階及以上）：如能動量張量 $T^{mu u}$
洛倫茲變換下的行為
協變量遵循特定變換規則。以四矢量 $V^mu$ 為例，其變換為： $$ V'^mu = Lambda^mu u V^ u $$ 其中 $Lambda^mu u$ 是洛倫茲變換矩陣，滿足 $Lambda^T eta Lambda = eta$（$eta$ 為度規張量）。

三、與狹義相對論的關系

所有狹義相對論相容的物理定律必須滿足：

洛倫茲協變性：方程在慣性系間變換時形式不變。
觀測一緻性：不同慣性系觀測者可通過洛倫茲變換推導彼此測量結果。

四、應用實例

電動力學
麥克斯韋方程組的協變形式揭示了電場與磁場的統一性，并直接導出電磁波的光速不變性。
粒子物理
狄拉克方程 $left( igamma^mu partial_mu - m right) psi = 0$ 的協變性預言了反物質存在。
場論基礎
量子場論中，拉格朗日密度 $mathcal{L}$ 的洛倫茲協變性是構建标準模型的基礎約束。

權威參考來源：

經典教材《Classical Electrodynamics》（J.D. Jackson）第11章詳細論述電磁定律的協變形式。
CERN官網教育專欄對相對論協變性的科普解讀（可訪問 home.cern/science/physics/special-relativity）。
《量子場論》（M. Peskin & D. Schroeder）第3章闡釋洛倫茲群表示與場變換規則。

網絡擴展解釋

洛倫茲協變式是物理學中描述物理定律在不同慣性參考系下保持數學形式不變的核心概念，其定義和内涵可歸納如下：

一、基本定義

洛倫茲協變式指物理方程或物理量在洛倫茲變換下保持數學形式不變的性質。這種協變性是狹義相對論的基礎，确保物理規律在所有慣性系中具有一緻性。例如，麥克斯韋方程組具有洛倫茲協變性，因此成為狹義相對論的重要基礎。

二、數學形式

在四維時空框架下，物理量被表示為四維張量（标量、矢量或高階張量），其變換規則遵循洛倫茲變換矩陣： $$ x'^mu = Lambda^mu u x^ u $$ 其中$Lambda^mu u$為洛倫茲變換矩陣，$mu, u=0,1,2,3$對應時空坐标。例如：

四維矢量（如位置矢量$x^mu=(ct,x,y,z)$）滿足：$A'^mu = Lambda^mu_ u A^ u$
四維标量（如時空間隔$s = ct - x - y - z$）在變換中保持不變。

三、物理意義

形式不變性：協變式方程在洛倫茲變換後形式不變，例如電磁場張量$F^{mu u}$的協變方程$partial_mu F^{mu u} = mu_0 J^ u$在所有慣性系中成立。
不變量構建：通過協變式可導出相對論不變量（如靜止質量$m_0$），這些量在參考系變換中保持恒定。
幾何解釋：四維時空中的坐标系轉動對應洛倫茲變換，協變性本質上是時空幾何對稱性的體現。

四、典型示例

麥克斯韋方程組：以張量形式表達時具有顯式的洛倫茲協變性。
能量-動量關系：$p^mu p_mu = m_0c$是協變式，導出相對論能量方程$E = (pc) + (m_0c)$。

五、與協變性的區别

協變性：物理規律在坐标變換下的形式不變性（廣義概念）。
協變式：具體實現協變性的數學表達式，通常指四維張量方程。

通過這種數學框架，物理學家能夠統一描述高速運動體系的規律，确保相對性原理的嚴格成立。