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2002 年 7 月 23 日

什麼是相對論？ (23) 物理學的相對性問題 (狹義相對論篇)
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )
圖片 & 資料提供：駐台北以色列經濟文化辦事處、
耶路撒冷希伯來大學「阿爾伯特‧愛因斯坦檔案館」

說明: 在昨日我們的討論中，提及愛因斯坦提交哥德堡北歐自然科學家會議的「相對論的基本思想和問題」報告。愛因斯坦清楚地指出「特別優越的運動狀態」是自然規律的表達形式上要特別優越。也就是說，對於特別優越的這種運動狀態之座標系而言，其特點在於用這種運動狀態之座標系表達的自然規律具有最簡單的形式。愛因斯坦肯定在牛頓力學裡，慣性的運動狀態是特別優越的運動狀態，它是存在著「速度的相對性」，但「加速度的相對性」是不存在的。
在狹義相對論中，在於使物理學原理適應馬克士威 - 洛仁子的電動力學，而採用了歐幾米得幾何和慣性座標系與慣性定律。為了用公式明確地表述自然規律，愛因斯坦作了兩個基本假設，一則假設為「各慣性座標系都等效」這個基本條件被看作是對於整個物理學都是正確的『狹義相對性原理』。另一則係從馬克士威 - 洛仁子的電動力學出發，狹義相對論又假設了真空中光速不變定律 (或稱之為『光速不變原理』)。為了使『狹義相對性原理』和『光速不變原理』不產生矛盾，必需放棄適用於所有慣性座標系的「絕對時間」假設。而且明確地建立了空間座標和時間從一個慣性座標系變換到另一個慣性座標系的變換定律，就是「洛仁子變換 (Lorentz Transformation)」。
至於廣義相對論中物理學的相對性問題又是如何呢 ? 我們將會有後續的介紹。上圖是 1920 年時愛因斯坦的照片。

明日主題 : 什麼是相對論？ 慣性系統的運動狀態

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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