洛伦兹变换是狭义相对论中的主要内容,这里转载B站一位老师的讲解。
假设坐标系如下:(其中c为光速)
图1
上图中x=ct是光速,沿着45度线行走;x=vt为一般物体。
图2
上图将直线x-vt=0确定为t'轴,个人是这样理解的:因为v是一个物体的动态过程,随着时间的变化,x-vt得到的始终是这个物体的x轴坐标,这个坐标假设为x'。又因为x-vt=0这个关系的存在,所以认为这个物体在新坐标系中的x'坐标始终是0,也就是t'轴。
那么,如何在上图中画出x'轴呢?
如上图,假设有三个人从X轴不同的点出发,速度都是v。
现在假设李四在a点同时收到从原点O和从王二在b点发出的光线,其中ab垂直Oa。
得出b点坐标以后,连接ob,其方程为t=vx,ob即是x'轴。
这是因为:
上图的x',t'轴到这里只是一种假设。
真正的原因在于两个坐标系都要满足光速不变性。这里假设两个坐标系的光速都是1。
得到变换关系是:
反过来:
在了解以上的步骤以后,整个过程似乎并不难理解。
但问题在于,首先要得到光速不变的结论,然后又要想到如何建立上述两个坐标系,这大概就是天才和庸人的区别。