應(yīng)用洛倫茲變換公式試推光速不變原理

　　摘 要： 本文立足于洛倫茲變換公式，再引入任一慣性參考系，通過速度與相對速度的幾次轉(zhuǎn)化，最后求得任意三個(gè)慣性參考系相對速度之間的關(guān)系，最后證明光速不變原理。
　　關(guān)鍵詞： 洛倫茲變換 慣性參考系 光速不變原理
　　
　　洛倫茲早在1904年為了解釋邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果就提出了洛倫茲變換公式，但是在他的理論中變換所引入的量僅僅看做是數(shù)學(xué)上的輔助手段，并不包含相對論的時(shí)空觀。我認(rèn)為以洛倫茲變換公式為基礎(chǔ)可以得到狹義相對論的全部結(jié)果，而光速不變是狹義相對論正確的必然結(jié)果，即光速不變是檢驗(yàn)狹義相對論是否正確的最好實(shí)驗(yàn)。由相對性原理及光速不變可以推導(dǎo)出洛倫茲變換公式，而由洛倫茲變換公式同樣也能推導(dǎo)出光速不變，它們之間的關(guān)系是相輔相成的。
　　由洛倫茲變換公式s=，t=，將兩等式左右兩邊相除，可得到洛倫茲速度變換公式即：
　　=?圯v=。
　　我們可將任意一個(gè)慣性參考系K′相對于另一個(gè)慣性參考系K沿x軸正方向的速度設(shè)為v，而將K系的速度設(shè)為D，K′系設(shè)為d，根據(jù)洛倫茲變換公式則有d=，而由以上關(guān)系式可將兩坐標(biāo)系之間的相對速度表達(dá)出來，即d=?圯Dc-vc=dc-vDd?圯v=。
　　愛因斯坦在導(dǎo)出洛倫茲變換公式的過程中引入了兩個(gè)慣性參考系S′系和S系，我們現(xiàn)在不妨在原有坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上再引入一個(gè)新的坐標(biāo)系，為了便于書寫，將新引入的坐標(biāo)系稱為D系，并把原來的S′系和S系稱為D系與D系，而D系相對于D系的速度為v，D系相對于D系的速度為v，D系相對于D系的速度為v，其中d為D系的速度，三個(gè)坐標(biāo)系相應(yīng)的笛卡爾坐標(biāo)軸彼此平行，D系、D系與D系沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，且t=t=t=0時(shí)刻時(shí)三坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，其示意圖如下:
　　那么由以上關(guān)系式可知D系相對于D系的速度v=?圯v=?圯v=。
　　以上是任意的三個(gè)坐標(biāo)系相對速度之間的關(guān)系式，而我們知道當(dāng)光相對于一個(gè)參考系的速度為c，即D系相對于D系的速度為c，即上式中的v為c，將其代入上式可知：
　　v=?圯v=?圯v=c?圯v=c。
　　且不論v為何值，恒有v為c，即光相對于一個(gè)參考系的速度為c，它相對于任何參考系的速度都為c，并且不隨光源和觀察者所在參考系的相對運(yùn)動(dòng)而改變。