如何通过洛伦兹变换得到m=m0⼀sqr(1-v^2⼀c^2)

已知洛伦兹变换求如何得到质量变换m=m0⼀sqr(1-v^2⼀c^2)
2024-12-16 22:17:39
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回答1:

现在根据这两个事实,推导坐标的变换式   
设想有两个惯性坐标系分别叫S系、S'系,S'系的原点O‘相对S系的原点O以速率v沿x轴正方向运动。任意一事件在S系、S'系中的时空坐标分别为(x,y,z,t)、(x',y',z',t')。两惯性系重合时,分别开始计时   
若x=0,则x'+vt'=0。这是变换须满足的一个必要条件,故猜测任意一事件的坐标从S'系到S系的变换为  
 x=γ(x'+vt') (1)   
式中引入了常数γ,命名为洛伦兹因子 (由于这个变换是猜测的,显然需要对其推导出的结论进行实验以验证其正确性)  
 在此猜测上,引入相对性原理,即不同惯性系的物理方程的形式应相同。故上述事件坐标从S系到S'系的变换为   
x'=γ(x-vt) (2)   
y与y'、z与z'的变换可以直接得出,即   y'=y (3)   z'=z (4)   
把(2)代入(1),解t'得   
t'=γt+(1-γ^2)x/γv (5)   
在上面推导的基础上,引入光速不变原理,以寻求γ的取值  
 设想由重合的原点O(O')发出一束沿x轴正方向的光,设该光束的波前坐标为(X,Y,Z,T)、(X',Y',Z',T')。根据光速不变,有   
X=cT (6)   X’=cT' (7)   
(1)(2)相乘得   xx'=γ^2( xx'-x'vt+xvt'-v^2*tt') (8)   
以波前这一事件作为对象,则(8)写成   
XX'=γ^2(XX'-X'VT+XVT'-V^2*TT') (9)   
(6)(7)代入(9),化简得洛伦兹因子  
 γ=[1-(v/c) ^2]^(-1/2) (10)   
(10)代入(5),化简得  
 t'=γ(t-vx/c^2) (11)   
把(2)、(3)、(4)、(11)放在一起,即S系到S'系的洛伦兹变换  
 x'=γ(x-vt),   y'=y,   z'=z,   t'=γ(t-vx/c^2) (12)  
 根据相对性原理,由(12)得S'系到S系的洛伦兹变换  
 x=γ(x'+vt'),   y=y',   z=z',   t=γ(t'+vx'/c^2) (13)  
 下面求洛伦兹变换下的速度变换关系   
考虑分别从S系和S'系观测一质点P的运动速度。设在S系和S'系中分别测得的速度为u(j,n,m)和u'(j',n',m')  
 由(12)对t'求导即得 S系到S'系的洛伦兹速度变换  
 j'=(j-v)/(1-vj/c^2),  
 n'=n/[γ(1-vj/c^2)^-1],  
 m'=m/[γ(1-vj/c^2)^-1] (14)   
根据相对性原理,由(14)得S'系到S系的洛伦兹速度变换  
 j=(j'+v)/(1+vj'/c^2),  
 n=n'/[γ(1+vj'/c^2)^-1],  
 m=m'/[γ(1+vj'/c^2)^-1] (15)