洛伦兹变换实质是什么？

科学的发展也并不是一路平坦，大部分和家庭琐事一样也有误会和纷争。

“洛伦兹变换”最开始是由洛伦兹推导出来的，所以叫做洛伦兹变换（庞加莱命名）。但洛伦兹推到洛伦兹变换并不是为了研究相对论，而是为了解释迈克尔逊-莫雷实验。

（实验具体内容在我的《白话相对论（一）》中有描述）

简单说一下，从17世纪笛卡尔把“以太论”带入了科学开始，人类就一直在寻找以太。所谓以太就是绝对静止的物质，同时也正式因为以太的存在光才能够得以传播。到了19世纪末期，迈克尔逊和莫雷（是两个人）做了一个实验，就叫做迈克尔逊-莫雷实验，实验的设想是这样：如果以太存在并绝对静止，我们的地球在以太中穿梭，这样一来，迎着以太风运动方向的光速就应该被压缩。可是实验结果却相反，垂直方向上的光速运动速度都一样，这个结论几乎宣告以太论的失败。

这时洛伦兹出现了，他对实验的结果提出了质疑，他认为即使以太存在，对于光速的测量也不会存在影响，因为存在一种“菲茨杰拉德收缩”，简单说就是如果你想测量一段距离是否被压缩，就需要用到尺子，可是尺子同时也被压缩了，所以这种压缩效应测量不出来的。于是洛伦兹根据数学推导出了洛伦兹变换，认为以太实际对运动方向上的长度存在压缩，其公式就是现在我们看到的洛伦兹变换。

那为什么洛伦兹变换就变成了狭义相对论的公式了呢？有两种说法，第一个是爱因斯坦推导出了同样的公式；第二种说法是爱因斯坦直接把洛伦兹公式拿过来解释自己的相对论了。其实真相也无所谓了，毕竟一个科学成就只要是对的，至于是谁的对于物理学来说无所谓，那是历史学家需要考虑的事情。

这里还要提到一个人，亨利·庞加莱，这个人一直也是一个谜，有人认为狭义相对论最早是他提出的（1902年提出相对性，1905年6月发表论文，爱因斯坦也是1905年6月发表）

是庞加莱将洛伦兹的公式命名为洛伦兹变换。在爱因斯坦提出狭义相对论之后，洛伦兹对爱因斯坦说，咱俩的公式一样，但是说的不是一个东西啊，干脆你的理论就叫做相对论吧。所以洛伦兹变化是庞加莱起的名，爱因斯坦的相对论是洛伦兹给起的名。是不是很有趣。

妈咪叔专注趣味物理科普。

科学的基本观念本质上大都很简单，通常都可以用人人皆知的语言来表达。——爱因斯坦

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艾伯史密斯  科学达人43赞

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答：洛伦兹本人，最初的确是为了解释迈克尔逊的光速不变实验凑出来的，不过后来爱因斯坦提出狭义相对论，给洛伦兹变换提出了全新的诠释。

要说洛伦兹变换的本质，就是光速不变原理。

要说更本质的原因，就是我们四维时空中，空间和时间的关系遵循洛伦兹变换。

19世纪末，麦克斯韦建立电磁学，标志着经典电动力学取得成功，但是其中存在一个缺陷，就是麦克斯韦方程组在伽利略变换下不一致。

经典力学为了解决这个问题，假象了一个绝对参考系——以太参考系，但是在1887年，迈克耳孙-莫雷的实验，否定了以太参考系的存在，至此，经典力学不能自圆其说。

在1904年，荷兰物理学家洛伦兹，为了解决经典力学的困境，提出了洛伦兹变换，存粹是为了凑结果得到的公式，不过这也相当伟大啦。

洛伦兹指出相对于以太运动的物体，会因某种未知的机制，在运动方向上产生收缩。于是，在不否定以太的前提下，洛伦兹勉强让经典力学有了符合实验结果的诠释，但解释不了长度收缩的本质原因。

直到1905年，爱因斯坦以“光速不变原理”和“等效原理”为基础假设，建立了狭义相对论，解释了迈克尔逊-莫雷的实验，指出了时间和速度的变换关系，并用严谨的理论推导出来洛伦兹变换。

所以，洛伦兹变换的本质，就是光速不变原理。

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洛伦兹变换本质是光速延迟观测效应。

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洛伦兹变换与狭义相对论密不可分，想真正理解狭义相对论，得理解洛伦兹变换的本质。

狭义相对论只两个基石:相对性原理与光速不变原理。相对性原理讲物理规律统一，是所有理论基石，光速不变原理主要讲光速与光源运动、参照系无关。想真正理解洛伦兹变换，先得搞清参照系，否则，将被带到沟里去，而不自知。

狭义相对论，对应的是惯性系。惯性系是广义相对论中的一个特殊解。狭义相对论，将光速不变作为原理，给洛伦兹变换一个新的解释，得到了麦克斯韦方程组的理论支持。

洛伦兹变换有两个关键点:惯性系、电磁波。

惯性系，参照系只是坐标不同，除了引力效应，其他都相同。惯性系，引力效应服从牛顿万有引力定律，是广义相对论中的特殊解。

电磁波，光速运动，光速不变，光速不可叠加。电磁波，没有运动质量，运动质量不变化，只变化动量。狭义相对论容不下引力，电磁波，无质量，在惯性系中，理论上不受引力效应影响，也是广义相对论中的特殊解。

惯性系、电磁波的特殊解性质，是狭义相对论根本所在，看不到这两点，理解不了狭义相对论。将现实时空及质量物质依据狭义相对论解释，而不去辩别，得到的解释基本上在沟里，少数的因特殊解其实不特殊，那是运气。

狭义相对论结论有三:钟慢效应、尺缩效应、质增效应。洛伦兹变换不涉及质增效应，只涉及钟慢效应与尺缩效应。电磁波光速，相对速度不可变，不钟慢、不尺缩，剩下的钟慢效应与尺缩效应的结果是光速不变。

钟慢效应与尺缩效应产生的前提是产生相对速度，是观察者与观察对象之间存在相对速度才产生的，产生的是观察者所能得到的观测结果。这个观测结果，随观察者的相对速度改变而改变，与观察对象无关，观察对象本身与自身不存在相对速度，自身不产生钟慢效应与尺缩效应。

总结一下，狭义相对论惯性系中，观察对象本身的时间、空间尺度不随任何观察者的相对速度改变而改变。所有的对象时间、空间尺度，只与自身相关，因相对速度为零，时间是最快的，空间尺度是不压缩的。狭义相对论还有个基石一一等价原理，狭义相对论中，所有对象的时间、空间都是实的、等价的，不存在特殊性。

所谓钟慢尺缩，都是观察者效应，对观察对象的观察与观察结果反馈到观察者坐标，都经过了光速延迟。观测到的时间、空间都是虚的。

由于克服不了光速延迟，观测到的也只能是虚的，观测到的结果与狭义相对论相符。

洛伦兹变换本质是光速延迟观测效应。

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