科學家能在量子空間中應用洛倫茲變換嗎?

時間 2021-06-21 05:54:10

1樓:雪兒努力

題主你好。洛倫茲變換和伽利略變換是物理學兩種截然不同的變換,物理上看,洛倫茲變換是時間-空間都發生變換,而伽利略變換只有空間變換,沒有時間變換。這就導致在伽利略變換裡需要人為區分時間和空間的差異,否則就沒有辦法是用伽利略變換。

可不要小看這個問題,因為我們現在是從公理化體系來考慮的,完全拋開客觀實際!在伽利略體系裡,由於無法做到從某條公理推導出時間和空間的定義,因此只能將時間和空間以公理的形式進行人為區分。這種區分用今天的話來說就是:

十分唯象。

但是這不意味著與伽利略變換相對應的洛倫茲變換就不需要人為區分時間空間,作為一種特殊的座標變換,洛倫茲變換其實是在已經區分好時間空間之後才能嚴格給出的,要想從更加公理化的體系裡推導出洛倫茲變換,就必須要考慮時空的幾何特性。閔可夫斯基提出,用幾何的觀點來研究洛倫茲變換時,可以通過時空本身的幾何特徵「推導」出時間和空間。這就意味著存在乙個更加基礎的公理化體系,它能解決時間、空間定義問題,也能給出乙個特殊座標變換——洛倫茲變換。

這個公理化體系就叫「相對論」。

伽利略變換是非相對論物理體系的基礎,所有非相對論性物理體系,包括非相對論性量子力學,都自動滿足伽利略變換。但是,只要服從伽利略變換就一定不服從洛倫茲變換,這一點是必須要指明的。換句話說,即便速度再怎麼低,只要不是零,洛倫茲變換就永遠是洛倫茲變換,不會變成伽利略變換,原因在於洛倫茲變換裡面的時間變換裡存在空間項,即便速度再低(只要不是零),那麼當空間足夠遠,這一項的貢獻就不能忽略!

這就說明,洛倫茲變換是嚴格不同於伽利略變換的!但是,當我們把物理模型應用到具體的客體時候,就要注意模型的侷限性。洛倫茲變換僅在局域空間(即空間項很小,可以忽略)上可以成立,而尺度一旦變得很大,洛倫茲變換就不再正確!

所以,這就解釋了客觀的低速運動為什麼是服從伽利略變換的。

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