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勞侖茲協變性

指数 勞侖茲協變性

物理學中,勞侖茲協變性(Lorentz covariance)是時空的一個關鍵性質,出自於狹義相對論,適用於全域性的場合。局域勞侖茲協變性(Local Lorentz covariance)所指為僅「局域」於各點附近無限小時空區域的勞侖茲協變性,此則出於廣義相對論。勞侖茲協變性有兩個不同、但緊密關聯的意義:.

34 关系: 原時偏导数平凡表象亨德里克·洛伦兹廣義協變性廣義相對論張量引力列維-奇維塔符號勞侖茲群四維座標四維矢量四維電流密度四维波矢純量置換群表象物理学物理量狭义相对论狹義相對論中的質量相对论相对性原理類時让·勒朗·达朗贝尔龐加萊協變性龐加萊不變性閔可夫斯基度規電磁張量洛伦兹变换流形方程式时空旋量

原時

原時,或称固有時間,是在相對論中與事件位在同處的時鐘所測量的唯一時間,他不僅取決於事件,時鐘也在事件的行動之中。對同一個事件,一個加速中的時鐘所測得的原時會比在非加速(慣性)中時鐘的原時為短。雙生子佯謬就是其中的一個例子。 相對的,能由一個與事件有一段距離的觀測者來應用。在狹義相對論中,協調時總是由在慣性系統內有關聯的觀測者計算,而原時則由同在加速中的觀測者測量。 在四維時空中,原時類似在三維空間(歐幾里得空間)的弧長。 在習慣上,原時通常使用大寫希臘字母\tau來標示,以與協調時t或T.有所區別。.

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偏导数

在数学中,一个多变量的函数的偏导数是它关于其中一个变量的导数,而保持其他变量恒定(相对于全导数,在其中所有变量都允许变化)。偏导数在向量分析和微分几何中是很有用的。 函数f关于变量x的偏导数写为f_x^或\frac。偏导数符号\partial是全导数符号 d的变体,这个符号是阿德里安-马里·勒让德引入的,并在雅可比的重新引入后得到普遍接受。.

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平凡表象

#重定向 平凡表示.

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亨德里克·洛伦兹

亨德里克·安东·洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz,),荷兰物理学家,曾与彼得·塞曼共同获得1902年诺贝尔物理学奖,并於1881年当选荷蘭皇家藝術與科學學院院士,同时还曾担任多国科学院外籍院士。 洛伦兹以其在电磁学与光学领域的研究工作闻名于世。他通过连续电磁场以及物质中离散电子等概念得到了经典电子理论。这一理论可以在许多问题中派上用场:比如电磁场对运动的带电粒子的作用力(洛伦兹力)、介质的折射率与其密度的关系(洛伦兹-洛伦茨方程)、光色散理论、对于一些磁学现象的解释(比如塞曼效应)以及金属的部分性质。在电子理论的基础上,他还发展了运动介质中的电动力学,其中包括提出了物体在其运动方向上会发生长度收缩的假说(洛伦兹-斐兹杰惹收缩)、引入了“局部时”的概念、获得了质量与速度之间的关系并构造了表述不同惯性系间坐标和时间关系的方程组(洛伦兹变换)。洛伦兹的研究工作后来成为狭义相对论与量子物理的基础。此外,洛伦兹在热力学、分子运动论、广义相对论以及热辐射理论等方面也有建树。.

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廣義協變性

論物理學中,廣義協變性(又稱為微分同胚協變性、廣義不變性)為物理定律的形式在任意微分座標轉換下保持不變。其精神在於座標並非先驗地存在於自然中,而是人們欲描述自然所伴隨的人工產物;也因此不應在基本物理定律中具有實質物理意義。 以廣義協變性表示的物理定律,在所有座標系中皆應保持相同的數學形式。欲達成此目標,通常會以張量場來描述物理量。古典電磁學(非量子的)為其中一項例子。阿爾伯特·愛因斯坦在1905年提出的狹義相對論以及1915年提出的廣義相對論皆採用廣義協變性原則;然而前者的例子侷限在平直時空的慣性參考系,為全域的勞侖茲協變性。後者則推廣為局域的勞侖茲協變性,以適用所有參考系,並能解釋加速運動與重力現象。 古典統一場論的泰半工作著墨於將廣義相對論推廣至涵蓋電磁學等物理現象,其推論基礎亦即廣義協變性。.

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廣義相對論

广义相对论是現代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展,最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律與狭义相对论加以推廣。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量與动量联系在一起。 从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同,尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题,例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论,但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量恒星终结后,会形成时空极度扭曲以至于所有物质(包括光)都无法逸出的区域,黑洞。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象,这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外,广义相对论还是现代宇宙学中的的理论基础。.

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張量

張量(tensor)是一个可用來表示在一些向量、純量和其他張量之間的線性關係的多线性函数,這些線性關係的基本例子有內積、外積、線性映射以及笛卡儿积。其坐标在 n  維空間內,有  n^r個分量的一種量,其中每個分量都是坐標的函數,而在坐標變換時,這些分量也依照某些規則作線性變換。r稱為該張量的秩或階(与矩阵的秩和阶均无关系)。 在同构的意义下,第零階張量(r.

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引力

重力(Gravitation或Gravity),是指具有质量的物体之间相互吸引的作用,也是物体重量的来源。 引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中,引力是最弱的一种,但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中,引力一般由广义相对论来精确描述,认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。 在地球上,地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量,并使物体落向地面。在宇宙中,引力让物质聚集而形成天体,同时也让天体之间相互吸引,形成按照轨道运转的天体系统。此外,月球以及太陽对地球上海水的引力,形成了地球上的潮汐。.

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列維-奇維塔符號

列維-奇維塔符號(Levi-Civita symbol),特別在線性代數,張量分析和微分幾何等數學範疇中很常見到,用以表示數字的集合;是對於中某個正整數所形成排列的正負符號來定義。它以義大利數學家和物理學家Tullio Levi-Civita命名。其它名稱包括置換符號,反對稱符號或交替符號,是有關於反對稱的屬性與排列的定義。 希臘小寫字母或是表示列維-奇維塔符號的標準記號,較不常見的也有以拉丁文小寫記號。下標符能與張量分析兼容的方式來顯示排列: 其中每個下標取值為。有個索引值為,可以排成為-維陣列。 這個符號的關鍵定義是全部索引中的完全反對稱性。當任何兩個索引互換、相等或否定時,則符號的正負即有變化: 如果兩個索引相等,則此符號變為0。當全部索引都不相等時,我們有: 其中(稱為排列的奇偶性質)是要將 回復的自然次序時,而索引所需的對換次數,而因子被稱為排列的符號。的值必須有定義,否則所有排列的特定符號值是無法確定的。大多數作者選擇,表示列維-奇維塔符號等於各別索引不相等時的置換符號,在本文中使用這個定義。 “-維列維-奇維塔符號”一詞是指符號上的索引數,和所討論的向量空間維度相符,可以是歐幾里得或非歐幾里得空間,例如,或閔可夫斯基空間。列維-奇維塔符號的值與任何張量和參考座標系無關。此外,特別固定的“符號”強調,它並不因為在座標系之間如何變換而就是某一個張量;然而,它可以被理解為張量的密度。 列維-奇維塔符號讓我們可使用索引符號來表示方陣的行列式,及三維歐幾里德空間中的兩個向量的叉積。.

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勞侖茲群

物理學與數學中,勞侖茲群(Lorentz group)為閔可夫斯基時空中,所有勞侖茲變換所構成的群,其涵蓋了除了重力現象以外的所有古典場。勞侖茲群是以荷蘭物理學家亨德里克·勞侖茲來命名。 以下領域的數學形式:.

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四維座標

#重定向 四維矢量.

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四維矢量

在相對論裏,四維向量(four-vector)是實值四維向量空間裏的矢量。這四維向量空間稱為閔考斯基時空。四維向量的分量分別為在某個時間點與三維空間點的四個數量。在閔考斯基時空內的任何一點,都代表一個「事件」,可以用四維向量表示。從任意慣性參考系觀察某事件所獲得的四維向量,通過勞侖茲變換,可以變換為從其它慣性參考系觀察該事件所獲得的四維向量。 本文章只思考在狹義相對論範圍內的四維向量,儘管四維向量的概念延伸至廣義相對論。在本文章內寫出的一些結果,必須加以修改,才能在廣義相對論範圍內成立。.

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四維電流密度

四維電流密度J是在相對論中,對應電磁學的電流密度以及電荷密度的四維矢量。 定義為: j是一般的電流密度,\rho是電荷密度,c是光速。.

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四维波矢

#重定向 四維頻率.

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純量

#重定向 标量.

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置換

排列(Permutation)是將相異物件或符號根據確定的順序重排。每個順序都稱作一個排列對於不排序的情形,請見條目組合。。例如,從一到六的數字有720種排列,對應於由這些數字組成的所有不重複亦不闕漏的序列,例如"4, 5, 6, 1, 2, 3" 與1, 3, 5, 2, 4, 6。 置換的廣義概念在不同語境下有不同的形式定義:.

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群表象

#重定向 群表示論.

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物理学

物理學(希臘文Φύσις,自然)是研究物質、能量的本質與性質,以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素,所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學,物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式(假說)稱為「物理理論」,經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律,直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇,直到十七世紀至十九世紀期間,才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技,物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如,由於電磁學的快速發展,電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现,人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟,核能發電已不再是藍圖構想,但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.

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物理量

物理量,是物理之中能測量的量,例如質量、體積,或者是測量和通常以數和物理單位(通常偏好國際單位制單位)的積表達的結果。 在1971年第十四屆國際度量衡大會(General Conference of Weights & Measures)中,選擇了七個物理量作為基本量的國際單位系統,其法文名稱"Le Système International d’unités",縮寫為"SI",其基本七個物理量如下:.

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狭义相对论

-- 狭义相对论(英文:Special relativity)是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的,應用在惯性参考系下的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。爱因斯坦在1905年完成的《論動體的電動力學》論文中提出了狭义相对论Albert Einstein (1905) "", Annalen der Physik 17: 891; 英文翻譯為George Barker Jeffery和 Wilfrid Perrett翻譯的(1923); 另一版英文翻譯為Megh Nad Saha翻譯的On the Electrodynamics of Moving Bodies(1920).

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狹義相對論中的質量

质量这一名词在狭义相对论中通常是指物质在静止时所测量的质量(静质量)。这个意义的质量与牛顿力学的质量相同。不变质量是静质量的另一名称,但它通常是指由许多粒子构成的系统。 相对论性质量这一名词也被使用,而这是一个物体所具有的總能量。物体的相对论性质量包括了它所具有的动能,因此取决于观察者所处于的参考系。.

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相对论

对论(Theory of relativity)是关于时空和引力的理论,主要由愛因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来,人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非古典的=量子的”。在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。.

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相对性原理

物理定律在一切参考系中都具有相同的形式,这就是相对性原理。相对性原理是物理学最基本的原理之一,它指出不存在“绝对参考系”。在一个参考系中建立起来的物理定律,通过适当的坐标变换,可以适用于任何参考系。相对性原理最初是由伽利略提出,当时的适用范围是经典力学。爱因斯坦将其推广到包含力学和电磁学的整个经典物理学范围,后来更进一步将引力现象也包含进来。.

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類時

#重定向 閔考斯基時空#因果結構.

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让·勒朗·达朗贝尔

让·勒朗·达朗贝尔(,又譯達冷柏;),法国物理学家、数学家和天文学家。他一生在很多领域进行研究,在数学、力学、天文学、哲学、音乐和社会活动方面都有很多建树。著有8卷巨著《数学手册》、力学专著《动力学》、23卷的《文集》、《百科全书》的序言。很多的研究成果记载于《宇宙体系的几个要点研究》中。.

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龐加萊協變性

#重定向 龐加萊群.

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龐加萊不變性

#重定向 龐加萊群.

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閔可夫斯基度規

#重定向 閔考斯基時空.

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電磁張量

電磁張量(electromagnetic tensor)或電磁場張量(electromagnetic field tensor)(有時也稱作場強度張量(field strength tensor)、法拉第張量(Faraday tensor)或馬克士威雙向量(Maxwell bivector))是一個描述一物理系統中電磁場的數學客體,所根據的是馬克士威的電磁學理論。場張量是在赫爾曼·閔可夫斯基提出狹義相對論的四維張量形式之後被首次使用。.

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洛伦兹变换

洛伦兹变换是观测者在不同惯性参照系之间对物理量进行测量时所进行的转换关系,在数学上表现为一套方程組。洛伦兹变换因其创立者——荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹而得名。洛伦兹变换最初用来调和19世纪建立起来的经典电动力学同牛顿力学之间的矛盾,后来成为狭义相对论中的基本方程组。.

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流形

流形(Manifolds),是局部具有欧几里得空间性质的空间,是欧几里得空间中的曲线、曲面等概念的推广。欧几里得空间就是最简单的流形的实例。地球表面这样的球面则是一个稍微复杂的例子。一般的流形可以通过把许多平直的片折弯并粘连而成。 流形在数学中用于描述几何形体,它们为研究形体的可微性提供了一个自然的平台。物理上,经典力学的相空间和构造广义相对论的时空模型的四维伪黎曼流形都是流形的实例。位形空间中也可以定义流形。环面就是双摆的位形空间。 一般可以把几何形体的拓扑结构看作是完全“柔软”的,因为所有变形(同胚)会保持拓扑结构不变;而把解析几何结构看作是“硬”的,因为整体的结构都是固定的。例如一个多项式,如果你知道 (0,1) 区间的取值,则整个实数范围的值都是固定的,所以局部的变动会导致全局的变化。光滑流形可以看作是介于两者之间的模型:其无穷小的结构是“硬”的,而整体结构则是“柔软”的。这也许是中文译名“流形”的原因(整体的形态可以流动)。该译名由著名数学家和数学教育学家江泽涵引入。这样,流形的硬度使它能够容纳微分结构,而它的软度使得它可以作为很多需要独立的局部扰动的数学和物理的模型。.

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方程式

方程式,可能是指:.

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时空

时空(时间-空间,时间和空间)是一种基本概念,分别属于物理学、天文学、空间物理学和哲学。并且也是这几个学科最重要的最基本的概念之一。 空间在力学和物理学上,是描述物体以及其运动的位置、形状和方向等抽象概念;而时间则是描述运动之持续性,事件发生之顺序等。时空的特性,主要就是通过物体,其运动以及与其他物体的相互作用之间的各种关系之汇总。空间和时.

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旋量

在數學幾何學與物理中,旋量是複向量空間中的的元素。旋量乃自旋群的表象,類似於歐幾里得空間中的向量以及更廣義的張量,當歐幾里得空間進行無限小旋轉時,旋量做相應的線性轉換。當如此一系列這樣的小旋轉組合成一定量的旋轉時,這些旋量轉換的次序會造成不同的組合旋轉結果,與向量或張量的情形不同。當空間從0°開始,旋轉了完整的一圈(360°),旋量發生了正負號變號(見圖),這個特徵即是旋量最大的特點。在一給定維度下,需要旋量才能完整地描述旋轉,如此引入了額外數量的維度。 在閔考斯基空間的情形,也可以定義出相似的旋量,其中狹義相對論的勞侖茲轉換扮演旋轉的角色。旋量最先是由埃利·嘉當於1913年引入幾何學。Quote from Elie Cartan: The Theory of Spinors, Hermann, Paris, 1966, first sentence of the Introduction section of the beginning of the book (before the page numbers start): "Spinors were first used under that name, by physicists, in the field of Quantum Mechanics.

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