王慶亮 王琪

主要討論了狹義相對論中時空間隔不變在直角坐標系中的三種表達式，分析了應用間隔不變處理經(jīng)典時空性質(zhì)和相對論力學問題容易產(chǎn)生的誤區(qū)，提出了正確的解決辦法。

間隔不變表達式誤區(qū)相對論間隔不變性是狹義相對論的核心內(nèi)容，是狹義相對論的兩個基本原理與時空均勻性及空間各向同性的集中表現(xiàn)，是討論相對論時空觀的依據(jù)和出發(fā)點，由它可以導出洛侖茲變換。利用間隔不變解決問題很多時候比利用洛侖茲變換更方便，因而討論它的數(shù)學表達式及應用誤區(qū)有著重要的實際意義。

一、間隔不變在直角坐標系下的三種數(shù)學表達式

即為間隔不變的微分表達式。從這個表達式也可導出（2）式，只是所略去的高階無窮小量是否是同階無窮小量，還有待討論。

二、間隔不變與經(jīng)典時空性質(zhì)

在經(jīng)典力學中，若利用Δt=Δt′即時間間隔的絕對性，由（2）式很容易得出這樣的結(jié)論：

所謂“絕對空間”的含義是指空間二點的距離是不變的，二點的距離并不是二事件的空間間隔（除非Δt=0）。這是利用時空間隔不變處理問題很容易產(chǎn)生的誤區(qū)之一。

三、間隔不變與“尺縮”效應

運動尺度縮短效應體現(xiàn)了相對論時空性質(zhì)的空間距離的相對性。測量物體長度往往就是用一根量尺去和被測物體比較，看物體的兩端與尺子哪兩點重合，如圖1所示。因此，處理這個問題的關(guān)鍵在于必須對其物體的兩個端點進行同時測量。

四、結(jié)語

間隔不變性有著深刻的物理內(nèi)涵，集中體現(xiàn)了狹義相對論基本原理：時空均勻性和空間各向同性。它的幾種不同的表達式也體現(xiàn)了在不同情形下的變換表現(xiàn)形式，在應用其處理問題時，不能將“空間間隔”理解為空間距離，特別在涉及到“同時”“同地”等概念時更應注意。只有掌握了間隔不變性——絕對性，才能更好地理解時間與空間的相對性與其豐富的內(nèi)涵。

參考文獻：

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