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洛伦兹变换的对称性优先初等推导

经典物理 2026-05-26 v1

摘要

我们提出了一个初等的、对称性优先的洛伦兹变换推导,并对线性化步骤进行了方法论澄清。从相对性原理出发,辅以时空均匀性、各向同性、事件坐标的连续性以及不存在特殊惯性系,我们首先建立线性性,然后确定惯性系变换的一般对称性约束形式。逆变换用参数 v-v 写出,这不是作为一个单独的技术定理,而是作为标准组态下惯性系等价性的物理自然表达。变换一致性被分阶段使用:其恒等-逆部分约束了剩余系数,而其复合部分导致了一个由普适常数 RR 表征的单参数惯性系变换族。光速假设仅在最后一步引入,通过固定 R=c2R=-c^2 选择物理相关的分支,从而恢复洛伦兹变换并将 cc 识别为最大速度。该推导明确地具有说明性,使标准处理中常被压缩的几个步骤变得透明,特别是线性性的推导、横向交叉项的消除以及相对速度合成律的代数确定。一个核心方法论要点是,一旦均匀性将问题简化为加性变换律,连续性、可微性和有界性就是通向同一类线性惯性系变换的等价正则性路径。在本方法中,仅假设事件坐标的连续性,而速度参数的连续性则事后从显式系数公式中得出。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.25159,
  title  = {A Symmetry-First Elementary Derivation of the Lorentz Transformation},
  author = {Nianjun Tan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25159},
  year   = {2026}
}