快度

✍ dations ◷ 2025-11-27 06:57:35 #狭义相对论

在相对论中,快度通常被用来衡量相对论效应下的速度。在数学上,快度可以被定义成一个双曲角,这个角能够反映两个存在相对运动的参考坐标系之间的差异——它们的时空坐标为洛仑兹变换所联系。

对于一维运动,快度可以简单相加,而速度必须套用爱因斯坦的速度加成式。在低速的情况下,快度和速度是成比例的,但是对于更高速的状况下,快度将增长得更快。特别地,光的速度为光速,而光的快度是无限大。

我们使用反双曲函数artanh来定义快度,当速度为v时,其对应的快度ww = artanh(v / c),其中c是光速。速度较慢时,w约为v / c。由于在相对论中,速度v被局限于区间c < v < c,因此比率v / c将满足−1 < v / c < 1。反双曲正切函数的定义域为(−1, 1),而值域为整条实数线,所以可以将区间c < v < c映射到−∞ < w < ∞。

在1908年赫尔曼·闵可夫斯基指出劳伦兹转换可以被简单的转换为坐标时中的双曲旋转(英语:hyperbolic rotation),即为一个虚数角度的旋转。 这个角度在一维空间中可以代表着坐标系间速度的度量,且具有可加性。

1910年,弗拉基米尔·瓦里卡克(英语:Vladimir Varićak)和E. T. 惠特克(英语:E. T. Whittaker)提出用此参数来取代速度的观念。而这个参数被阿尔弗雷德·罗伯(英语:Alfred Robb) (1911)命名为快度,并随后被许多笔者所采用,如卢迪威格·席柏斯坦 (1914),爱德华·莫雷 (1936)和沃夫冈·润德勒 (2001)。

双曲函数xy=1的求积法(英语:quadrature (mathematics)),是由格雷瓜尔·德·圣-文森特(英语:Gregoire de Saint-Vincent)提出的,他指出双曲扇形的面积、或是一块沿着渐进线所定义出的等效面积,可以用自然对数描述。在时空理论中,类光事件将宇宙分为相对于给定“位置”和“时刻”的“(绝对)过去”、“(绝对)未来”和其他时空点。在空间中的任何一条线上,一道光丛的行进方向可以向左或是向右。将向右行进的光丛事件定为x轴,向左行进的光丛事件定为y轴。则静止坐标系的时间轴即为对角线 = 。而速度可以用第一象限中的直角双曲线 = 1来表示,其中速度为零的点对应到点 ( 1 , 1 ) {\displaystyle (1,1)} )为 ( p q q p ) {\displaystyle {\begin{pmatrix}p&q\\q&p\end{pmatrix}}} )可以被表示为 Λ ( w ) = e Z w {\displaystyle \mathbf {\Lambda } (w)=e^{\mathbf {Z} w}} PQ 表示了参考坐标系Q相对于参考坐标系P的快度。与速度加成式相比,这个式子更为简洁。

我们可以从上述的劳伦兹转换看出,劳伦兹因子等同于cosh

因此快度作为一个双曲角,隐含在劳伦兹转换中的γβ中。我们将快度与速度加成式联系在一起

借由

从而得到

的乘积时常出现,从先前的讨论可知

固有加速度(一个加速物体实质感受到的加速度)是快度对于固有时间(一个加速物体本身所量测到的时间)的变化率。假想在物体的运动过程中,与加速中的物体保持相对静止的一系列“非物理的”参考系,若在这个非物理的惯性系中非相对论性地计算物体的速度,则计算结果将是这个物体的快度。

由上述的表达式可以得到

因此

或是更加清楚地表示为

相对论性都普勒效应因子与快度的关系为 k = e w {\displaystyle k=e^{w}} 是沿着粒子丛方向的动量分量。这是从“实验室参考系”到一个“粒子运动方向与粒子丛方向垂直的参考系”的劳伦兹变换所对应的快度,相关的概念可以参考条目赝快度。

相关

  • 肾炎肾炎(英语:Nephritis),肾病变的一种,指肾脏中的肾元发生发炎反应,造成的疾病。肾炎(英语:Nephritis)的字源来自古希腊语:νεφρῖτις,来自古希腊语:νεφρός(肾脏)加上阴性形容词
  • 王粲王粲(177年-217年2月17日),字仲宣,山阳郡高平县(今山东省济宁市微山县)人。擅长辞赋,建安七子之一,被誉为“七子之冠冕”。汉献帝西迁的时候,王粲来到长安,去拜访名士蔡邕。当时蔡邕家
  • 密钥在密码学中,密钥(key,又常称金钥)是指某个用来完成加密、解密、完整性验证等密码学应用的秘密信息。在对称密码学(或称密钥密码学)中,加密和解密用的是同一个钥匙,因此钥匙需要保密
  • 贝勒坐标:31°32′50″N 97°6′50″W / 31.54722°N 97.11389°W / 31.54722; -97.11389贝勒大学(Baylor University)校本部位于美国德克萨斯州韦科,占地近1000英亩,是一所私立大学,
  • 张瑜张瑜(1957年10月19日-),女,祖籍山东肥城,生于上海,中国演员。1973年,张瑜从上海华山中学初中毕业后任上海电影制片厂女演员。 1980年参加了影片《庐山恋》的拍摄,在此片中她成功地塑
  • 他加禄语菲律宾语(Pilipino或Wikang Filipino)是菲律宾的国语,自1987年修订之《菲律宾宪法》规定为国家语言。事实上,菲律宾语是标准化的他加禄语,马可斯倒台后在阿基诺夫人推动之下成为
  • 三趾马属见内文三趾马为哺乳类动物奇蹄目马科进化史上的一个已绝灭的旁支,生存于中新世早期至更新世,距今约2300万年至78.1万年前,曾经广泛分布于北美洲、亚洲、欧洲和非洲,栖息地包括无
  • 目系目系,也称为称眼系,属中医学术语, 指眼球后方与脑相连系的组织。中医认为“肝开窍于目,目系置于脑,肝肾之精血上注于目而能视”,西医认为目系主要指的是视神经及球后血管等的现代
  • 反恐精英《反恐精英》(英语:Counter-Strike,港台译作“绝对武力”)是一款以团队合作为主的第一人称射击游戏,于1999年作为Valve所开发的游戏《半条命》游戏模组推出。由于深受玩家的喜爱,2
  • 异枝狸藻异枝狸藻(学名:),又称小狸藻,中狸藻,扁叶狸藻,为狸藻属多年生小型食虫植物。其种加词“”来源于拉丁文“”和“”,意为“中型”。异枝狸藻通常附于基质生长,但也可浮水生长。其分布于