21世纪的牛顿力学- (6).pdf

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六、正确理解相对性原理

按照伽利略提出的相对性变换原理,人们通过实验检验手段,只要
到了一个实际存在的可以应用力学定律对被观察物体的运动规律进行分
研究的惯性参照系,凡是建立在相对于该参照系作匀速直线运动的实际
体上或实际不存在的假想物体上的参照系,都可以应用牛顿第二定律对
一个被观察物体的运动规律进行定量的数学分析。因此,人们不可能发
真正驻定的相对于绝对空间处于静止状态的参照系。但同时也必须看到
只要对加速度再求一次导数,人们就能够得出另外一个新的力学定律:
用力的变化率等于被作用物体的质量乘上该物体的加速度变化率。这个
力学定律对彼此保持做相对匀加速运动的参照系具有完全相同的数学表
式,人们当然也可以将它理解为对相互保持作匀加速运动的参照系也成
的另外一个相对不变性原理。但除非这么做能够对人们的研究工作带来
种有使用价值的内容,否则那就仅仅不过是在玩玩没有实际意义的数学
戏而已。
实际上,相对性变换原理并不是自然界中的物质运动必须遵循的基
规律。譬如:相对性变换原理对能量守恒定律就不成立。能量守恒定律
自然界中最基本的运动规律,无论人们是否建立起了物理学理论,它都
会受到影响。一个物体实际具有多少能量,不会因为人们在空间选择了
同的参照系来做观察基准而发生改变!人们在空间选择的各个参照系,
的可能正确反映出被观察物体实际具有的动能值,但更多的情况是不能
正确反映出被观察物体实际具有的动能值。
严格地说,伽利略相对性变换原理对动量守恒定律在数学上也已经
再保持成立。大家知道,对于速率不等的每一个惯性参照系,被观察物
系统的动量总和在该物体系统未受到外部作用力作用时将对应保持为不
数值的常数。如果这种描述也算是符合相对性变换原理的话,人们完全
以如法炮制,将牛顿第二定律改成另外一种描述方式:即任意每个物体
对于理想的匀加速参照系具有的加速度乘以该物体质量与作用在该物体
的力之差恒等于某个常数。我们不需要引入莫须有的假想"引力场",就
ebook: 2009-4-4
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经实现爱因斯坦建立的广义相对论所的期望目标。然而,进行这种描述
的改变并没有解决任何实质性问题,人们只是把无法寻找理想的惯性参
系这个难题,变成了无法寻找理想的匀加速参照系难题!其实,理想的
加速参照系和理想的惯性参照系都不是应用牛顿力学定律的必要条件。
在涉及到光的干涉现象时,由相干光束产生的干涉景象在实际空间
都有自己对应的分布状况,不管人们是否借用光线接受屏去进行观察,
涉条纹在空间的分布位置都已经确定。换句话说,相对于其它与麦克尔
干涉仪不保持静止状态的任何参照系,在麦克尔逊干涉仪器光线接受屏
呈现出来的干涉条纹都不是处于静止状态中的"不移动空间线"。人们在
干涉仪器不保持静止状态的运动参照系中,用矢量合成法则变换出来的
对于该运动参照系的光速计算得出的两路相干光之间出现的光程差,与
立在地面静止点上的参照系中,用相对于该静止参照系的光速计算得出
光程差已不再保持相等。由于在19世纪末人们还没有发明出激光器,人
在那