客观世界统一的基本特性、运动规律(3)

(接(2))

    (2)4维时空矢量

    迈克尔逊光学实验表明：3维空间矢量牵引运动必然的伽利略变换不成立，引起经典物理学的危机，由相对论，打破“绝对时间”观念，采用“闽可夫斯基矢量”，表达物体的时空位置，就很好的地符合实验，解决了问题。即得出: 时空位置[1线矢]：

r(4)[1线矢]={ra[a基矢],a=0到3求和}，r0 =ict，虚数符i=(-1)^(1/2)，(标志时轴与各空间轴正交)  c=所在介质中光速，t=经历的时间

r(4)[1线矢]={ict[0基矢]+r(3)[(3)基矢] }，其量纲： [L],

    4维时空速度[1线矢]：

v(4)[1线矢]=dr(4)[1线矢]/dt= {dra[a基矢]/dt,a=0到3求和}，模长：v(4)={va^2,a=0到3求和}^(1/2)

=i(c或a*){1-(vj/(c或a*))^2,j=1到3求和}^(1/2), 量纲：[L]/[T],

类似地，时空位置矢量的时轴分量由声子传送的，时轴模长就应是ia*t，a*是所在介质的声速。

r(4)=((ia*t)^2+r(3)^2)^(1/2)，v(4)=((ia*)^2+v(3)^2)^(1/2)。

    这就表明:4维时空矢量,时轴分量与光速、声速有关的缘由，并表明：当v(3)/(c或a*) 可忽略时，位置矢和速度矢，的时轴分量可忽略，可采用经典物理学近似，但是，当v(3)/(c或a*) 不可忽略时，就必须采用相应的4维时空矢量。

    4维时空动量矢量：

p(4)[1线矢]=mdr(4)[1线矢]/dt=m{dra[a基矢]/dt,a=0到3求和}，

p(4) =mdr(4) /dt=m{va^2,a=0到3求和}^(1/2)，

=i(c或a*)m{1-(vj/(c或a*))^2,j=1到3求和}^(1/2)

=i(c或a*)m{1-(v(3)/(c或a*))^2}^(1/2), 量纲： [M][L]/[T],

当vj^2,j=1到3求和=0，令m=m0(静止质量),有运动质量：

m=m0/{1-(v(3)/(c或a*))^2}^(1/2),

    于是，就有：静止质量与运动质量之区别。量纲都是： [M],

p(4)[1线矢]=m0v(4)[1线矢]/{1-(v(3)/(c或a*))^2}^(1/2),

运动质量m光或声=0/0，其数值须由大量同种光子或声子统计形成的光波或声波的频率表达为：m光或声=h光或声频率/(c或a*)^2，能量光或声= h光或声频率，动量光或声= h光或声频率/ (c或a*)，(c或a*)是所在介质的光速或声速。

光子可在真空(或近似真空的太空)中运动，因而，光波可在真空(或近似真空的太空)中传播。

在真空(或近似真空的太空)中光速为(或近似)c0，为常量，c= c0乘n光，n光是所在介质的光折射率，对于均匀介质，为常量，否则，是传送时间，t，的函数。

声子不能在真空(或近似真空的太空)中运动，声波也不能在真空(或近似真空的太空)中传播。

以标准大气状态，p0、v0、T0，条件下的声速为a*0，为常量，a*= a*0乘n声，n声是所在介质的声折射率，对于均匀介质，为常量，否则，是传送时间，t，的函数。

    任何粒子的3维空间速度都远小于所在介质的光速。

   但粒子的3维空间速度却可大于所在介质的声速，当v(3)=Ma*，M为正整数，称为“马赫数”，其时空动量成为超音速动量：

p(4)超[1线矢]=m0a*(i [0基矢]+M[(3)基矢])/{1-M)^2}^(1/2)，

p(4)超=m0a*{ (M^2-1)/(1-M)^2}^(1/2)，显著地大于p(4)，而且，M愈大愈显著，正是产生爆轰波、声爆，等的缘由，而在近似真空的太空中，因无声子而可以避免。

   由此得到，光子与声子的如上基本特性。

   这也表明：相对论采用4维时空的闵可夫斯基矢量表达位置时，对于认识光和声的重要性。

4维时空力矢量：

任何粒子4维时空运动力f(4)[1线矢]=f0[0基矢]+f(3)[(3)基矢]

=对该粒子4维时空动量P(4) [1线矢]的时间导数=dP(4) [1线矢]/dt

=m0d(v(4)[1线矢]/{1-(v(3)/(c或a*))^2}^(1/2))/dt

=m0d((i(c或a*)[0基矢]+v(3)[(3)基矢])

/{1-(v(3)/(c或a*))^2}^(1/2))/dt

 =m0{a(3)[(3)基矢][1-(v(3)/(c或a*))^2]

+((i(c或a*)[0基矢]+v(3)[(3)基矢])a(3)v(3)/(c或a*)^2}

       /[1-(v(3)/(c或a*))^2]^(3/2)

 =m0a(3){iv(3)[0基矢]/(c或a*)+[(3)基矢]}

/[1-(v(3)/(c或a*))^2]^(3/2),量纲： [M][L]/[T]^2,

(未完待续)