牛顿力学中的动量守恒定律、能量守恒定律与质量守恒定律

        学过牛顿力学的人都知道，在牛顿力学中，对于一个质点系，在完全不受外力作用的条件
下，存在动量守恒定律、能量守恒定律，这是两个彼此独立的定律。它们可分别由牛顿运动定
律推导出来，这两个定律之所以能够成立是与空间的均匀性、时间的均匀性密切相关的。在狭
义相对论中，对于一个物理体系，在完全不受外界作用的条件下，也存在能量-动量守恒定律。
但要强调指出，在这里狭义相对论的理论与牛顿力学理论存在一些差异：
1），在牛顿力学理论中常可讨论一群质点所组成的质点系，质点与质点之间可以存在内力，这
些内力可以是超距力但满足牛顿第三运动定律。可是在狭义相对论中，不可能存在超距力，必
须引入场的概念。不但力的作用要用场的作用来表示，甚至质点的分布也要要用物质场的分布
来表示。这样，根据场的理论，再加上时-空均匀性的条件，才能推导出一个物理体系的能量-
动量守恒定律。鉴于用场论推导一个物理体系的能量-动量守恒定律的复杂性，且不少网友可能
没有学过场论，因之我们不打算推导这个守恒定律，只把它作为已知规律来应用。
2），在牛顿力学理论中，质点的动量和能量是两个彼此独立的物理量，动量守恒定律、能量守
恒定律是两个彼此独立的定律；可是在狭义相对论中，质点的动量和能量紧密结合成4维动量，
因而动量守恒定律、能量守恒定律合并成能量-动量守恒定律，亦即4维动量守恒定律。
3），在牛顿力学理论中存在质量守恒定律，但在狭义相对论中不存在质量守恒定律。
        本篇博文先讨论牛顿力学中的动量、能量守恒定律与质量守恒定律，下篇博文再讨论狭义
相对论中的能量-动量守恒定律。这两篇博文的重点在于对比和讨论牛顿力学与狭义相对论中关
于能量、动量守恒定律的差异。
一、牛顿力学中的动量守恒定律与能量守恒定律及质量守恒定律
1、动量守恒定律






转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自陈方培科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-71626-298933.html

上一篇：牛顿力学、狭义相对论中的绝对性与相对性（2）-- 再谈尺缩钟慢的根源
下一篇：1949-1952年的大连工学院应用物理系(三)---该系能否教出院士?