从前（3）：“多信使相对论”（狭义相对论）

狭义相对性原理： special relativity principle

光速不变原理： postulate of constant speed of light

狭义相对论： special relativity

朗道： Ландау Лев Давидович, Lev Davidovich Landau

华罗庚： Hua Luogeng, Hua Luo-Geng, Hua Loo-Keng

多信使： multi-messenger 

一、朗道、华罗庚两位老师的“形式公理系统”

1.1  朗道

   朗道（Ландау Лев Давидович, Lev Davidovich Landau, 1908-01-22 ~ 1968-04-01）在 1939年对爱因斯坦 1905年的狭义相对论进行了改进。

   详见：

刘全慧，2022-02-25，朗道对狭义相对论到底动了什么“手脚”？ 精选

https://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1326910.html

   前苏联物理学家朗道（Lev Davidovich Landau，1908.1.22-1968.4.1）认为，由相对性原理可以推出相互作用的传播速度在所有参考系中都是一样的，这一观点很容易被理解为狭义相对论只有一个基本假设；

   在朗道的做法中，光速不变原理被分成了两部分，一部分是朗道定理，仅仅在一个参考系里成立。另外一部分把相对性原理应用到这个定理上。从表面上看，朗道认为光速不变原理是相对性原理的一个推论。但是，从实际上看，还是有两个假设，不过强调了相对性原理。

图1  朗道 Ландау Лев Давидович, Lev Davidovich Landau, 1908-01-22 ~ 1968-04-01

https://www.nobelprize.org/images/landau-13158-portrait-mini-2x.jpg

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1962/landau/facts/

1.2  华罗庚

   1950年代，华罗庚老师也用“球几何学”表示狭义相对论。

图2  华罗庚老师《从单位圆谈起》，第103页2个局部截图

图3  华罗庚老师《从单位圆谈起》，第104页局部截图

图4  华罗庚老师《从单位圆谈起》，第110页局部截图

图5  华罗庚 Hua Luogeng, Hua Luo-Geng, Hua Loo-Keng, 1910-11-12 ~ 1985-06-12

https://pic4.zhimg.com/v2-168c2fd77a0943ce4ee81fef3bb99043_r.jpg

https://zhuanlan.zhihu.com/p/598197703

二、“实质公理系统“：多信使狭义相对论

   所以，对他们的数学结果，用“引力波”作为一种具体的信号来代替光，可以形成与爱因斯坦“光速狭义相对论”平行的相对论。

图6  《电工教学中的“科学”发现与猜测》局部截图

   数学工作可以认为早已被朗道、华罗庚完成，1996我在《电工教学中的“科学”发现与猜测》，只是做了一个物理学的解释。

   爱因斯坦为将引力理论纳入相对论框架，提出广义相对性原理：一切参考系（无论是惯性还是非惯性的）都是平权的。用数学形式写出来，就是广义协变原理。

   广义协变性对物理定律的内容并没有什么限制，只是对定律的数学表述提出了要求。爱因斯坦后来也是这样认为的：广义协变性只有通过等效原理才能获得物理内容。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59603&Type=bkzyb&SubID=62041

   所以，爱因斯坦是我的偶像。

   我1996只不过是将华罗庚的“形式公理系统”赋予“物理”意义，成为具有物理意义的“实质公理系统”，而已。

   朗道、华罗庚，还有我，将“爱因斯坦的光速狭义相对论”推广为“多信使狭义相对论”的思路，和爱因斯坦创立广义相对论的思路多像啊！

三、“实质公理系统“：多信使广义相对论

   用“引力波”作为一种具体的信号来代替光，理论上存在“多信使”的“广义相对论”。目前主流认为：真空中的引力波速度，等于真空中的光速。

   引力波类型的“广义相对论”，应该存在对应的物理现象。类似将光速狭义相对论里的“质量-能量关系”对偶化为引力波狭义相对论里“电荷-能量关系”。

   地球北半球夏季云里打雷，可以有“闪电”、“雷声”2种信使。

参考资料：

[1] 刘全慧，2022-02-25，朗道对狭义相对论到底动了什么“手脚”？ 精选

https://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1326910.html

[2] 华罗庚. 从单位圆谈起[J]. 北京: 科学出版社,1977-02

http://find.nlc.cn/search/showDocDetails?docId=-4486931178185236382&dataSource=ucs01&query=%E4%BB%8E%E5%8D%95%E4%BD%8D%E5%9C%86%E8%B0%88%E8%B5%B7

[3] Hua Loo-Keng, MacTutor History of Mathematics Archive

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Hua/

[4] Lev Landau, Lev Davidovich Landau, The Nobel Prize in Physics 1962

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1962/landau/facts/  

https://www.nobelpress.org/laureates/64dd9fb2405114618fae4536

[5] Lev Davidovich Landau, MacTutor History of Mathematics Archive

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Landau_Lev/  

[6] 科普中国，2024-03-19，暗物质vs.修改引力理论，终极对决已经打响？

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=485451

[7] 2022-01-20，修改的引力理论/modified gravitationed theory；alternative gravitationed theory/蔡一夫，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=179829&Type=bkzyb&SubID=87497

[8] 2022-01-20，其他相对论性引力理论/other relativistic gravitational theories/刘玉孝，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59564&Type=bkzyb&SubID=62061

[9] 2022-12-23，洛伦兹对称性破缺/Lorentz symmetry and its violation/肖智，马伯强，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=144606&Type=bkzyb&SubID=105134

[10] 2022-12-23，洛伦兹对称性/Lorentz symmetry/肖智，马伯强，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=238089&Type=bkzyb&SubID=150590

[11] 2022-01-20，多信使天文学/multi-messenger astronomy/王晓峰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=63454&Type=bkzyb&SubID=87340

   天文学中的信息渠道（即信使）包括电磁辐射、中微子、宇宙线和引力波。

[12] 2023-06-08，天文学/astronomy/王绶琯，李向东，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=577229&Type=bkzyb&SubID=87272

   21世纪初，引力波探测打开了一扇新的观测窗口，天文学正式迈入了多信使观测的时代。

[13] 2023-07-27，天体物理学/astrophysics/程茂兰，胡景耀，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=63449&Type=bkzyb&SubID=87340

   进入21世纪，随着中微子、宇宙线和引力波的探测，天文学进入了多信使观测时代。

[14] 秦关根. 爱因斯坦[M]. 北京: 中国青年出版社, 1979-09.

https://baike.baidu.com/item/%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6/62834055?fr=ge_ala

[15] (美)盖莫夫(G.Gamow)著. 吴伯泽译. 物理世界奇遇记[M]. 北京: 科学出版社, 1978-04.

https://book.douban.com/subject/1441919/

[16] Freeman Dyson. A meeting with Enrico Fermi [J]. Nature, 2004, 427(6972): 297-297.

DOI: https://doi.org/10.1038/427297a

https://www.nature.com/articles/427297a

[17] 杨正瓴. 电工教学中的“科学”发现与猜测（“Science” discoveries in electrical engineering teaching are guessed） [J]. 高教研究与探索，1996, (4): 10-13.

[18] 2022-01-20，广义协变原理/principle of general covariance/黄超光，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59603&Type=bkzyb&SubID=62041

   一切坐标系（包括非惯性系）都是平权的，即客观的真实的物理规律，应该在任意坐标系下均有效。换句话说，物理规律在任意坐标变换下是协变的。

   广义协变性对物理定律的内容并没有什么限制，只是对定律的数学表述提出了要求。爱因斯坦后来也是这样认为的：广义协变性只有通过等效原理才能获得物理内容。

[19] 2022-06-09，光速不变原理/postulate of constant speed of light/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59586&Type=bkzyb&SubID=62037

   由于同时性定义和测量单向速度互为前提，所以原则上说单向速度（包括单向光速）是无法用实验独立测量的，除非能发现某种绝对的对钟方法（如找到瞬时传播信号等）。因此单向光速的各向同性只是一个不能用实验直接证明的科学假定。

[20] 2022-12-23，等效原理/equivalence principle/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=226971&Type=bkzyb&SubID=62042

   强等效原理是爱因斯坦对弱等效原理的一种推广（强等效原理自然包含了弱等效原理），即引力场中的任何时空点都有可能建立一个“局部惯性系”，在其中一切物理定律与没有引力场时的狭义相对论中的形式相同。

[21] 科学网，2022-04-11，精度达前所未有的0.01% W玻色子质量：新物理隐藏在精确测量中

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/4/368925.shtm

[22] Science, 2022-04-07, High-precision measurement of the W boson mass with the CDF II detector

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk1781

相关链接：

[1] 2024-03-26，[娱乐，？？？] 从前（2）：“级数相对论”的接近清晰的物理图像

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1427024.html

[2] 2020-10-08，[严肃内容] 黑洞、电磁黑洞（静电黑洞）、联合黑洞（黑洞+电磁黑洞），统一场“黑洞”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1253596.html

[3] 2021-09-19，[娱乐] 两个小球（宏观点电荷、宏观质点）与采用狭义相对论来推导引力磁

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1304856.html  

[4] 2022-11-20，[？] 《三体3：死神永生》：黑域，狭义相对论、朗道与华罗庚

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1364551.html

[6] 2022-04-27，[打听] “W粒子质量” VS “标准模型”，谁出问题了？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1335932.html

[7] 2024-03-11，[请教] “狭义相对性原理”、“光速不变原理”的最权威、最主流表述

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1424918.html

[8] 2024-03-13，[请教] 光速测量：当前最精确、最权威的方法是哪几个？最常用方法有哪些？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1425220.html

[9] 2024-03-18，[打听] 哪里有“迈克尔逊－莫雷实验 Michelson-Morley experiment”的权威的主流的资料？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1425835.html

[10] 2024-03-19，[打听] 哪里有 1851 年“斐索实验 Fizeau experiment”的权威的主流的资料？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1426002.html

[11] 2024-03-17，[讨论，最主流] 关于宏观物理学“新理论”有效性判断的一些看法（初稿）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1425717.html

[12] 2024-03-20，[打听] 闵可夫斯基 Minkowski “在发展相对论的年代里死掉，真是太遗憾了！”的出处

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1426149.html

[13] 2024-03-16，[讨论，创新] 从“穷得像教堂老鼠”到“惨得像卫生防疫站里的老鼠”

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1425611.html

[14] 2022-07-12，[小资料] 爱因斯坦广义相对论并不是当今存在的唯一引力理论

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1346962.html

[15] 2019-07-02，记忆：南开大学2008年《科学素质教育课程骨干教师高级研修班》

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1187783.html

[16] 2024-03-08，从前（1）：名字上了《中国科学报》2021-06-24 第3版 信息技术

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1424589.html

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