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相对论对话录25

已有 2503 次阅读 2016-2-1 06:57 |系统分类:科普集锦

1.相对论的名称是爱因斯坦自己命名的吗?


答:不是,爱因斯坦的第一篇相对论论文只有“相对性原理”的说法,名称叫做“论运动物体的电动力学”,是引入了彭加勒关于光信号对时方法,重新推导与理解洛伦兹关于低于光速的电磁现象的一套时空坐标变换理论的产物。最主要的突破是光信号对时导致同时的相对性,按照麦克斯韦方程在所有惯性系中不变的要求,全面修改牛顿力学。

  洛伦兹的电动力学,认为麦克斯韦方程只对以太静止的参照系有效,物体的运动会导致内部电磁场的形变,进一步引起运动物体相对于以太静止的绝对空间的空间形态与时间节奏的变化。洛伦兹认为,电磁场形变导致的时空坐标变换是绝对的,不能像彭加勒与爱因斯坦那样曲解为是一个惯性系中的电磁场相对于另一个惯性系的形变。考虑电磁场形变的出发点是迈克尔逊-莫雷实验,不是爱因斯坦设想的电磁感应现象中的导体与磁铁的相对运动。


2.相对论的命名,有什么物理与哲学后果?


答:相对论的命名,导致爱因斯坦在物理学探索中,更彻底地贯彻了伽利略的惯性运动相对性原理以及自由落体的质量无关特征,马赫有关物体自转与天球反向转动的视觉表象等价性被错误地设想为同心同轴的转动参照系之间具有广义相对性。莱布尼兹关于空间相对性的哲学构想,在单子化的局域时空坐标中具体化,而时空整体是否具有莱布尼兹所说的相对性变得高度可疑,因为广义相对论可以设想没有任何物质分布的空间的膨胀,收缩与转动。

   其实,狭义相对论的最佳名称是“惯性系中匀速运动的电动力学”。有了这个名称,我们就可以设想“惯性系中匀加速直线运动的电动力学,变加速直线运动的电动力学,匀速圆周运动的电动力学,变速曲线运动的电动力学”,以及“惯性系中均匀引力场的电动力学,球对称引力场的电动力学,一般质量分布引力场的电动力学”等等,而后采用达朗贝尔虚功原理,引申出非惯性系中的各种电动力学。这种设想,可以避免等效原理特别是马赫原理的误导,重新构造新的惯性-引力场中的电动力学理论,并且把广义相对论作为一定近似条件下的理论结果。


3.按照等效原理,均匀引力场等价于匀加速运动参照系,那么物体在均匀引力场中的自由下落运动会超光速吗?


答:在相对论中,牛顿力学中的匀加速运动不是指坐标速度线性增加,而是指固有加速度而不是坐标加速度保持不变,这样加速系中的惯性力才能等价于均匀引力场中的引力而保持不变。

  洛伦兹的电动力学,在认同绝对空间是以太静止参照系这一点上不能让人满意,因为即使存在以太静止状态,设想全宇宙有一个共同的以太静止状态,肯定是先验强制性的,因而缺少经验依据。我设想的准绝对空间,是膨胀宇宙中哈勃半径附近的遥远恒星,在任意运动时的“视差”变化足够小形成的“准静止天球”,我们所在的参照系原点运动时,“准静止天球”也是变化的,没有共同的绝对空间,但是“准静止天球”的时空结构是高度相似的。那些把宇宙背景辐射当作新以太参照系或绝对空间的人,预设了宇宙学原理,而宇宙学原理可能是在我们宇宙的某个阶段偶尔成立的,这类理论构想会导致物理原理的非普适的。

  广义相对论在宇宙学中高度适用,是因为星系几乎不带电荷,自转与相互转动是低速的,不像普通物体特别是基本粒子的转动可以接近光速,这样高度近似的局部惯性系就很容易在星系尺度建立,广义相对论就非常合用。



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