时空新发展显示第3次科学革命已经到来(3)

(接(2))

3．第2次科学革命

由于光学的精确测量和运用，对光波波长的精确测量，特别是，迈克尔逊光学实验所显示的，对于光在不同参考系运动，伽利略变换已不成立，从而，引起对时空认识，和对光的性质认识，的革命，而导致第2次科学革命。

第2次科学革命，实际上，就是以相对论和量子力学及其场论的诞生为标志。

3.1.相对论的诞生

由于光学观察(首先是著名的迈克尔逊实验)和高能粒子实验等对高速粒子的实践，确切地表明：狭义相对论打破经典力学“绝对时间”的错误观点，把参考系从3维空间扩展成为4维时空的闵可夫斯基(Minkowski)矢量表达客观物体的时空位置，不同参考系间的相互变换就是“洛伦兹变换”，的正确性。

把受到绝对时间概念限制的3维空间观测系，突破为4维时空观测系，非惯性，即：有力作用的，牵引系，就须计及时空的相应弯曲，从而，发展了广义相对论。

把参考系从3维空间扩展成为4维时空的闵可夫斯基(Minkowski)矢量表达客观物体的时空位置，就使得由其位置矢量的微商表达的速度矢量和相应的动量矢量也是4维时空的矢量，其时轴分量就是虚数符号乘真空中的3维空间光速，而是常量。。

而且，由于动量矢量在不同参考系不变，而质量就成为速度的相应函数，即运动质量。只是当3维空间速度=0时，即静止质量，才是经典物理的质量。

由于不同参考系间的相互变换是“洛伦兹变换”，对于非惯性牵引运动系 (各牵引运动系之间有相互作用) 的时空就有弯曲特性，通常欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空中的各点。

通常就不得不放弃使用矢量，而采用曲线坐标直接表达时空各点的位置。

广义相对论利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立相应的运动方程。而由牛顿(Newton)引力定律转变为爱因斯坦(Einstein)引力场方程。

用此，处理一些按牛顿理论与实测结果显著偏离而长期未能解决的(例如；水星近日点的进动)；或者分别按两种理论，其结果有显著差异且可提出实测检验比较的，精细天体运动引力问题(例如；光子在引力作用下频率的红移和运动方向的偏折)。后经实测检验，都表明：即使计及狭义相对论的效应，如果不计及时空的弯曲特性，都不能正确求得大时空范围内非惯性牵引运动系的运动规律。

只有按广义相对论，计及时空弯曲特性，才都能与实测很好地相符，从而成为证明广义相对论正确性的“3大验证”。

还由实验卫星 (LAGEOS 1 and 2),直接观测到地球引力在其附近空间造成的弯曲。

从而，充分证实了它的正确性，并使人们对时空特性有了更加全面深入的认识。还为发展天体物理和宇宙学奠定了基础。

经典物理学仅是其“低速”（即：其速度与真空中光速相比，可以忽略）和非惯性牵引观测系的“较小时空范围内”（即：时空弯曲特性可以忽略），的近似。

运用到电动力学，虽然，尚未给出4维时空的代数和解析矢算，但已可分析得到马克斯威尔非常组、洛伦兹力等电动力学方程是4维时空电磁势1线矢的解析矢算结果。

而使电磁理论更为系统性和美化，并能揭示电磁运动的实质是带电粒子4维时空运动的统一表现。

由光电效应认识到光的粒子性，即：光子。

由光子的相对论运动质量公式，可以得出，光子的静止质量=0，不同于其它的实物粒子，且只能由大量同种光子统计得出的频率给出具体表达。

对于，在各种作用力同等作用下，粒子有不同的能级，当电中性粒子由高能级向低能级跃迁，就发出声子；当带电粒子由高能级向低能级跃迁，就发出光子，当电中性粒子吸收声子，就由低能级向高能级跃迁；当带电粒子吸收光子就由低能级向高能级跃迁。

   声光子的静止质量也=0，但是，其运动质量仍能由其相对论运动质量公式公式具体表达。

声、光的传播具有波动性，干涉、绕射等现象只能由波动解释。

从而，更广泛、全面、正确地认识到物质的力、电磁、声、光等问题。

已能研讨包括速度可达真空中光速的物体的运动，和非惯性牵引系，扩展到广阔宇宙范围的一些引力等广泛得多的各种问题。

(未完待续)