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对狭义相对论的新理解之一——质量与速度关系与绝对时空

已有 5446 次阅读 2014-5-9 16:21 |系统分类:科研笔记| 狭义相对论, 绝对时空, 质量速度关系

   狭义相对论是一个纯粹运动学理论,虽然其采取的坐标变换与洛仑兹变换在形式上一致,但在物理上有本质的不同,其关键就是狭义相对论并不涉及动力学因素。它有一个重要的结论就是无法通过测量来确认一个惯性参考系的绝对速度,也就是说对于一个惯性参考系而言没有绝对静止参考系的存在,正是这一点爱因斯坦建立了其相对论时空观而否定了牛顿的绝对时空观。但这种相对论时空观是否在动力学条件下成立,值得思量。这在我的博文“绝对时空和相对时空”(http://blog.sciencenet.cn/blog-310206-257061.html)中有所讨论。狭义相对论还有一个重要推论就是物质传播速度不可能超过真空中的光速。在真实世界的动力学条件下,为了解释光速不可超越的原因,爱因斯坦设想在力的作用下,其做的功首先转化为动能、动能再转化为质量,也就是说质量是速度的函数,这使得物质的速度可永远不能达到光速。在此基础上,爱因斯坦并进一步建立了质能关系。可以看出,物质质量与其运动速度的关系并不是狭义相对论的直接推论,而是在动力学条件下为了满足狭义相对论而提出的一个预设。但这条预设可能与狭义相对论并不完全相容。比如我们可以设计一个假想实验,在一个相对于地面接近光速的参考系中,设想引力不变(注:更准确地说是,在小球运动轨迹上引力场强度不变),我们将一个静止质量为M的球用一个拉伸强度仅比M多一点点的线吊起来,那么在此运动参考系中,球是静止的,因此在此参考系中按照狭义相对论其质量不变,线也就不会断。但在地面参考系中,由于球以接近光速在运动,其重力已经超过线的强度,因而线就被拉断了。这就产生了悖论。实际上,从概念上讲,如果我们按照狭义相对论否定了绝对时空的概念,静止质量的概念就失去意义,爱因斯坦质能关系式也因无法确定静止质量而失去意义。解决上述悖论和问题的一个可能方案就是不得不承认在动力学条件下绝对时空的存在。




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