2.狭义相对论中的绝对问题.docx

狭义相对论中的绝对问题

爱因斯坦认为：“相对论是一种原理的理论.”与“构造理论”不同.原理理论“应用分析而不是综合的方法.其出发点和基础不是假设的要素.而是经验上观察到的现象的一般性质、一般原理；从这些性质和原理导出这样一些数学公式，使其用于每一自身出现之处.”“原理理论的优点.是它们逻辑上的完善和它们基础的稳固”.虽然所有的物理学都认为地面上的观测者和行驶中的火车上的观测者所测得的同一运动物体的运动速度，动量和动能数值是不同的，但是在经典物理学中人们相信理解一个物象系统可以基于一个统一的时间标准和统一的各种尺度标准.而在相对性理论中，(除了光速的测量是绝对的，与观测者是否在运动无关)包括空间与时间的测量都是相对于观测者的.但是，不仅实验事实推断起来与经典物理相矛盾，而且只有考虑了时间与空间的相对性以后，才能使依据物象来完美构造的物理定律对于所有的观测者来说是不变的，即物理定律的绝对性.的确，如果像时间和长度的经典概念所要求的那样，放弃Maxwell电磁场方程的确定形式，那么留给我们的将是一个任意而又复杂的方法系统.比较起来，相对性理论那个方法才是确定的和简单的.所以，相对性理论应当称作绝对论.这个理论的主要之点不在于测量数值的相对效应，而在于把物理定律的相对性移去了，反倒强调了物理定律的绝对性，即所谓事物运动规律不依赖于观察者的立场.

根据相对论认为存在所谓的“静止质量”.理由是，根据洛伦茨变换，在四维空间中的不变量是一系列的.比如，四维时间不变量——就是人们所说的“静止时间”，四维空间不变量——就是人们所说的“静止空间”，四维质量不变量——就是人们所说的“静止质量”，四维动量不变量——就是人们所说的“静止动量”，四维能量不变量——就是人们所说的“静止能量”，四维温度不变量——就是人们所说的“静止温度”，四维作用力不变量——就是人们所说的“静止作用力”，四维功率不变量——就是人们所说的“静止功率”，四维电荷密度不变量——就是人们所说的“静止电荷密度”，四维电流密度不变量——就是人们所说的“静止电力密度”，四维标电势不变量——就是人们所说的“静止标电势”，四维磁矢势不变量——就是人们所说的“静止磁矢势”.四维质量不变量正是电磁质量满足洛伦兹变换的直接结果之一.电磁场空间是线性空间，满足洛伦兹变换是很自然的，而引力场是非线性空间，不满足洛伦兹变换也是很正常的.但我们把引力场在局域内微线性化，就可以找微线性化变换群，二次积分后就可以得到非线性变换群.爱因斯坦没有找到这个微线性化变换群——所以始终没有能够创立出真正意义上的“广义相对论”来.他是一个失败者，但更是一个领航者——因为他第一个最早指出了创立出真正意义上的“广义相对论”正确的方向.洛伦兹变换的前提条件是“间隔平方相等”（参见朗道和栗弗席兹合著的《场论》一书）在20世纪头二、三十年里，正如后来的P.A.M.Dirac所说，“一旦看到了一些用非相对论形式表示的物理学，人们就能把它修改成适合狭义相对论的.这很像是一种游戏.一有机会我就沉溺于此.有时候这个结果使我感到十分有趣，可能为它写出一篇微不足道的论文.”^【1】1907年，Planck给出了热力学的变分原理，导出了热力学量的Lorentz变换关系.在Planck的理论中，通过逻辑推理和思辨，并照顾到统计力学中的Boltzmann熵公式，指出熵必然是Lorentz标量.研究相对运动系统内，物质运动变化规律的时空理论，就是相对论，在相对运动系统中，测量同一事件的时间和空间之间的关系，就是相对论的时空变换.

参考文献

【1】沈惠川，“狄拉克”，载《世界数学家思想方法》（解恩泽，徐本顺主编），山东教育出版社，1993：p1357-1401.