3.狭义相对论效应与广义相对论效应的统一.docx

狭义相对论效应与广义相对论效应的统一

狭义相对论与广义相对论是紧密地联系在一起，有质物体的最主要的作用就是产生空间曲率，一切物体在重力场中运动的轨道只所以会发生弯曲在于空间本身是弯曲的，引力质量的大小是物体周围空间曲率大小的表现形式，因此加速运动的物体引力质量的增加可以认为从时空中获得，此时引力场增强.不同观察测得同一物体的引力质量不同，但是宇宙的总能量不变，进一步说明能量守恒定律的正确性，即狭义相对论效应是能量守恒定律的表现形式.相对论中的时间、长度、引力质量不但具有相对性，同时具有绝对性，是相对性与绝对性的统一，Bohr的观点具有一定的局限性.广义相对论揭示了物质对时空结构的反作用.因此一个粒子的引力质量并不是它本身所特有的，而是由宇宙中所有其它粒子决定的.这样运动引力质量与静止引力质量之间便统一起来，从根本上解决了上面的问题.狭义相对论可以从广义相对论推导出来.我们在地球上之所以能站起来行走，是由于一切天体都向地球发射引力波.按照广义相对论，只在引力作用下运动的物体，如果用它自己的时钟测量，它总是走者一条费时最多的路线.

设想宇宙中的每一个粒子都带有自己的时钟（一个给定的时间），固有时间（绝对时间）是对相对时间流逝的仅有的有内禀特性的度量方式.例如当物理学家列出某种亚核粒子的寿命时，他们指的是用粒子自身的钟测得的寿命，而不是实验者测得的寿命.因为如果用实验者测得的寿命，还必须说明粒子与实验者的相对加速度，根据广义相对论它不是一个内禀的物理量，因此会因不同实验而异.相对论天空存在着“两朵乌云”，这是爱因斯坦发现的:第二朵乌云：在狭义相对论中，任何事物都随观察者的不同而不同.它还包含下面两层意思：一个是每个观察者都只承认自己的结论正确，其他观察者的结论不正确；另一个是所有观察者都对.想在两个观察者中决定谁是正确的，既没有经验上的方法，也没有理论上的方法.这就是相对论的相对性.很明显，这个观点与经典天体力学中的观念相矛盾.“爱因斯坦自从量子力学革新了物理学中的思想方法以后，到他逝世为止，一直想要保持经典天体力学中的观念，即一个系统的客观物理状态必须跟观察它的方式完全无关.虽然爱因斯坦坦白地承认，他对这方面达成一个完整的解答的希望到目前为止尚远未满足，而且他还没有证明这一观点的可能性，他认为这是一个有待解决的问题.（W.泡利的《相对论》补注23）”后面我们将分析根据引力场的时空本质的观点，这朵乌云根本不存在，观察者运动状态不同测量物理量不同，主要是相对时空作用的结果，但并非实证主义的观点.

在洛伦兹变换修正后，狭义相对论仍然仅适用于惯性参照系.由于相对时空总会影响绝对时空的结构，因此不可能通过追求物理学世界图景的客体性的意向从其实在图景中排除观察及其制约着的效应，重新解释相对论与量子力学，不过相对论效应与测不准原理也是客观的，爱因斯坦与Bohr分别看到了问题的一个方面.这样修正也符合爱因斯坦的基本思想.

由于狭义相对论的几何基础是Minkowsk空间，它仅适用于直线运动.在曲线运动中速度的大小和方向都可能变化，虽然曲线的每一点可以认为是直线段，但是总体上不能看作直线.因此曲线运动必须用广义相对论解释，μ子作圆周运动时间延缓，必须用广义相对论研究.狭义相对论应当是广义相对论的特例.在没有物质的空间中，场方程的解就是洛伦兹变换.

广义相对论认为，万有引力实质上只不过是弯曲时空的物理效应，时空弯曲由物质的分布及其运动决定.从大范围讲，时空是弯曲的，平直时空只存在于小的局部范围内.这就是为什么在宇宙中实际上总是找不到严格的惯性系，而只能找到近似的局部惯性系的原因.

孪生子效应之所以出现“佯谬”或“悖论”，不在于留在地球上的孪生子所处的惯性参考系中是否观测到旅行孪生子的时钟变慢，问题的症结在于从旅行孪生子所处的非惯性参考系中是否也能得到同样的结果.从非惯性系的观点来处理这个问题，借用发展广义相对论所用的一套张量分析数学工具进行计算是方便的.在这个意义上说，孪生子效应的比较令人信服的解决还是与广义相对论有关的.