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爱因斯坦说自然界规律对于洛伦兹变换是协变的,由爱因斯坦作了序言的文献[38]中说过:“力学定律在所有的惯性系(即对任一惯性系进行任意的伽利略变换而得到的所有坐标系)中采取相同的形式”.由此如文献[38]说:“伽利略相对论原理在数学上表现为矢量力学的基本方程在伽利略变换下是不变的或协变的.所谓协变性是指物理定律的表示形式不因坐标系的不同选择而有所改变.”文献[39]说:“经典力学对伽利略变换来说是协变的”.文献[40]说:力学运动方程具有伽利略变换的不变性,文献[41]说明满足力学相对性原理就是对于伽利略变换是协变的.文献[42]认为机械能守恒定律不是一条基本的物理规律是完全错误的,文献[29]认为机械能守恒定律不是一条普遍的物理规律是相同的错误.爱因斯坦认为:“必须承认经典力学在相当大的程度上是‘真理’……因此,在力学的领域中应用相对性原理必然达到很高的准确度.一个具有如此广泛的普遍性的原理,在物理现象的一个领域中的有效性具有这样高的准确度,而在另一个领域中居然会无效,这从先验的观点来看是不大可能的.”[43]
能量守恒定律相是普遍规律,比牛顿定律更基本,相对性原理和能量守恒定律是物理学中的“宪法”,其他“法律”(理论)必须表述为满足它的形式.对于同一个物理过程,能量守恒定律具有伽利略变换的不变性,如果在一个惯性系里是守恒,那么在另一个惯性系里一定是守恒[20],因此在弹簧+质点的系统中如果考虑弹簧的质量,忽略弹簧形变过程中产生的内能,在各个惯性系中测量的机械能也是守恒的.在经典力学中如果只有保守力,机械能也具有伽利略变换的不变性.机械能守恒定律应该表述为满足力学相对性原理的形式[21],这样矢量力学体系内部才能保证统一和和谐.杨习志先生、赵坚先生的这篇文章论述的是关于机械能守恒定律的问题,但是却大谈能量守恒定律,而能量包括核能、化学能、热能、声能、光能、电能、磁能、机械能等等等等,机械能只是众多能量中的一种.因此,杨习志先生、赵坚先生大谈能量守恒定律就离题太远了,也可以说就成了废话!文献[40]之指出“能量守恒定律不仅对于封闭系统成立,对位于定常外场(即不显含时间) 中的系统也成立.能量守恒的力学系统也称为保守系统.”笔者认为对于定常外场,如果只研究粒子的话,即按照外场计算也是封闭系统,能量一定守恒,封闭系统对于所有的坐标系能量都守恒.文献[1]的作者在自己的另一篇文章[44]中已经明确指出功是力与质点位移的数量积,弹簧不具有质量,不是质点,能量不守恒的原因显然不是墙壁的影响,根源在哪里呢?
在经典力学中守恒定律与体系对称性之间有密切联系.在一个体系中有的力学量是不随时间改变的,这种力学量称为守恒量.对于用Lagrange函数描述的体系,如果在空间坐标平移具有不变性,则体系的动量守恒,若具有空间旋转不变性,则角动量守恒.Lagrange函数时间平移的不变性,将导致体系的能量守恒.力学相对性原理是对称性原理在力学中的重要体现,对称原理是一个普遍的原理.
自从文献[12]发表以后,指出公元2009年第26届全国中学生物理竞赛复赛三、1题的标准答案错误后,再次引起了物理学界对机械能守恒定律是否满足相对性原理的讨论.在多种物理学教育期刊上连续发布错误文章,误导物理学教师和学生,给物理学教育带来重大损失,这真是中国物理学教育的不幸!
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