私有资料 / 物理学 / 论狭义相对论中的绝对性问题

0 0

   

论狭义相对论中的绝对性问题

2017-03-13  私有资料


作者简介:别业广(1964-),男,湖北仙桃人,本科,高级讲师,研究方向:工科大学物理教学。收稿日期:2004.02-26 
2004年09月河南机电高等专科学校学报  V01.12.5 sept.2004
 论狭义相对论中的绝对性问题
 L:湖北工学院数理系武昌,430068;2.武汉科技大学城建学院武昌,430070)
摘要:讨论了狭义相对论的基本内容,揭示了狭义相对论中的绝对性内容。 
关键词:狭义相对论;绝对性;相对性 
中图分类号:0412.1 文献标识码:A 文章编号:1008.2093(2004)05一oQ56-02
 十九世纪末,物理学的发展已经在实验和理论上为狭义 相对论的创立准备了条件。通过对迈克尔逊--莫雷实验和 洛仑兹研究的思考,爱因斯坦抛弃了“以太”学说和绝对静止 参照系的假设。对麦克斯韦电动力学应用到运动物理上时引 起的“不对称”,爱因斯坦否定了绝对静止的概念,引进了光在 真空中传播速率和发射体运动状态无关的思想,消除了这种 “不对称”。对光速不变和速度合成法则的矛盾,爱因斯坦用 了近一年时间的思索,肯定了光速不变,对速度合成法则提出 怀疑,矛头直指经典物理学理论。 对时间绝对性的疑义,爱因斯坦领悟到了同时性的相对 性问题,在思想和理论上作了一系列实验后,于1905年发表 了物理学史上具有跨时代意义的论文《论动体的电动力学》, 文中提出了狭义相对论的两个基本原理.即相对性原理和光 速不变原理。 爱因斯坦以这两个假设为基础,独立地推导出了不同惯 性系中各个时空坐标之间的变换关系,这个关系于1904年发 表的洛仑兹变换方程组相同,从而建立了新的时空关系。根 据新理论,爱因斯坦证明了相对性原理对麦克斯韦电磁学理 论的真正有效性,根据一切物理定律都应满足洛仑兹变换的 处理,完成了对经典力学定律的逐一改造。 1905年爱因斯坦发表了第二篇有关相对论的论文《物体 特性同所含的能量有关吗?》,1907年发表了论文《关于相对论 原理和由此的到的结论》,提出了新型的符合狭义相对论原理 的质量和速度、质量和能量、动量和能量的关系,从而逐步完 成了狭义相对论体系的创建。纵观狭义相对论的内涵,它与 牛顿经典力学之间存在着诸多“分歧”。唯物辩证法告诉我 们:任何事物都有其两面性,狭义相对论中除包含许多相对性 的内容外,也隐含着更多的绝对性内容。普朗克是相对论早 期最得力的支持者,他在潜心研究和揭示相对论中的绝对内 容后,精辟而形象地论述道:“我认为狭义相对论特别富有吸 引力的地方就在于这个理论是以种种规律的不变性为基础 的。如果没有绝对,这个理论里的相对性内容就会像一件外 衣由于失去挂钩而从墙上落下来而倒在地上”。实际上,狭义 相对论的建立就是以种种不变性的内容为基础的。 56 1“狭义相对性原理”的绝对意义 爱因斯坦的第一个假说认为,物理规律在所有惯性系中 是等同的。仔细分析,这其中应该包含三个绝对性因素。即: 1)所有惯性系应该是绝对平权的,没有哪一个惯性系处 于特殊地位。 2)物理规律是绝对性,具有完全不变的特性。尽管不同 惯性系对某些量的测量是相对的,但通过测量总结出的物理 规律却具有随参考系不变的绝对性。 3)惯性系在狭义相对论中绝对优越。狭义相对论所概括 的一切物理规律都是对惯性系而言的。狭义相对论在否定了 “绝对空间”的同时,肯定了一类占绝对优越地位的参考系 --惯性系。 2“光速不变原理”的绝对意义 爱因斯坦的第二个假说认为:所有惯性系中,光在真空中 传播速率恒为c,与光源运行与否无关。这一原理的绝对意 义也是显然的,即光的传播是一种绝对运动,不存在光子静止 系;其二,真空中的光速c是绝对速率,它与测量时的参考物 和光的传播方向无关。 3闵可夫斯基空间的绝对性 由狭义相对论可知,时间间隔和空间间隔都是相对的,但 时间和空间的统一融合体--闵可夫斯基连续空间却是绝对 的,它表示为事件的四维时空间隔具有洛仑兹不变性。即 爱因斯坦本人对于这种时空融合的绝对性有过这样的论述:“依照狭义相对论,由空间和时间结合而成的四维连续区, 仍保持着绝对性,而依照以前的理论,这种绝对性则分别为空 间和时间各自所有。” 4本征量的绝对性 由于相对论存在“时间膨胀”、“运动方向上长度缩小”、 “质量随运动速率增大而增大”效应,
论狭义相对论中的绝对性问题 因而时间t、尺度z、及质量m的测量都与惯性系的选择有关,式中v是测量所用参考系相对于钟、尺或质点的速 度。£、z及m这些量虽然是相对的,但它们的本征量却是绝对 的。这些本征量是用相对于测量对象是静止的“钟”、“尺”、 “称”测出来的,它们反映了物质的客观属性,是一些不变的绝 对量。关于这一点,爱因斯坦曾经指出:“依照狭义相对论,空 间坐标和时间,它们可以用静止的钟和物体来直接量度,仍然 有绝对的特征。 5因果关系的绝对性 狭义相对论建立后,时空变换遵循洛仑兹变换关系。某 个事件发生的时序与它的相对位置及惯性系的选择有关,即 事件发生的时序可以是相对的。 按照这一理论进行分析,是否会导致因果关系的破坏即 结果先于原因呢?由狭义相对论判断可知,这是不可能发生 假设在s系同时(t1_t2)、异地(x1x2)发生的两个事件,在S系观测并不同时,由洛仑兹变换有: ,,铲铲考(矿石 (上接第54页)经两级放大器放大后使电压比较器同相输入端电位u+大于反相输入端电位u一,使电压比较器输出高 电平,D,红灯亮,而反相器输出低电平,功绿灯不亮,表示驾 由于该监测仪器采用了nB24(四集成运放)和贴片技术,使监测报警仪的体积大大减小,整个仪器只有小孩拳头大 小,而且传感器(探头)为圆桶形,其直径小于一般人鼻孔,而 只要:{;x2一x1sc【l瓦l 则(f;一£j)必然与(£2一t,)同号,即因果事件在惯性系变 换下时序不会发生变化。因为:如果两个事件A1和A2存在因 果关系,则这两个事件必定以某种讯号相联系,这时, }攀I表示该讯号的传递速率;如果事件A,和A:无因果 关系,则I等l没有物理意义。而在相对论的理论框架内,光速是一切物质的运动速度、讯号的传输速度和作用的传输 速度的极限,因此上述两个关系式条件是满足的,所以在相对 论中因果关系是绝对的。 狭义相对论中还有许多其他的概念和量具有绝对性, rr如作用积分:I础=I 电磁波周期=’等等。综上所述,狭义相对论中存在诸多绝对性内容。爱因斯 坦曾精辟地指出:相对性并不是相对论的本质。我们在分析 物理现象、揭示其规律时,必须注意挖掘相对现象内部的绝对 内容,从而更深刻的掌握自然界的规律性。 (责任编辑吕春红) 参考文献: [1]许良英,等编译.爱因斯坦著,爱因斯坦文集(第一卷)[M].北京: 商务印书馆,1976. [2]R.瑞斯尼克.相对论和早期量子论中的基本概念【M].上海师范大 学物理系,译.上海:上海科学技术出版社, (责任编辑吕春红) 参考文献:
 [1]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1988.
 [2]王化祥.传感器原理及应用[M].天津:天津大学出版社,1992. 
[3]王贴云.检测技术及仪表[M].北京:轻工业出版社,



    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。如发现有害或侵权内容,请点击这里 或 拨打24小时举报电话:4000070609 与我们联系。

    猜你喜欢

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章
    喜欢该文的人也喜欢 更多