对相对论时空观的批判和改造论文

《对相对论时空观的批判和改造论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、对相对论时空观的批判和改造论文一、时空概念的危机物理学是研究物质的最简单运动规律的科学，其最终目的是：找到物质运动、变化与相互作用的内在联系，以最少的假设，通过分析、推理解释所有相关实验结果，预言新的实验现象。在各自领域内都分别取得极大成功的量子力学和相对论，是20世纪物理学乃至整个自然科学的两大支柱，但是，在人们企图把它们结合的时候却遇到了难以克服的困难。大量实验证实.freel，相对太阳的转速为4圈/秒，陀螺作圆周运动的线速度为：v=rω≈1.3（米/秒）。但是，如果以旋转的陀螺为参照系，太阳作圆周运动的线速度为：V’=Rω=1.5x10118π≈

2、3.80x1012（米/秒）这一速度远大于光速。显然，我们不能把以上两种相对运动看成是等价的。其次，所有惯性坐标系中都不是平等的。例如：在远离一切力场的地方，有两个以相对速度u运动的惯性坐标系S和S’，对于固连在其上的观测者A和A’而言，到底是谁的“钟”走时更快呢？虽然这是一个理想实验，但我们必须回答以上问题而不可借故回避，就象伽利略的斜面惯性实验和爱因斯坦的电梯实验一样，不能因为他们是理想实验而否定其重大意义。要回答以上问题就必需要确定“绝对静止参照系”：在地上观测，地球是一个精确度较高的“静止参照系”；在太阳系观测，太阳的中心是一个比地球精确度更高

3、的“静止参照系”；在银河系观测，银河系质心是一个比太阳中心精确度更高的“静止参照系”；总星系的质心是一个比银河系质心精确度更高的“静止参照系”；……随着时间的推移,人类的智慧不断提高,人们可以不断地继续寻找下去，得到越来越精确的“静止参照系”。也许，宇宙大爆炸的起点才是真正意义上的“绝对静止参照系”——这是宇宙间唯一优越的惯性参照系。也许，凭着人类的智慧永远无法找到真正意义上的“绝对静止参照系”，但是，我们确信人类可以不断逼近“绝对静止参照系”，就象“绝对零度”和“理想气体”不可能达到一样，但我们可以不断逼近它。确定“绝对静止参照系”的意义在于，它有利

4、于我们对物体的运动进行精确的描述。一旦确定了“绝对静止参照系”，我们就可以定义惯性坐标系了：凡是相对绝对静止参照系作匀速直线运动的参照系，就是惯性坐标系。在牛顿力学和相对论中，定义惯性坐标系时都存在循环逻辑的矛盾。有了近似的“绝对静止参照系”，我们就可以比较惯性坐标系S和S’的速度，比较两者中哪一个相对“绝对静止参照系”的速度教大，则这个坐标系的“钟”走时较快。例如，从宇宙中高速飞向地球的μ子，比静止在地球上的μ子寿命更长；相对地球被加速（作高速匀速圆周运动）的μ子比静止在地球上的μ子寿命更长。五、“相对性原理”不具有普适性大自然既具有简单、和谐、统一

5、的一面，也具有复杂、混乱、形式多样的一面。要求所有物理定律在一切坐标系中具有相同的形式（协变性），是人们美好的愿望，这是人类的主观要求，这种主观愿望必须服从于大自然的客观实际。因此，对于“相对性原理”不具有普适性的事实无须大惊小怪。我们知道，在不同惯性坐标系中观测，天空中飞鸟的运动轨迹，结果是不一样的，“飞鸟的运动轨迹”算不算是一种“物理规律”呢？在不同惯性坐标系中观测，物体的坐标、长度、速度不同，同一事件所经历的时间间隔不同。下面我们将看到，在不同惯性坐标系中观测，物体的质量不同，物体所受的万有引力也不同。相比之下，一种真实的存在，比一种人们主观上要

6、求的“协变性”更为重要。科学的任务正是使得我们建立的理论与“真实的存在”之间取得尽量小的误差。“自然、简单、和谐、统一”的科学美绝非大自然的客观真实，它属于意识范畴。六、关于光速不变原理从理论上看，麦克斯韦电磁理论要求光速不变；从实践上看，迈克尔-莫雷的光速实验说明光速不变。因而，从表面上看，狭义相对论的时空观就是“光速不变原理”的必然推论，其实应该倒过来说：正是“时间膨胀”这一原因，导致“光速不变”这一结果。因为，我们只有定义了“时空”概念，才能得到“速度”的概念。所以，只要我们承认“时间膨胀”，对“光速不变”就不会感觉到奇怪。当然，我们还可以从以下

7、角度对“光速不变”进行更深入的理解：（1）静止质量为0的物体，其在真空中的速度必为c。c为物质运动的“极限”速度，它充当了“无穷大”的角色，因此静止质量为0的光子，它从静止加速到c是瞬间完成的（不需要时间）。当光子的运动速度达到c后，就不能再加速了，因为作用力的传播速度也被限制在c之内，这样就没有一个力能够从光子的背后作用于它。但是，力能够从光子的前面和侧面作用于它，故光子可以减速，也可以弯曲。（2）在真空中速度为c的物体，其静止质量必为0。物体的运动质量与静止质量的关系满足下式：m=m0/1-(u2/c)1/2如果物体静止质量不为0，当它在真空中速度

8、为c时，其运动质量无穷大，而这是不可能的，所以在真空中速度为c的物体，其静止质量必为0。（3）