这样的“体系”好吗?──与秦元勋同志商榷

列宁教导我们:“任何关于物质构造及其特性的科学原理都具有近似的、相对的性质;自然界中没有绝对的界限……”1).作为物理原理的狭义相对论也只能是客观世界的近似的反映.爱因斯坦在建立相对论体系时,渗进了唯心论、形而上学及相对主义的反动哲学思想,把相对论绝对化,甚至把其中一些原理歪曲为主观任意的东西,在物质观、时空观、运动观等方面也有许多问题,这些观点是阻碍科学发展的,应该批判. 但是,要突破相对论,必须以毛主席的哲学思想作指导,以实践作基础.从这个角度看,我们认为,秦元勋同志的文章[1](以下有时简称“该文”)有一些重要问…     

双程光速不变和洛伦兹协变性

狭义相对论的巨大成就并不在于用狭义相对性原理和光速不变原理两条基本假设导出了洛伦兹变换,而在于进一步指出洛伦兹协变性是物理理论成立的普遍条件,从而使相对论原理成为一个普遍的原理,而在理论研究中应用这一原理取得了积极的实际成果,狄拉克将量子力学相对论化,使方程也满足“洛伦兹协变性”,预言了正电子的存在就是一例. 虽然相对论原理日益得到广泛应用,但也有不少人为“双生子佯谬”这一类问题苦脑着,从而怀疑狭义相对论据以建立的两条基本假设的正确性.有人认为:既然光速不变原理从未得到直接的实验检验,是否允许舍弃“光速不变…     

相对论问答录之一

<正>问题一、狭义相对论建立在哪两条公理的基础之上?狭义相对论建立在"相对性原理"和"光速不变原理"这两条公理的基础之上。相对性原理是说,物理规律在所有惯性系中都相同。需要强调,这里所说的相对性原理已经是伽利略相对性原理的推广。伽利略相对性原理只针对     

从引力场方程的建立到引力波的直接探测

1引力场方程的建立1905年,爱因斯坦在对时间概念经过长久思考后,提出了两个基本公设:(1)相对性原理(伽利略的相对性原理的推广):物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式.(2)光速不变原理:在所有的惯性系中,光在真空中的速度c是恒定的,它不依赖于发光物体的运动速度.在此基础上,建立了狭义相对论.1905年后,爱因斯坦企图把引力现象归纳在狭义相对论的范畴之     

光速的“不变”和“变”

光速不变原理是狭义相对论的重要物理基础,也是整个现代物理学中具有重大影响的基本原理之一.对光速不变原理的深入讨论和进一步的实验验证,无疑将产生广泛而深远的影响.自然科学是相对真理,光速不变原理当然也不例外,即一方面它包含有绝对真理的成份,因而它确能具有广泛的适用范围.但同时它又是相对的、近似的、有条件的.因此,对光速不变原理的正确性的简单否定或绝对化,都是不对的. 一、光速的不变性 光迹不变原理是从孕育狭义相对论的一系列实验──如曹顿-诺布尔电容器实验、瑞利折射介质实验、斐索实验、迈克耳孙-莫霍实验(特别是迈氏…     

相对论中的绝对论

“相对论”,作为爱因斯坦时空理论的名称,片面强调了某些概念由绝对降级为相对,而没有同时反映出另一些概念由相对升级为绝对.“相对性”这个字眼在相对论中的地位,往往使人认为:相对性比绝对性更为本质. 其实,相对论对物理学的基本贡献,不仅在于揭示了某些曾被认为是绝对的物理概念的相对性,更重要的是,在于确定了许多新的物理概念的绝对性,从而大大扩展和加深了人们对自然规律的认识.普朗克、闵可夫斯基、辛尔(J.L.Synge)等人都说过:相对论实际上是绝对论.福德(F.W.Ford)甚至把相对论概括为“关于自然界不变性的理论”[1]. 普朗克是相…     

为什么说狭义相对论是近代物理学的一大支柱

本文首先简要介绍了狭义相对论的两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。进而由光速不变原理定义了惯性系的时间坐标并连同相对性原理推导出洛伦兹变换。随后把相对性原理具体表述为:一切物理定律的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。最后着重说明了为什么说狭义相对论而非广义相对论是近代物理学(包括广义相对论)的一大支柱:所有平直时空的物理学理论其动力学方程式都在洛伦兹变换下保持形式不变;广义相对论是在弯曲时空的局部保持洛伦兹不变性。     

相对论要不要动?怎样动?

关于相对论问题的讨论,主要集中两点;要不要动它?怎么动?第一点似较明显,因为: 一、没有充分理由表明光速是宇宙间讯号传递的最高限,相对论必有它的局限性和适用范围,深入地对它进行分析研究无论在哲学上和学术卜都是有意义的. 二、单程光速不变,迄今并未被实验直接证明.虽然相对论的大部分(不是全部)结论已被证实. 三、如果测量出光子有静止质量或发现了超光速的运动,则现有相对论势必要改造. 事实上,弱相互作用的宇称不守恒、时间反演对称的破坏,早已发出了相对性原理被部分破坏的讯号了.秦元勋同志不满足于相对论已取得的成果,敢于动它,…     

《从零学相对论》连载

第1讲 狭义相对论的引入 相对性原理是牛顿力学的一个重要出发点.然而,麦克斯韦(以下简称麦氏)的电磁理论问世之后,相对性原理曾一度遭遇过严峻的挑战,最终导致狭义相对论的诞生.因此,要介绍狭义相对论的引入动机,有必要讲清以下三个问题: 1.什么是相对性原理? 2.麦氏电磁理论为何曾一度对相对性原理提出过严峻挑战? 3.上述挑战如何诱发爱因斯坦创立狭义相对论?     

降低了对称程度的狭义相对论

作为爱因斯坦狭义相对论基础的两个假设是:相对性原理和光速不变原理.相对性原理说的是不论对于一个固定不动的观测者,还是对于一个匀速运动的观测者,各种物理现象的规律应该是相同的 光速不变原理认为不论光源如何运动,光速总是恒定的.欲使这两个假设成立,时-空必须具有一定的对称性.将以上这些合并考虑便形成了与旋转及速度之变化有关的所谓Lorentz对称群(以下简称"L对称"):如果在你进行一项物理实验时,实验室上下倒置了或开始以不同的速度移动,但由于L对称,自然界的基本规律是不会改变的.     

狭义相对论力学的教改初探

普通物理的狭义相对论力学教学,通常是在三维形式下进行的,其特点是:(1)数学运算复杂,(2)用分散零碎的推导结果去过分强调相对论力学与经典力学的差异。这样做容易引起的问题是:1.学生学习的主动性差,2,在没有新的,可操作的时空观作为立脚点的情况下,对经典力学过多的否定使学生感到无所适从。从这些情况来看,普通物理中狭义相对论力学的教学改革关键是使学生建立新的,可操作的时空观。这样,学生才能主动系统地学习狭义相对沦力学知识。 经典力学经过长期的发展与完善,其内容和思维方法已普遍被学生所接受和掌握,尤其是思维方法,它是思维定势中相对稳定的因素,作为对经典力学辩证的否定,相对论力学应该继承和发扬经典力学中科学的思维方法,在此意义上,我们将经典力学与相对论力学看成操作方法上可以相互比拟的两个相似系统,用与经典力学类似的方法讨论相对论力学的四维形式,可以收到事半功倍的效果。 一、经典力学与相对论力学的比拟因素 比拟因素是相似系统的基础,经典力学与相对论     

光子静质量及检测方法

 一、检测光子静质量的意义首先,这对狭义相对论是一个很好的检验。我们知道,比起“惯性系地位等价”来说,“光速不变原理”在狭义相对论的理论基础中显得有些突兀,好像是爱因斯坦(Einstein)为使麦克斯韦(Maxwell)方程满足洛仑兹(Lorentz)协变而直接塞入的。不过非常凑巧的是,麦克斯韦电磁场方程刚好能够预言所有的电磁辐射在真空中都以相同的速度c传播,且与其频率无关。     

《从零学相对论》连载(23)

正§8.6相对论在GPS(全球定位系统)中的应用相对论在许多人的心目中有如下特点:①新奇有趣;②难度颇高;③毫不实用.下面谈谈特点③.狭义相对论在日常生活中毫不实用的关键原因是日常接触到的速率都太低.一旦涉足高能物理学领域,由于高能粒子通常都有很高的速率,狭义相对论就大有用武之地,而且变得不可或缺.然而,与物理学的其他分支相比,狭义相对论在国民经济和日常生活中的应用似乎还是非常罕见.至于广义相对论,虽然它在近代天体物理学(特别是黑洞和宇宙论)中必不可少,但过去一直认为它与国计民生以及日常生活毫无关联.有趣的是,有一件与日常生活息息相关     

相对论效应对Na原子激发态2p光电离过程的影响

在多组态Dirac-Fock相对论理论框架下,研究了入射光子能量为54eV时Na原子2p~63p激发态2p的光电离过程.结果表明:相对论效应对原子光电离过程有非常明显的影响;虽然相对论效应对相应电离能的影响有限,但可使光电子的强度分布产生实质性变化,从而使两激发态2p~63p(2P1/2,3/2)的光电子谱的结构完全不同;而在非相对论极限下,两初态2p~63p(2P1/2,3/2)的光电子谱几乎完全相同.该研究可为获得有关激发态光电离过程的相对论效应信息提供一种方法.     

浅谈狭义相对论的三个效应

狭义相对论中由"光速不变"而产生了三个常见的相对论效应:时间膨胀、长度收缩和同时的相对性.实际上,光速不变原理所导致的效应不止这些,下面就介绍三个很有意思的相对论效应:前灯效应(headlight effect)、光行差效应(aberration effect)和角压缩效应(angular compresson effect).     

Beltrami-de Sitter时空和de Sitter不变的狭义相对论

分析了在相对论体系中狭义相对性原理和宇宙学原理之间的关系以及Beltrami-de Sitter -陆启铿疑难.指出可以把狭义相对性原理推广到非零常曲率时空，在具有Beltrami度规 的de Sitter/反de Sitter时空中建立狭义相对论的运动学和粒子动力学. 在这类狭义相对 论中,相对于Beltrami坐标同时性，Beltrami坐标系就是惯性坐标系，相应的观测者为惯 性观测者; 对于自由粒子和光讯号, 惯性定律成立;可以定义可观测量,它们不但守恒而且还 满足推广的爱因斯坦关系.除了Beltrami坐标时同时性之外，对于共动观测, 还可以取固 有时同时性;此时，Beltrami度规成为Robertson-Walker型的度规，其3维空间是闭的,对 于平坦的偏离为宇宙学常数的量级.这表明,在这类狭义相对论中,相对性原理与“完美”宇 宙学原理之间存在内在联系,并不存在那些问题.进而,基于最新观测事实，重述了Mach原 理；指出对于Beltrami-de Sitter/反de Sitter时空，宇宙学常数恰恰给出惯性运动的起 源. 关键词： 狭义相对性原理 宇宙学原理 de Sitter不变的狭义相对论 Beltrami-de Sitter时空 同时性 Mach原理     

狭义相对论中质量与速度关系的特色推导方法

质速关系是相对论的一个重要结论,大多数教材均采用两个物体在发生完全非弹性碰撞的过程中,从不同参照系去看其速度变化来推导质速关系.本文利用狭义相对论时空的洛伦兹变换证明运动方向上力在两个惯性参照系中的不变性,然后直接利用牛顿第二定律推导出质量与速度的关系,这种推导方式相对比较简洁,利于低年级大学生的理解.     

《从零学相对论》连载(14)

第6讲广义相对论初步§6.1引力的实质是时空的弯曲相对性原理要求物理规律在所有惯性系中有相同的数学表达式,用于狭义相对论,就是要求物理规律的数学表达式具有洛伦兹协变性.这是一个管定律的定律.因此,在建立狭义相对论物理学时,原则     

必须坚持马列主义的科研路线──评《等速条件下的空时对称理论》

一、“光速不变”不是相对论的要害 秦元勋同志《等速条件下的空时对称理论》(见《物理》第四卷第一期)对相对论的批判并没有抓住爱因斯坦相对论体系中的要害.在他列举的三点理由中,没有一条称得上是所谓相对论的“根本性的缺点和错误”的东西. 在一定条件下“光速不变”,并不违反辩证唯物主义;只有把光速看成是一切物质运动形态的“极限速度”,才是真正的形而上学.秦元勋同志在批判爱因斯坦的相对论体系的哲学思想时,把重点放在批判“光速不变”这一有实验基础的基本假设方面;这是不对的.秦元勋同志说:“为了坚持一种明显地违反辩证唯物主…     

等效原理与双生子问题

爱因斯坦等效原理是广义相对论的基石,引力场的钟慢效应和引力红移效应是等效原理的两个基本推论;双生子问题属于狭义相对论的范畴.等效原理与双生子问题间的联系在相对论的教学中常被忽视.文章基于爱因斯坦等效原理,将匀加速系统与一个均匀引力场等效起来,详细地推导出引力场的钟慢效应,并证明了与之本质相同的引力红移效应;最后根据等效原理的这些基本推论在广义相对论框架下讨论了双生子问题,并用一个清晰的物理图像给出了双生子问题的广义相对论解释.