狹義相對論,是愛因斯坦對絕對參照系的一維參量,諸如時間、長度、速度,用洛倫茲變換因子(γ),進(jìn)行相對變化操作的理論。
廣義相對論,是愛因斯坦對絕對參照系的三維參量,諸如勢能、動能、應(yīng)力,用二階微分(▽2)度規(guī),進(jìn)行相對變化操作的理論。
狹義相對論的背景
著名的麥克斯韋方程:c2=1/ε?μ?...(1),
其物理意義:光速c只與真空場的電容率常數(shù)ε?與磁導(dǎo)率常數(shù)μ?有關(guān),與光源毫無關(guān)系。
換言之,麥克斯韋學(xué)派主張,真空場(即以太)是傳遞電磁波的載體,光速是場的固有屬性。
這在1850s前后,方程(1)顯然與科學(xué)界“光與光速是來自光源的”的基本認(rèn)知是格格不入的。
人們認(rèn)為,既然地球以30km/s的速度繞太陽高速旋轉(zhuǎn),那么地球上空靜止的以太,就一定產(chǎn)生“以太風(fēng)”,其風(fēng)速必為v=30km/s。
進(jìn)而聯(lián)想,來自光源的一束光,要么順風(fēng)以速度v?=c+v而行,要么逆風(fēng)以v?=c-v而行,要么以正交傾斜方式以v?=√(c2+v2)而行。
于是,1887年,邁克爾遜與莫雷二人做了著名的邁克爾遜莫雷實驗,證明了光速c與以太風(fēng)速度v毫無關(guān)系。
為了從理論上解釋光速不變現(xiàn)象,1892年洛倫茲獨(dú)立提出“長度縮短假設(shè)”。
歷經(jīng)三年研究,與1895年提出著名的“洛倫茲變換因子”√(1-v2/c2),
即:γ=1/√(1-v2/c2)...(2)
特別注意:
方程(2)是洛倫茲基于長度縮短的純理論假說,進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的構(gòu)造函數(shù),迄今也沒有任何實驗?zāi)軌蜃C明長度真的變短了。
愛因斯坦可謂一個物理界的鬼才。他借助洛倫茲、龐加萊、馬赫等人的物理哲學(xué)。與1905年發(fā)表狹義相對論,歸結(jié)為所謂的兩大原理:
第一原理:光在真空的速度不變的,簡稱“光速不變原理”。
這正是基于邁克爾遜莫雷實驗否定以太的結(jié)論,而絕非基于麥克斯韋方程(1) 之真空場的固有光速。
其主要蘊(yùn)含是:靜止的以太不存在,麥克斯韋的真空場介質(zhì)不存在,空間是絕對的虛無。
第二原理:慣性參照系都是等價的,簡稱“等效性原理”。
言下之意,唯一的絕對參照系S(0,0,0,0)是不存在的,換句話說,相對靜止是不存在的,這是“等效性原理的本質(zhì)”。
參照系都是運(yùn)動的,只要速度恒定,其動力學(xué)方程等效。
換句話說,任何物體皆可以自身為參照系,坐標(biāo)原點(diǎn)速度就是物體的自身速度。這就從事實上“徹底消滅了物理參照系”。
所有基于S(0,0,0,0)參照系下的經(jīng)典動力學(xué)參數(shù)都是錯誤的,
或者說,是在遠(yuǎn)低于光速的近似值,而并非所謂的特例。
等效性原理以γ=1/√(1-v2/c2)為操作單元,以物體自身速度v為參照系速度,系列公式如下:
速度變換公式:
①x'=γ(x-ut),y'=y,z'=z,t'=γ(t-ux/c2)。②v'(x)=(v(x)-u)/(1-v(x)u/c2) ③v'(y)=v(y)/(γ(1-v(x)u/c2)) ④v'(z)=v(z)/(γ(1-v(x)u/c2))
尺縮效應(yīng)方程
△l'=△l/γ,或dl'=dl/γ ,簡寫:L=L?γ
鐘慢效應(yīng)公式:
△t'=γ△t,或dt'=dt/γ,簡寫:t=t?/γ
質(zhì)增效應(yīng)公式:
△m'=γ△t,或dm'=dt/γ,簡寫:m=m?/γ
質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式:
△E=△mc2=mc2-m?c2,簡寫:E=mc2。
其它相應(yīng)公式:
按照愛因斯坦的設(shè)想,所有的經(jīng)典動力學(xué)方程,都必須修正為狹義相對論方程,例如:牛頓第二定律、動量守恒定律、動能定理。
附:溫馨提示
1.邁克爾遜莫雷實驗是在地球大氣層環(huán)境下所為,大氣層是地球系統(tǒng)的內(nèi)空間或子系統(tǒng)。
物系的內(nèi)空間與子系統(tǒng),總是隨同物系一同運(yùn)動的,即系統(tǒng)與系統(tǒng)內(nèi)空間是相對靜止的,不存在所謂的以太風(fēng)假說。
例如,汽車速度、托里徹利真空試管的移動速度、原子內(nèi)空間移動速度,不可能與地球繞日繞銀速度疊加,這是物理基本邏輯。
因此,無論怎么實驗,也不可能證明以太的存在與否,這是科學(xué)界的一大盲區(qū),希望國人不要盲目跟風(fēng)。
2.邁克爾遜莫雷實驗、洛倫茲變換構(gòu)造函數(shù)、狹義相對論,三方面依據(jù)所謂的“光波是光源發(fā)射出來的”是不成立的。
前沿科學(xué)已經(jīng)證實:光波/光子/光量子是真空場固有的。
3.在推導(dǎo)質(zhì)增效應(yīng)與質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程時,愛因斯坦對質(zhì)量進(jìn)行微積分,顯然是不可以的,因為質(zhì)量不是連續(xù)性變量。
4.那個以物系自己為參照系的自速度v,又是以什么參照系為測量基準(zhǔn)的呢?
我想,讀者自然會脫口而出是絕對參照系S(0,0,0,0)。僅此一點(diǎn),就成了狹義相對論的死結(jié)。
5. 狹義相對論,與廣義相對論,迄今還是一個理論假說,并未得到公認(rèn)。尤其應(yīng)用物理科學(xué)界與工程技術(shù)界皆不以為然。