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4、空间的相对性 在狭义相对论看来，空间不是牛顿所说是绝对的，而应是相对的。两个事件的空间间隔，△LO随相对速度的增加而缩短，就是说运动的尺变短了，如下式： △L=△Lo√1-v2/c2 式中，△Lo为两坐标系相对静止时两个事件的空间间隔；△L为两坐标系以速度V相对于作匀速直线运动时，两个事件的空间间隔。 重要的是，当速度V远小于光速C时，上式则化为： △L=△LO 就是说，两个事件的空间间隔，对于那些低速惯性系所组成的惯性系群而言，可以认为是一样的，即牛顿的绝对空间。可见，狭义相对论的相对空间观念包容了牛顿的绝对空间观念。 在狭义相对论看来，牛顿力学中的绝对时间、绝对空间、牛顿惯性以及惯性系间的伽理略变换等等，都是相对运动速度远小于光速时的近似。 可见，狭义相对论把牛顿的惯性观念推广了，使之既适合于低速惯性系也适合于高速惯性系。这个新的惯性观念正是狭义相对论的基础，也是爱因斯坦对牛顿惯性观念的第一阶段发展。 三、广义相对论的惯性观念 按狭义相对论，物理学的定律在相对作为匀速直线运动的惯性系中都是等效的，对于洛伦兹变换保持着不变性。但客观实际是，任何真正的惯性系都不存在，而非惯性系倒是处处可见，例如绕地旋转的月亮、绕日旋转的地球、绕银核旋转的太阳和太阳系的各行星……等等都是。这个问题对于物理学来说简直是灾难性的，且看爱因斯坦如何解决？ 爱因斯坦先承认牛顿力学的基本观点，引力质量恒等于惯性质量。然后他假设： 非惯性系中的物体相对于非惯性系所表现出来的惯性运动，和惯性系中的物体在均匀引力场中所表现出来的引力运动，是无法区分的；也就是说，在效果上一致。 然后，爱因斯坦作出断言：惯性和引力等同。爱因斯坦由此而发展出广义相对论。 爱因斯坦的惯性和引力等同原理，标志着爱因斯坦继狭义相对论后，对牛顿惯性的再次新发展，这更为新奇的惯性观念也即是广义相对论的基础。 为什么这么说呢？因为，惯性和引力等同原理使得实际上存在任何非惯性系都可以等效为根本不存在的惯性系加上某种引力场。这样一来，可以通过非惯性系和引力场的存在而反证惯性系的存在。 惯性和引力等同原理使广义相对论又可称之为广义引力理论，因为这个理论在一级近似条件下能转变为牛顿引力定律。就这样爱因斯坦通过惯性和引力的等同，用惯性统一了引力。 “在爱因斯坦看来，重力不过是惯力的一部份，恒星和行星的运行起源于它们自身的惯性；而它们遵循的路径则是由空间的几何学性质来决定——或者更确切些说，时空连续区的几何性质。”（1）而且，“照爱因斯坦看来，物体互相‘吸引’的观念，是一种由错误的机械宇宙观所发生的幻觉”（2）。 可见，爱因斯坦对引力是持否定态度的。在他看来，宏观宇宙中物体的运动不仅不应当有排斥，而且连吸引也不应当有。唯一存在的只有由时空几何决定的物体之惯性运动，此外无可追究。 这种惯性运动，即所谓广义惯性运动，亦即弯曲的四维时空中的几何短程线运动。所谓广义惯性，亦即非惯性系惯性。 狭义相对论中的惯性运动——匀速直线运动，可看作是平直四维时空中的几何短程线运动，只是广义惯性运动的特例。总之，牛顿的惯性以及狭义相对论的惯性，都是惯性系的惯性，也都是广义惯性（非惯性系的惯性）的特例而已。 以上即广义相对论的惯性观念，它标志着爱因斯坦继狭义相对论发展了牛顿惯性之后的再次新发展。广义惯性也即爱因斯坦对牛顿惯性的第二阶段发展。 四、统一场的惯性观念 继广义相对论之后，爱因斯坦又进行了四十年的有关统一场论的工作。他试图把从微观到宏观的一切特殊的场，诸如引力场、电场、磁场、电磁场场等归结为统一场。 到那时，“质与重力、电力、磁力、电磁力都成为时空连续区的拗曲，那就是宇宙。”（3）换言之，统一场的目标是试图把从微观到宏观的各级宇宙中一切特殊的具体的运动形态，都统一到维数更多的时空连续区内的惯性运动中去。 爱因斯坦想以此“结束科学向统一观念进行的长征。因为一切人类对于世界的思想，一切人类关于真实的抽象观念——质、能、力、空、时等都将合而为一。”（4）注：（1）至（4）的引文，皆引自《宇宙与爱因斯坦》（美国，巴纳特，任鸿雋译，上海科技出版社，1964）。 五、道家哲学的置疑 已经非常清楚了，爱因斯坦想要取消从微观到宏观的一切特殊的、具体的对立，把种种不同质的运动形态都归结为维数更多的时空连续区的拗曲，归结为统一场的惯性运动。统一场中的统一惯性将是广义相对论广义惯性之进一步发展，将是爱因斯坦对牛顿惯性的第三阶段发展。 可惜，爱因斯坦直至就木之时，统一场论也未获成果。其雄心勃勃令人可敬，但不会成功是合乎逻辑的，因为无限丰富的物质宇宙哪里会只遵从唯一的多维时空的几何规律——惯性“规律”呢？ 我们认为，若要从物理学最基本观念的发展来评价爱因斯坦，他的功绩也可以这样来概括： 爱因斯坦把牛顿惯性发展为由三个阶段组成的爱因斯坦惯性：牛顿惯性——>狭义相对论惯性——>广义相对论惯性——>统一场惯性。 爱因斯坦的相对论物理学体系是牛顿力学体系的继承和发展，惯性观念既是牛顿力学体系的基石也是爱因斯坦相对论物理学体系的基石。所以，在前面我们曾说，如果没有惯性观念，相对论物理学体系将不能存在。 道家哲学认为： 1、物质宇宙不可能仅仅遵从没有对立面的、单方面的、唯一的、多维时空的、几何的定律——惯性定律，这是违背“反者道动律”的。 2、虽然牛顿的引力被爱因斯坦的惯性吃掉了，但牛顿引力定律仍然是自然界少有的接近真理的发现，它是不会消失的，它的重要地位也不会改变。 3、虽然爱因斯坦对引力持否定态度，在他看来排斥不需要，而且连吸引也不应当有。但是，老子的“反者道动律”告诉我们，有了牛顿的吸引定律并不够，还一定需要排斥定律，而且，它肯定存在着。如果某一天，人们发现并引入排斥定律，相对论就将要改写，物理学也要改写。 （转载自张天健_560） (责任编辑：admin) |