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爱因斯坦对牛顿惯性定律的陈述作了完全表面化的理解/17

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  • 2017-11-23 09:22:28

爱因斯坦:相对于人眼可见的恒星那样的物体,惯性定律无疑是在相当高的近似程度上能够成立的。现在如果我们使用一个与地球牢固地连接在一起的坐标系,那么,相对于这一坐标系,每一颗恒星在一个天文日当中都要描画一个具有莫大的半径的圆,这个结果与惯性定律的陈述是相反的。因此,如果我们要遵循这个定律,我们就只能参照恒星在其中不作圆周运动的坐标系来考察物体的运动。若一坐标系的运动状态使惯性定律对于该坐标系而言是成立的,该坐标系即称为“伽利略坐标系”。伽利略-牛顿力学诸定律只有对于伽利略坐标系来说才能认为是有效的。


《狭义与广义相对论浅说》第一部分狭义相对论 4.伽利略坐标系

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  1.“相对于人眼可见的恒星那样的物体”,惯性定律并不是“在相当高的近似程度上能够成立的”,而是在绝对精确的意义上成立的。

  2.牛顿惯性定律所陈述的物体本质上并不是指物体的表面,而是指物体的质量中心即质心,所以从本质上看,牛顿惯性定律的陈述是:每个物体的质心继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态。可是爱因斯坦却对牛顿惯性定律的陈述作了完全表面化的理解,把惯性定律所陈述的物体理解为它的表面,所以他不使用一个与地球质心“牢固地连接在一起的坐标系”,反而使用一个与地球表面“牢固地连接在一起的坐标系”,由于地球表面以及固定于其上的坐标系绕着地轴不停地旋转,所以爱因斯坦便得到了一个与惯性定律的陈述相反的结果——“相对于这一坐标系,每一颗恒星在一个天文日当中都要描画一个具有莫大的半径的圆”,这完全是爱因斯坦肤浅而表面化地曲解牛顿惯性定律的结果。反之,如果我们深刻地从本质上来理解牛顿惯性定律,把坐标系固定在地球的质心上,那么无论地球表面如何旋转,都绝不会出现爱因斯坦所说的上述结果。

  3.遵循牛顿惯性定律,我们可以说,固定在地球质心上的坐标系即地球质心坐标系“继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态”,这样定义的地球质心坐标系就是一个惯性坐标系,我们可以参照这一惯性坐标系来考察物体的惯性或非惯性运动。



附释:


  爱因斯坦所谓“伽利略坐标系”其实就是惯性坐标系,即保持静止或匀速直线运动状态不变的坐标系,但惯性坐标系又分为两类,一类是静止坐标系,另一类是运动坐标系,静止坐标系是绝对的,运动坐标系是相对于静止坐标系的,所以是相对的。

  参照系也分为两类,一类是惯性坐标系,另一类是非惯性坐标系,惯性坐标系是绝对的,非惯性坐标系是相对于惯性坐标系的,所以是相对的。

  惯性静止系是绝对参照系,惯性运动系既是相对参照系也是绝对参照系,它在和惯性静止系的关系中是相对参照系,但在和非惯性系的关系中是绝对参照系。运动物体相对于绝对参照系的向量是绝对向量,相对于相对参照系的向量是相对向量,相对参照系相对于绝对参照系的向量是牵连向量,绝对向量等于相对向量与牵连向量之和,这就是向量合成法则。

  绝对参照系、相对参照系和运动物体之间的本质联系即规律在于,绝对参照系是一个绝对的极端(肯定),运动物体是一个相对的极端(否定),相对参照系是介于这两个极端之间的中介,它既是相对的也是绝对的(否定肯定),它在和绝对参照系的关系中是相对的,在和运动物体的关系中是绝对的。


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