等效原理的逻辑.docx

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1、等效原理的逻辑胡良深圳市宏源清实业有限公司摘要：弱等效原理（自由落体的普遍性或伽利略等效原理）是指，在给定的重力场中，所有测试粒子（在相同时空点）将经历相同的加速度；而与它们的性质及静止质量无关。爱因斯坦等效原理就是弱等效原理。强等效原理表明引力定律与速度及位置无关。强等效原理表明，重力木质上完全是几何属性（仅仅度量标准决定重力影响），而没有任何额外的场与之相关联。物理学常数揭示了物理学的核心本质。例如，万有引力常数是万有引力的核心；真空中的光速（最大的信号速度）是相对论的核心；而普朗克常数则是量子力学的核心。对于物理学来说，量子化，背景空间，对称性，因果律及相位因子等是物理学的核心逻辑。而物

2、理学常数之间具有内在联系。质量是物体所拥有的一种物理属性（物质量的量度）。质量可表现为惯性质量及引力质量。这意味着，任何物质都可体现有，惯性质量及引力质量。关键词：弱等效原理，强等效原理，物理学基本常数，普朗常数，光速，万有引力常数，质量，惯性质量，引力质量，力，万有引力，量子涨落，不确定性原理，能量，电荷，质量,荷质比，洛伦兹力，电场强度，磁场强度，电磁场，暗物质，光子，电子，质子，规范不变性，中子，相对论，量子力学，电磁学，量子化，背景空间，对称性，因果律，相位因子,动量，能量作者：总工，高工，硕士，副董事长0引言弱等效原理（自由落体的普遍性或伽利略等效原理）是指，在给定的重力场中，所有测

3、试粒子（在相同时空点）将经历相同的加速度；而与它们的性质及静止质量无关。爱因斯坦等效原理就是弱等效原理。强等效原理表明引力定律与速度及位置无关。强等效原理表明，重力木质上完全是几何属性（仅仅度量标准决定重力影响），而没有任何额外的场与之相关联。1等效原理是否正确在一定边界条件下，等效原理才能够成立。对于由N个基本粒子组成的地球（假设是引力物体）来说，可表达为:% * %=% *着）* % = mnp * 着）* np=Wp * Wnnb * （ * 阪）=N * 玲 * C（3）；对于由M个基本粒子组成的小铁球（假设被引力物体）来说，可表达为: * 噌=（n * 篇p） * 器2） * 2rn

4、p = mmp * 02）* 2mp=rnmp * 02）anib * （lmp * mb） = M * % * C;对于由L个基本粒子组成的小木球（假设是被引力物体）来说，可表达为：匕* 匕=（Y * ip） * 匕* lp = rntp * 匕* tp=mtp * R法*（% * lb） = L * / * c由于物体的惯性质量与引力质量具有等效性；这意味着，引力物体（例如，地球）的引力场施加给其它物体（例如，小铁球或小木球）的质量场，/*幻p,是完全相同的。显然，* np,引力物体（例如，地球）的质量场，量纲，I（3） 丁 （-2）。值得注意的是，虽然，引力物体（例如，地球）的引力场给予

5、其它物体（例如，小铁球或小木球）的质量场完全相同，但是，引力物体（例如，地球）的引力场给予其它物体（例如，小铁球或小木球）的质量场强（加速度），则还与被引力物体（例如，小铁球或小木球）的内禀的一维空间速度（内禀的内部声速）有关。第一种情况，引力物体（例如，地球）的引力场给予被引力物体（小铁球）的质量场强是,瞪nbm =落*加 量纲，仁丁 （-2）;其中，ndm,与被引力物体（小铁球）有关的引力物体（例如，地球）在某点的波长，量纲，!/丁 （0）。落，小铁球内禀的一维空间速度（内禀的声速），量纲，I（1）TX-1）；fn,引力物体（例如，地球）在某点的质量密度，量纲，L（0）T-l）o第二种情况

6、，引力物体（例如，地球）的引力场给予被引力物体（小木球）的质量场强是,2）/4bd = * n ,量纲，Ll）T-2）5其中，nb与被引力物体（小木球）有关的引力物体（例如，地球）在某点的波长，量纲，L（1）（0）1耳，小木球内禀的一维空间速度（内禀的声速），量纲，L71）T-l）fn,引力物体（例如，地球）在某点的质量密度，量纲，l（0）t（-i）o换句话说，引力物体（例如，地球）惯性质量与引力质量等效；同时，被引力物体的属性相同（例如，都是属性相同的铁球）；则质量场强（加速度）与物体的大小无关。值得一提的是，质量场强（加速度）与烯有关。这意味着，铁锤及羽毛在月球上，受到月球重力作用时，铁锤

7、及羽毛受到的月球的质量场是完全一样的，但是，锤子及羽毛受到的月球的加速度则是不一样的。因为，铁锤及羽毛的物质密度有所不同。物理学常数揭示了物理学的核心本质。例如，万有引力常数是万有引力的核心；真空中的光速（最大的信号速度）是相对论的核心；而普朗克常数则是量子力学的核心。对于物理学来说，量子化，背景空间，对称性，因果律及相位因子等是物理学的核心逻辑。而物理学常数之间具有内在联系。例如，h*Gc3普朗克长度（）可表达为:.(1)普朗克时间（P）可表达为:P力*G力*cmp =G力*。5G%T1普朗克质量（P）可表达为:.(3)普朗克能量（EkP）可表达为:普朗克温度（与）,可表达为:Tp = p

8、= C2 * fp =Tp*C2G*k(2).(5)电荷(Qp)可表达为：Qp clp J(九 * C) * (4旌0)= J(h * C) * (4c/fp) = J(九* C)G; E此外，普朗克能量(即)也可表达为：通过量纲分析，可知，夕P,普朗克长度，量纲，1/(1)丁(0)；匕二用，普朗克空间(空间荷)，量纲，(3)丁 (0)；tP,普朗克时间，量纲，LO)(1)5f =ltjp j普朗克频率，量纲，i/(o)r(T)；C,最大的信号速度(真空中的光速)，普朗克长度，量纲，L(1)T-1)5 = V 力 C ,普朗克常数,量纲， 1/(3) 丁 (0) *(2) 丁 (-2)。G =

9、 l4% = fp4,万有引力常数，量纲，l(0)丁Tp,或，p,普朗克温度，量纲，L(2) 丁 (-3)/；k = Vpf玻尔兹曼常数，量纲，41/(3)丁 (0)；77? = V * AP p Jp ,普朗克质量,量纲,L(3)(-1)5% = %*U=(U)*C2,普朗克能量，量纲，L(3)丁 (T)*I(2)丁(-2)。这意味着，宇宙中，一定存在一个更基本物理学常数(量子三维常数)，将所有物理学常数联系起来。不确定性原理允许在全空无一物的空间中随机地产生少许能量；其前提是该能量在短时间内重归消失。具体来说，产生的能量越大，则该能量存在的时间越短，反之亦然。当测量能量(E)和时间(t)时

10、，测得的能量(E)越准确，其存在的时间(t)就越不确定；反之，时间(t)知道的越精确，则涨落涉及的能量(E)就越不确定。相互之间的关系遵守一定的原则：4EXZt h2o i张落涉及的能量与其存在的时间之间的乘积总要满足大于(h2 )这个值。将一个带电粒子放在电场中，则该带电粒子会受到力的作用并加速运动。带正电荷的粒子加速的方向与电场相同；而带负电荷的粒子受到的力的大小与正电荷受到的力的大小相同,但时，方向相反。值得注意的是，带电粒子一旦开始运动，就会受到磁场的影响。具体来说，如果磁场方向与带电粒子的运动方向垂直，则磁场将会使带点粒子的轨道弯曲成圆形。而，正电粒子与负电粒子弯曲的方向正好相反(顺

11、时针或逆时针)。粒子加速器的原理，就是根据这两个属性，设计一个合理的结构。从另一个角度来看，粒子加速器可加速粒子能量。例如，光子在真空中的速度是一样的；但是，不同的光子具有不同的能量。同样的道理，电子在真空中的速度也是一样的；但是，不同的电子具有不同的能量。For example, photons travel the same speed in a vacuum; however, different photons havedifferent energies.By the same token, electrons have the same speed in a vacuum; how

12、ever, different electronshave different energies.2洛伦兹力的内涵洛伦兹力是指运动于电磁场的带电粒子所受到的力。洛伦兹力方程，可表达为：F = qE + (qp)(VB)其中，,户,洛伦兹力，量纲，*1/(1)/(-2)；q ,带电粒子的电荷量，量纲,5E ,电场强度，量纲，Ll)(-2)5普朗克长度，量纲, ；R,带电粒子的速度，量纲，r(i)T7-i)L(1)(-1)5第一种内涵，正电荷感受到电场(上)的作用，正电荷将会朝着电场(E )的方向加速。第二种内涵，正电荷感受到磁场(B)的作用，按照左手定则，正电荷会朝着垂直于速度(6)及磁场(8)

13、的方向弯曲。根据左手定则，当四指指电流方向，磁感应线穿过手心时，大拇指方向就是洛伦兹力方向。第三种内涵，洛伦兹力方程的，就是电场力，第四种内涵，p)(x),就是磁场力。也就是说，处于磁场内的载电导线感受到的磁场力就是这洛伦兹力的磁场力分量。值得一提的是，洛伦兹力公式适用条件是：磁场是匀强磁场，*与8方向垂直)。从另一外角度来看，洛伦兹力方程的积分形式为：F = pE + p(JB)pdVV.其中，户,洛伦兹力,量纲，*!/(1)/(-2)L;(O)TT)L(D(-2)5J ,电流密度(粒子属性)，量纲，口(1)厂(-1)L71)T-l)j4,普朗克长度,量纲，；dV ,微小体积元素，量纲,L(3)T-l)L(1)(-3)L73)(0)o若带电粒子射入匀强磁场内，其速度与磁场间夹角是，0 o 2/ ,则该粒子将作等距螺旋线运动(沿B方向的匀速直线运动及垂直于B的匀速圆周运动)。荷质比(比荷)是指带电体的电荷量与电子质量的比值。带电粒子的电荷量与其质量之比,是基本粒子的重要数据。而，测定荷质比是研究带电粒子及物质结构的重要方法。更进一步来看，一,2)F = q(VB)(ep) q(VBlep) = m-其中，户,洛伦兹力,量纲,r（3）r（-i）*r（i）r（-2）；q,（或，G）,电荷，带电粒子的电荷量，量纲，+L73