为什么说“相对性原理”是又一个“地心说”？.docx

《为什么说“相对性原理”是又一个“地心说”？.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《为什么说“相对性原理”是又一个“地心说”？.docx（24页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、为什么说“相对性原理”是又一个“地心说” ?费邦镜 feibangj i ng163. com 2022/04/07目录摘要引言一、“相对性原理”是指“运动的相对性”吗?二、为什么曾有许多著名的物理学家都倾向于“舍弃相对性原理” ?三、爱因斯坦精选出来的两个支持相对性原理的“普遍事实。符合事实吗？ 3.1 3.1 ”相对性原理在力学领域高度准确”吗？ 3.2 ”地球的物理空间各向同性”吗?“惯性定律”支持“相对性原理”吗? 4.1 4.1为什么伽利略认定“惯性运动”是“绕地心的匀速圆周运动”？ 4.2 为什么费曼不知道“惯性运动”的物理机制？ 4.3 4. 3能给出“绕地心的匀速圆周运动”的物

2、理机制吗？ 4.4 爱因斯坦说“牛顿的运动定律”是“微分定律”，意味着什么？五、“相对性原理”只是又一个“地心说”！参考文献摘要指出了 质疑“相对性原理”并非质疑“运动的相对性”；曾有许多著名的物理学家都倾向于“舍弃相对性原理”。论证了 爱因斯坦用洪荒之力精选出来的两个支持“相对性原理”的所谓“事实”都违背事实。还论证了 1）伽利略发现的“惯性运动”其实是“绕地心的匀速圆周运动”，唯有这样的“惯性运动”才可能拥有物理机制；2）真正的“惯性定律”是伽利略提出的“圆周惯性定律”，而“牛顿第一定律”只是伽利略“圆周惯性定律”的微分形式，唯有如此，才能符合“力学原理的分类原则”；3） “静止”与匀速直

3、线运动”并不等价;真正的“惯性定律”并不支持“相对性原理”！结论“相对性原理”只是又一个“地心说”！关键词：相对性原理，运动的相对性，惯性运动，惯性定律，牛顿第一定律（可到国家科技图书文献中心的【预印本】-【物理学】栏目，下载本文的电子文档。 https:preprint.nstl ）引言我们都早已知道，“相对性原理”是一个“动力学的根本原理”！主流学界几乎一致认为“相对性原理”与“牛顿力学”配合得天衣无缝，甚至已“将相对性原理和对称性推广于全部基本物理学”！然而，哈佛教科书力学引论却评价：“在古典力学的发展过程中，相对性原理所起的作用不大;爱因斯坦却把它誉之为动力学的根本原理。”麻省理工教科

4、书力学概论也断言：“相对性原理在牛顿力学中的作用不大”。这就奇怪了！如此神圣的“动力学的根本原理”，为什么在牛顿力学中的作用会不大呢?这个疑惑，让笔者对“相对性原理”产生了一丝怀疑。有人讥讽，“相对性原理”有什么可怀疑的呢？自然界的一切运动，难道不都是“相对”的吗？“相对性原理”是指“运动的相对性”吗?有不少学者，甚至有的教科书，居然把“相对性原理”与“运动的相对性”混为一谈。其实，它们是两回事。现在的中学生就已经懂得了一个很简单的道理：“自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言，我们说运动是绝对的。但是，描述某一物体的位置及其随时间的变化，却总是相对于其它物

5、体而言的。这便是运动的相对性。”而“相对性原理”却不是这个含义！严格地说，相对性原理有三个:力学相对性原理、狭义相对性原理、广义相对性原理。这三者不是并立的关系，而是逐层包含的关系。1）力学相对性原理（又称伽利略相对性原理）伽利略描述过封闭船舱里的一些力学现象:“使船以任何速度前进，只要运动是均速的，也不忽左忽右地摇摆。你将发现 你跳向船尾不会比跳向船头来得远水滴将像先前一样，滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾 你无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动 O后人把这个结论提升为伽利略相对性原理一一在任何惯性系中，力学定律具有相的形式。2）狭义相对性原理（通常省略“狭义”二字）（据费

6、曼考证:“从历史上看，狭义相对性原理是在麦克斯韦方程组之后才发现的。）爱因斯坦为了创建狭义相对论,把伽利略相对性原理的适用范畴，从力学扩展到了全部物理学,他定义：“自然规律在所有惯性系中具有相同的形式。这个定理称为狭义相对性原理。”3）广义相对性原理（通常不省略“广义”二字）爱因斯坦为了创建广义相对论,又把仅适用于惯性系的狭义相对性原理,扩展到适用于任何参考系,从而得到了广义相对性原理一一 “一切参考系都是平权的，物理定律在任何坐标系下形式都不变，即具有广义协变性。”刈然而，德国实验物理学家菲利普莱纳德（1905年的诺贝尔物理奖得主），却断然排斥“相对性原理”；爱因斯坦也告诉我们:“许多著名的

7、理论物理学家比较倾向于舍弃相对性原理”;同爱因斯坦全集第七卷的“序”中甚至记载着：“在回答Erich Kreyschmann的批评时,爱因斯坦承认广义协变在物理上没有意义。相对性原理不再被陈述为任意参考系的等效性J!这似乎证明，爱因斯坦对自己主张的“广义相对性原理”也时有动摇!显然，怀疑“相对性原理”并非怀疑“运动的相对性”!二、为什么曾有许多著名的物理学家都倾向于“舍弃相对性原理”？1865年麦克斯韦建立了一个能完美描述电磁学基本定律的“麦克斯韦方程组二 由这个方程组可直接导出真空中电磁波的传播速度c=l J 其中真空电容率。和真空磁导率。均是基本物理常量，都是普适的。因此普遍认为真空中电磁

8、波的传播速度。也是一个普适常量。北大赵凯华教授告诉我们,过去并不知道这个常量c就是光速，但“从数值上看，这个常量。与已测得的光速吻合得相当好，由此，麦克斯韦得出这样的结论,光也是一种电磁波，。就是光在真空中的传播速度赫兹等人所做的大量实验事实从各方面证实了光确是一种电磁波J M这应该意味着，光速亦是一个普适常量。19世纪后半叶，光速的精确测定又为“光速的不变性”提供了一定的实验依据。据此，爱因斯坦就把“光（在真空中）的速度。是恒定的”,“提升”成了光的传播定律。11爱因斯坦指出:“谁会想到这个简单的定律竟会使思想周密的物理学家陷入智力上的极大的困难呢？ ”如果沿着路基发出一道光线，假定车厢以速

9、度。在路轨上行驶，其方向与光线的方向相同，根据经典力学中的速度相加定理,光线相对于车厢的速度将等于Cf 这就出现了光速小于。的情况，但这个结果，”与相对性原理是严重抵触的!因为,根据相对性原理，真空中光的传播定律，就象所有其他普遍的自然界定律一样，不论以车厢作为参考物体还是以路轨作为参考物体，都必须是一样的。”因此，十九世纪末的物理学家普遍认为，麦克斯韦方程组（包括光速的不变性）与相对性原理是严重抵触的。那么，这相抵触的二者，当然是必有一错!问题是，应该保留麦克斯韦方程组,还是保留相对性原理呢？一般人都认为，当然应该保留相对性原理它是如此的自然、简洁、对称、优美；且与我们“舟行而人不觉”的生活

10、经验非常符合。但是，对于思想周密的理论物理学家来说，他们不会轻易相信什么生活经验!鉴于伽利略大船上那些粗略的力学现象,完全无法与大量精确的电磁学实验相比;而且，“在古典力学的发展过程中，相对性原理所起的作用不大。”所以，当时“许多著名的理论物理学家还是比较倾向于舍弃相对性原理。”川但让大家意外的是，爱因斯坦竟然“力排众议斐坚决主张:麦克斯韦方程组和相对性原理,这两者均应保留!（现在普遍认为这正是爱因斯坦的睿智和非凡之处!）那么，爱因斯坦凭什么如此“抬举”相对性原理呢？三、爱因斯坦精选出来的两个支持相对性原理的“普遍事实。符合事实吗？ ？爱因斯坦之所以反对“舍弃相对性原理”，那是因为他坚信，“有

11、两个普遍事实在一开始就给予相对性原理的正确性以很有力的支持。”可爱因斯坦精选出来的这两个普遍事实是指:1）伽利略相对性原理在力学领域是高度准确的;2）地球的物理空间是各向同性的。 那就让我们来考证一下这两个“事实”。3.1 “相对性原理在力学领域高度准确”吗?爱因斯坦指出:“必须承认经典力学在相当大的程度上是真理因此，在力学的领域中应用相对性原理必然达到很高的准确度。，回遗憾的是，爱因斯坦对这个“很高的准确度”并未给出任何具体事实！而只是根据伽利略相对性原理作出了两个“断言” _一断言一：“假如两个坐标系相对转动，那么力学定律不能在两者之中都有效。”皿断言二：“假使有两个坐标系，相互作不等速运

12、动,则力学定律不会在两者之中都是有效的 ”口引然而非常不幸，笔者发现这两个断言均违背事实!请看下面五个事实：1）力学定律在关联于地球的坐标系中非常有效。2）爱因斯坦强调：“关联于太阳的坐标系比关联于地球的坐标系更象一个惯性系。口3这当然意味着，力学定律在关联于地球和太阳的坐标系中都非常有效。3）宇航员们已证实了，在月球上，力学定律与地球上的一样有效。4）爱因斯坦还强调：对于自由落体电梯内的观察者来说，力学定律是有效的。口引5）在自由飞行的航天器中，我国宇航员王亚平所做的力学实验，有力地证明了力学定律非常有效。上述这五个坐标系，相互之间有的是“转动”，有的是“加速”确凿无疑的是，它们相互之间“都

13、”是在作“不等速运动”;然而，力学定律相对于它们居然“都”非常有效!面对这么多严重违反力学相对性原理的事实,怎么可以说该原理在力学领域已“达到很高的准确度”呢?显然，爱因斯坦精选出来的这第一个支持相对性原理的“事实”，根本就不符合事实!有人反驳:上述五个坐标系中力学定律的“有效”，都是近似的，是绝不可以当论据的！殊不知，一切度、量、衡都是近似的，难道“近似的”就“绝不可以当论据”吗？笔者特别赞同中科院秦荣先和阎永廉研究员的观点:“我们用精度很差的实验就可以否定一种理论,但是却不能用有限精度的实验最终证明一种理论【还有人强调:任何理论都是有边界条件或适用范畴的！言下之意，上述这些违反相对性原理的

14、事实,只是因为超越了相对性原理的边界条件或适用范畴。遗憾的是他们谁也没能指出，上述这些与相对性原理相抵触的事实,究竟超越了什么边界条件或适用范畴?也有人反诘:难道你能合理解释为什么“在地球、太阳、月球、自由落体电梯、自由飞行航天器这五个相互作不等速运动的坐标系中，力学定律都非常有效”吗？这不难一一笔者在预印本牛顿用“水桶实验”究竟是为了证明什么？中，已雄辩地论证了 “牛顿力学的特选参考系就是运动物体所处的引力场”,闾 分别参照这五个坐标系,也就是分别参照各自的引力场，力学定律当然都是有效的!现在让我们再来考证一下爱因斯坦精选出来的第二个“事实（没想到，这第二个“事实”，也不符合事实!）3.2 ”地球的物理空间各向同性”吗？爱因斯坦强调：“由于我们的地球是在环绕太阳的轨道上运行，因而我们可以把地球比作以每秒大约30公里的速度行驶的火车车厢。如果相对性原理是不正确的,我们就应该预料到,地球在任一时刻的运动方向将会在自然界定律中表现出来,而且物理系统的行为将与其相对于地球的空间取向有关但是，最仔细的观察也从来没有显示出地球物理空间的这种各向异性（即不同方向的物理不等效性）。这是一个支持相对性原理的十分强有力的论据J 1111爱因斯坦这段论述的逻辑非常清晰:如果能找到地球物理空间