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1.物质运动和空间距离的测量
广义运动指物质本身性质及物质之间相对位置的任何改变。狭义运动则指物质之间相对空间位置的改变,即力学所研究的位移运动。本文中,限于狭义运动的讨论。
我们无法描述质点在空间中的运动或相对于空间的运动,因为空间是无法直接作为参照物的,但能描述一物相对于另一物的运动,为此我们引入参照系的概念:被选取作为描述其它物体相对运动的任一物体,叫参考体(系)。
我们通过理想实验来考察空间距离的测量问题。
如图1所示,AO为双刻度的测距尺,它可分别以A、O为起点标示刻度。不言自明,恒有rAO≡rOA°
由此可推论:物体间的距离及其测量值是绝对的,与所处的空间与时间无关,也与参照物的选择无关。
2.关于相对性原理
图2中,车厢相对于地面以速度V匀速直线地运动,其上的粒子发射源O,以相对速度u向A发射一粒子。若地球引力忽略不计,将有如下的结果:
以车厢为参照系,粒子运动的路径是OA,速度为u=,粒子相对于发射源的运动距离为OA,速度为
以地面为参照系,粒子运动的路径为OA′,速度为V=V+U;发射源运动的路径为00′,速度为V;粒子相对于发射源的运动距离为O′A′=OA,速度则为。
由此可见两参照系对粒子运动的描述,无论路径还是速度都是不同的;但粒子对于发射源的运动距离、速度,却都是相同的。
因此,给定的物体间的运动,对于任何参照系都是确定的,唯一地确定的,有它反映了运动的客观性或绝对性,此其一。其二,相对性原理决不是说,给定物体对任何(惯性)参照系的运动在描述上都是等价的。也就是说,运动学层次上相对性原理不成立:位移、运动速度对彼此相对作匀速直线运动的不同参照系是截然不同的。
但狭义相对论的“相对性原理”却主张“一切惯性系对于物理现象的描述是平权的”,据此从车厢和从地面对于粒子运动的描述(OA、u与OA′、V)就应是相同的——这显然是不符合事实的,是错误的。在此错误的基础上,相对论进一步误认为 t=t′=O时刻从发射源O发出的光,在车箱中的OA路径和在地面上的OA′路径有相同的速度C——此即所谓的“光速不变原理”,并由此导出所谓的洛仑兹变换和相对论时空关系,它的“深奥”难懂,也就不足为奇了。其间故弄玄虚使用了一系列错误的方法和含混的概念,把概念、观念搞混,相对论的“卓有成效”其实都出自牵强附会的圆说。例如,质速关系是不真实的,它其实是对电场力F=qE或其作功A=qU·关系错误认识的产物。
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