物理學(xué)論文-談廣義相對性原理.doc

物理學(xué)論文-談廣義相對性原理如果認(rèn)為地球上的自由落體系可以推廣到太陽上，地球可以劃分為太陽的自由落體系里嗎，在地球上受到太陽引力的物體，在地球看來慣性定律成立的很好。地球就是很好的慣性系。（就算地球本來是一個非慣性系。）飛船里的人又感到有了“重量與引力場中人受到引力一樣嗎？假如這里脫離了任何天體的引力，飛船在靠慣性飛行。那么飛船里的人和一切物體都處于失重狀態(tài)，可以飄在空中，從手里松開的任何東西也不會往下落。如果飛船又開動了火箭，以一定的加速度向前飛行，那么飛船里的人又感到有了重量，原來在空中漂浮的東西又紛紛加速下落。如果飛船的加速度等于g=9.8米/秒2，那么這些現(xiàn)象就跟飛船停在地面時發(fā)生的一樣。假定飛船里的乘客完cuan聽不到飛船的火箭工作的聲音，他又看不到飛船外的任何物體，他就無法區(qū)分飛船是靜止在地面或是在沒有任何引力的空間做加速飛行。以上說的現(xiàn)象，其實(shí)也是物體受力在做加速運(yùn)動的現(xiàn)象與物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)受到慣性力的現(xiàn)象（或者說參照系受到力看到不受力的物體做加速運(yùn)動的現(xiàn)象）。兩種現(xiàn)象是等效的。我們無法確定物體是受力在做加速運(yùn)動或受到慣性力加速運(yùn)動（或者說參照系受到力看到物體做加速運(yùn)動）.我們不能用實(shí)驗(yàn)證明一個物體是受力在做加速運(yùn)動或是物體靜止或勻速直線運(yùn)動受到慣性力（或者說參照系受到力看到靜止或勻速直線運(yùn)動的物體做加速運(yùn)動）。我們無法確定一個物體是在做變速運(yùn)動或是在做勻速直線運(yùn)動或靜止。（廣義相對性原理）慣性系是指慣性定律在其中成立的參照系。物體的運(yùn)動狀態(tài)分兩種：物體不受力時，保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；物體受力時，產(chǎn)生加速度，處于有加速度的運(yùn)動狀態(tài)。地面與地面相靜止的參照系與相對于地面做勻速直線運(yùn)動的參照系，牛頓運(yùn)動定律成立，屬于慣性系。在相對于地面做變速運(yùn)動的參照系中，牛頓運(yùn)動定律不成立，屬于非慣性系。我們無法區(qū)分一個物體是受力做變速運(yùn)動或是物體靜止或勻速直線運(yùn)動受到慣性力。所以我們無法區(qū)分慣性系與非慣性系。對于一切參照系，物理規(guī)律都相同。我們把物體運(yùn)動狀態(tài)分為兩類：一不受力處于靜止或勻速直線運(yùn)動；另一類受力產(chǎn)生加速度。那么其他物體或者處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，或者處于受力產(chǎn)生加速度的運(yùn)動狀態(tài)。那么其他物體或者與靜止或勻速直線運(yùn)動的物體相靜止或勻速直線運(yùn)動；或者與處于加速度運(yùn)動狀態(tài)的物體相靜止或做勻速直線運(yùn)動。在慣性系中，物體不受外力時具有（與慣性系）保持靜止或勻速直線運(yùn)動的性質(zhì)；在非慣性系中，物體不受外力時具有（與非慣性系）保持靜止或勻速直線運(yùn)動的性質(zhì)(例如自由落體系，與非慣性系具有相同加速度的物體不受力）。與慣性系保持靜止或勻速直線運(yùn)動的物體在非慣性系看來就是都在做加速運(yùn)動；與非慣性系保持靜止或勻速直線運(yùn)動的物體在慣性系看來就是都在做加速運(yùn)動。飛船里的乘客無法區(qū)分飛船是靜止在地面或是在沒有任何引力的空間做加速飛行。就是說，飛船里的乘客無法區(qū)分自己是處于引力場中還是加速系中，自己是受力在做加速運(yùn)動還是自己是靜止或勻速直線運(yùn)動受到慣性力。相對性原理我們不能用實(shí)驗(yàn)證明物體是靜止或勻速直線運(yùn)動。我們無法確定自己是處于靜止系中或勻速直線運(yùn)動系中。靜止系中現(xiàn)象與勻速直線運(yùn)動系中現(xiàn)象一樣。根據(jù)等效原理，引力場可以用非慣性來消除，例如在引力場中自由降落的參考系中就消除了引力，在這個自由落體系中，慣性定律很好地成立，一個不受外力作用的物體將保持其原有運(yùn)動狀態(tài)，這一參考系實(shí)在是很好的慣性系，其中物理規(guī)律具有狹義相對論的形式。對于一切參照系，物理規(guī)律都相同。廣義相對性原理。我們知道慣性系與非慣性系是不同的，那么這句話我們是如何理解的？運(yùn)動的合成分兩種：從勻速飛行的飛機(jī)上向地面空頭物資，飛機(jī)上的人以飛機(jī)做參照系，看到投下的物體是沿直線豎直下落的，地面上的人以地面做參照系，看到物體是沿曲線下落的。以上是物體相對于參照系s1具有某一速度，s1相對于s有一速度值，屬于速度合成定律，屬于運(yùn)動的合成；飛機(jī)勻速向上飛行，方向與水平方向成30度角。這屬于物體的合運(yùn)動，屬于運(yùn)動的合成。物體的平拋運(yùn)動現(xiàn)象可以看成大船上的自由落體運(yùn)動，大船勻速直線運(yùn)動（路面上的觀察者)的現(xiàn)象。這是因?yàn)榇蟠倪\(yùn)動對自由落體運(yùn)動沒有影響，與大船靜止時一樣。物體的平拋運(yùn)動，在物體看來物體的勻速直線運(yùn)動對自由落體運(yùn)動沒影響；反過來，自由落體運(yùn)動不影響勻速直線運(yùn)動。這是因?yàn)槲矬w慣性各向的同等性（是否？）物體的勻速直線運(yùn)動對物體的受力加速運(yùn)動并沒有影響，反過來，物體的受力加速運(yùn)動對物體的勻速直線運(yùn)動有影響嗎？我認(rèn)為不影響。物體的水平方向加速運(yùn)動與向上（下）的勻速直線運(yùn)動，也能在速度合成定律中看到這一現(xiàn)象嗎？能在加速系中看到勻速直線運(yùn)動不受影響嗎？我們知道，在車廂里的桌面上放一個小球（火車勻速直線運(yùn)動）。相對于車廂參照系來說，小球保持靜止。小球所受合外力為零，現(xiàn)在設(shè)想車廂開始向右做加速運(yùn)動，在車廂里觀測，小球?qū)⑾蜃笞黾铀龠\(yùn)動，而小球并沒有受到其他物體的作用力。那么車廂做加速運(yùn)動，對其中的勻速直線運(yùn)動沒影響嗎？而課本85頁（高中一冊）提出，如果水平加速移動玻璃管，由于水平分速度矢量不再是恒定的，合速度矢量也不在是恒定的，蠟塊就不能做直線運(yùn)動了。蠟塊沿著曲線運(yùn)動。我們知道相對性原理，那么相對性原理為什么成立呢？為什么看不到水滴滴在罐子的外面呢？水滴為什么不向后運(yùn)動呢？原來，大船勻速直線運(yùn)動中相對于大船靜止或勻速直線運(yùn)動的物體與大船靜止時與大船相靜止或勻速直線運(yùn)動的物體是不一樣的。大船勻速直線運(yùn)動時看來：在大船靜止時，與大船相靜止的物體，是向后運(yùn)動的；而與此時大船相靜止的物體，與大船一起運(yùn)動，與大船相靜止，在大船中的觀察者看到的現(xiàn)象與大船靜止時現(xiàn)象一樣。以上在車廂加速系中(非慣性系），我們看到的是與勻速直線運(yùn)動的車廂相靜止的物體（小球）的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象與大船勻速直線運(yùn)動時看到的與大船靜止時相靜止的物體現(xiàn)象性質(zhì)一樣。一個是向后做加速運(yùn)動（不受力），不符合牛頓運(yùn)動定律；一個是向后做勻速直線運(yùn)動（原來相對靜止的），不符合牛頓運(yùn)動定律（原來相對靜止的物體變?yōu)橄鄬蛩僦本€運(yùn)動了，與慣性不符）。(此處明白？）（原來相靜止的物體相靜止，原來相勻速直線運(yùn)動的物體相勻速直線運(yùn)動；原來相靜止的物體不會變?yōu)橄鄤蛩僦本€運(yùn)動，原來相勻速直線運(yùn)動的物體不會變?yōu)橄囔o止。-這是慣性）而另一種情形是與向右加速運(yùn)動的車廂相靜止的物體的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與大船勻速直線運(yùn)動時看到的與大船此時相靜止的物體現(xiàn)象性質(zhì)一樣。大船靜止時，與大船相靜止或勻速直線運(yùn)動的物體具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動的性質(zhì)，符合牛頓運(yùn)動定律；大船做勻速直線運(yùn)動時，與此時大船相靜止或做勻速直線運(yùn)動的物體具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動的性質(zhì)；與大船相靜止，就