电梯思想实验,证伪等效原理、广义相对性原理、广义相对论。 原创作者 马天平 (新郑市) ( 2013-10-10) 摘要:根据加速电梯内部的铅球受到的加速度和惯性力不为零,静止电梯内部的铅球受到的加速度和惯性力为零,来说明加速系不可以作为"静止"参照系来考察静止电梯内部的铅球的力学规律;根据自由落体电梯作为"静止的"参照系不能预测惯性系内部的力学现象。说明真实的加速度没有相对性、参照系不平权、等效原理不成立、广义相对性原理不成立、广义相对论不成立。 (根据2013-05-03 的文章"证伪等效原理、广义相对性原理、广义相对论( 2013-05-03 )"改编、 根据2013-05-03 的文章"三、太空船思想实验,证明广义相对性原理不成立,广义相对论不成立。"改编、 根据2013-05-08 的文章"电梯思想实验,证伪广义相对性原理。"改编、 根据2013-05-08 的文章"太空船思想实验,证明广义相对性原理不成立,广义相对论不成立。"改编。) 关键词:静止 参照系 加速度 重力 等效原理 广义相对性原理 广义相对论
根据等效原理,一个均匀引力场等效于加速系中的惯性力场;引力场中自由下落的参考系是一个惯性系;等效原理使惯性系和非惯性系(相对惯性系加速的参照系)完全平等起来。 根据相对性原理、广义相对性原理,物理定律在一切参考系中都具有相同的形式,参照系平权、没有优越参照系。 根据爱因斯坦《广义相对论的基础》, " 设K是一个伽利略参照系,它是这样的一种参照系,相对于它(至少在所考查的四维区域内),有一个同别的物体离得足够远的物体在作匀速直线运动。设K'是第二个坐标系,它相对于K作均匀加速的平移运动。因此,一个离开别的物体足够远的物体,相对于K'该有一加速运动,而其加速度及其加速度的方向都同这一物体的物质组成和物理状态无关。 一位对K'相对静止的观察者能否由此得出结论,说他是在一个"真正的"加速参照系之中呢?回答是否定的;因为相对于K'自由运动的物体的上述性状可以用下面的方式作同样恰当的解释。参照系K'不是加速的;可是在所讨论的时间-空间领域里有一个引力场在支配着,它使物体得到了相对于K'的加速运动。 这种观点之所以成为可能,是因为经验告诉我们,存在一种力场(即引力场),它具有给一切物体以同样的加速度那样一种值得注意的性质。物体相对于K'的力学性状,同在那些被我们习惯上当作"静止的"或者当作"特许的"参照系中所经验到的物体的力学性状,都是一样的;因此,从物理学的立场看来,就很容易承认,K和K'这两参照系都有同样的权利可被看作是"静止的",也就是说,作为对现象的物理描述的参照系,它们有同等的权利。"
那么,自由空间、平直时空中,伽利略惯性系K与匀加速参照系K'是否都有同样的权利可被看作是"静止的"? 参照系平权吗?等效原理是否可以在相互做加速运动的参考系中成立?
图1-2、电梯思想实验。(图片部分内容来源于网络,经过改编可以用于否定广义相对论)。
如图1-2、电梯思想实验,假设在伽利略空间、自由空间中,电梯K静止(作为惯性系K),电梯K加速度a=0 、重力加速度g=0;自由空间中的加速电梯K'(作为加速系K')的加速度a= - g≠0;电梯K和电梯K'内部分别有铅球和观测者。
当电梯K.中的实验者释放质量为m的铅球时,将发现铅球加速度为零、惯性力F=0,重力G=0; 当电梯K'中的实验者释放质量为m的铅球时,将发现铅球加速度为-a=g、具有惯性质量mI 、铅球受到惯性力F= - mIa= mIg ,铅球受到"重力"为 G= mIg 。
电梯K'中的实验者通过观察运动规律、或者使用弹簧秤,就可以知道铅球的惯性力或者"重力"的存在。 电梯K中的实验者通过观察运动规律、或者使用弹簧秤,将发现K内部铅球的惯性力、"重力"为零。
按照相对性原理、广义相对性原理、等效原理,可以认为电梯K'是静止的,也可以认为电梯K是静止的。
如图1-3、加速电梯K'作为静止参照系。 如果认为电梯K'是静止的,那么,电梯K在加速系K'中是加速系、电梯K具有(相对)加速度(加速度为-a=g)。 因此,加速系K'认为惯性系K是加速系,因此K'认为K系内部的铅球将受到惯性力不为零、或者"重力"不为零。
然而,根据前提条件"自由空间中,电梯K静止",电梯K内部的铅球相对K的加速度为零、惯性力为零,重力为零 。 因此产生矛盾。
所以,参照系的加速度没有相对性、加速系K'不可以作为静止参照系; (广义相对论)在"静止的"参照系K'中(根据相对论)不能预测电梯K内部的力学过程、在"静止的"参照系K'中(根据相对论)不能预测电梯K内部铅球 "自由落体"过程中相对于电梯K产生的位置变化, 说明参照系K'不能作为惯性系(消除引力项的局域惯性系),说明等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立; 加速系K'不可以作为静止参照系、电梯K不可以作为加速系、真实的的加速度没有相对性,使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立; 相对加速系(即静止电梯K)内部没有等价的重力场,使加速度与引力场不等效,使广义相对性原理与等效原理矛盾、使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立。
图1-3、加速电梯K'作为静止参照系(图片部分内容来源于网络,经过改编可以用于否定广义相对论)。
结论: (真实的)加速系不可以作为静止参照系、真实的加速度没有相对性、惯性系与加速系不平权、广义相对性原理与等效原理矛盾、等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立,广义相对论不成立。 爱因斯坦《广义相对论的基础》(K和K'这两参照系都有同样的权利可被看作是"静止的",也就是说,作为对现象的物理描述的参照系,它们有同等的权利。)不成立,使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立,广义相对论不成立。
二、 假设(无引力空间)自由空间中的电梯A处于静止,遥远的地方有一个电梯B在星球引力场中自由落体,电梯内部分别有铅球(质点m)。 图1-4(自由空间静止电梯A作为静止的参考系) 在图1-4中,以电梯A作为静止的参考系,可以预测引力场中自由落体的电梯B内部发生的力学过程。等效原理表面上成立。
但是,如果按照相对性原理、广义相对性原理、等效原理,可以认为电梯A是静止的,也可以认为电梯B是静止的,那么,以引力场中自由落体的电梯B作为"静止的"参考系,可以预测自由空间静止电梯A内部发生的力学过程吗?电梯B可以作为"静止的"参考系吗? 图1-5(引力场中自由落体的电梯B作为"静止的"参考系) 如图1-5,以引力场中自由落体的电梯B作为"静止的"参考系, 如果认为引力场中自由落体的电梯B是"静止的",那么,在电梯B参考系中,电梯A就是加速系、电梯A具有(相对)加速度(加速度为a= -g)。 因此在电梯B参考系中,认为电梯A内部的铅球(质点m)将受到惯性力不为零、或者"重力"不为零。
然而,根据前提条件"自由空间中的电梯A处于静止",电梯A内部的铅球相对电梯A的加速度为零、惯性力为零,重力为零 。 因此产生矛盾;在"静止的"电梯B参照系中,无法使用相对论的洛伦兹变换来预测电梯A内部铅球的力学过程、规律,使等效原理不成立。
所以,参照系的加速度没有相对性、局域惯性系与加速系不平权、电梯B不可以作为"静止的"参考系; (广义相对论)在"静止的" 电梯B参照系中(根据相对论)不能预测电梯A内部铅球的力学过程、在"静止的" 电梯B参照系中(根据相对论)不能预测电梯A内部铅球 "自由落体"过程中相对于电梯A产生的位置变化,说明引力场中自由落体的电梯B不是真实的惯性系,说明电梯B不能作为"静止的"参考系,说明等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立; 引力场中自由落体的电梯B不可以作为静止参照系、真实的的加速度没有相对性、局域惯性系与加速系不平权,使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立; 相对加速系(即静止电梯A)内部没有等价的重力场,使加速度与引力场不等效,使广义相对性原理与等效原理矛盾、使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立、广义相对论不成立。
结论: (真实的)加速系不可以作为静止参照系、真实的加速度没有相对性、惯性系与加速系(或者局域惯性系)不平权、广义相对性原理与等效原理矛盾、等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立,广义相对论不成立。 爱因斯坦《广义相对论的基础》(K和K'这两参照系都有同样的权利可被看作是"静止的",也就是说,作为对现象的物理描述的参照系,它们有同等的权利。)不成立,使等效原理不成立、广义相对性原理不成立、相对性原理不成立,广义相对论不成立。 |