|
坚持物理规律的参考系变换(洛仑兹变换)不变性,已成为理论物理研究的一种基本信念,这种信念的建立与相对论的产生有关,并在后续物理研究中得到巩固和加强。 坚持物理规律参考系变换不变性,据说源于对相对性原理的信任。许多人想当然地认为,物理定律具备参考系变换不变性是相对性原理所要求的。鉴于对电磁理论正确性的相信以及对相对性原理的信任,由于电磁理论具有洛仑兹变换不变性而不具备伽利略变换不变性,由此人们认为洛仑兹变换是正确的而伽利略变换是错误的,并用洛仑兹变换取代伽利略变换改造了牛顿理论,形成了相对论。 但这种不变性真的是相对性的原理的必然要求吗?似乎没有人深 究过! 相对性原理最初来源于伽利略对物理规律与运动关系的分析和考察(当初他还没有明确地提出叫相对性原理),他以大量生动形象的实例说明,不管平台(伽利略船)是静止还是(匀速)运动,各种现象都表明,在其中的物理规律是相同的。这一观点,为后来的实践不断检验和证实。比如,地面实验室中获得的某项实验结果,人们相信在运动的火车上也会得到相同的结果,甚至相信在地球外也能得到相同的实验结果。将这一观点进一步概括就是:物理规律在任意惯性系中处处相同。这就是相对性原理。但请注意,这里根本未涉及到参考系的变换问题,也没有明显的事实表明,一个参考系里的物理规律,变换到另一参考系时仍然完全相同。以伽利略船为例,伽利略论述说:不管船是否在运动,船上的人不会觉得物理现象有何不同。人跳的远近不会有差异,苍蝇不会比平时飞得快或慢,也不觉得鱼儿在水中游得比平时费力或省劲。这就是相对性原理。但是,如果是换到另一参考系来观察,则很容易发现船动和不动时,人跳的远近已不同,苍蝇和鱼儿的速度也明显不同。从伽利略的论证中可以看出,根本看不出相对性原理支持物理规律参考系变换不变性成立的任何证据。 如果坚持认为物理规律具有参考系(洛仑兹)变换不变性是正确的,则请回答如下4个问题: 1、 坚持变换不变性的理由何在? 2、 如果认为是出自于相对性原理,请向我们展示一下从相对性原理到参考系变换不变性的逻辑关系! 3、 请说明有哪些事实支持将参考系变换不变性上升为一种理念。 4、 请对已有物理规律进行一下清理,看哪些物理规律(如电磁理论、引力理论、能量守恒定律、热力学理论、声学理论等)已具有洛仑兹变换不变性?哪些还不具备洛仑兹变换不变性?对不具备的应如何处理?为什么? 黄德民 |