狭义相对论理论基础研究`.pdfVIP

狭义相对论理论基础研究 田清聚 （水利部海委引滦工程管理局 邮编 064309） E-mail tqj1960@163.com 摘要：对惯性系的物理意义提出新的解释，明确了时钟时间T和粒子时间t的概念，提出微观 粒子静止坐标常数x0存在假说，并给出了力F的相对论表述。 关键词：惯性系 粒子时间t 时钟时间T 静止x0 相对论力F 1.引言 狭义相对论理论建立在两条基本原理之上，即相对性原理和光速不变原理，理论的正确 性已被大量事实所验证。然而相对论常遭指责，说它未加论证就把光的传播放在理论的中心 地位，以光的传播定律作为时间概念的基础。实际上理论的形成过程缺乏普遍性逻辑基础， 这确实是相对论理论存在的问题之一。认真分析就会发现，问题的存在是因为作为理论基础 的惯性系概念物理意义不明确，从而造成时间概念的模糊。后面的讨论试图解决这一问题， 进而使洛仑兹变换建立在普遍的物理意义之上，并给出时间参数明确的定义。 2．惯性系的物理意义 为了确定时空中事件发生的位置和时间，物理学引进了参照系概念，所谓惯性系是这样 的一些参照系，参照这类坐标系便可将力学定律表示成最简单的形式。如果k是惯性系，则 相对于k作匀速平动的其它坐标系k ＇也是惯性系，自然界定律对于所有惯性系都是一致的。 通常可以这样想象惯性系k ，整个三维空间借助于刚体作测度完全坐标化，且在整个空 间布满相对于k静止的时钟，在这样的空间内随意指定一点作为笛卡儿坐标的原点（意即确 定观察者位置），那么，在慣性系k 中发生的任一事件，就可用笛卡儿坐标x和时间t与之对 应。显然，惯性系仅是为了研究事件的需要人为建立的装置，它只是事件发生时描述和记录 事件的背景工具，不参与和影响事件的发生过程，而且爱因斯坦狭义相对论理论中惯性系k 内布满的时钟要用光的传播来校准也有明显的人为痕迹。事实上，由量子物理学的研究知道， 微观粒子具有波粒二象性，粒子波动性质是一个简单的实验事实，量子物理学理论给出的不 受任何外力情况下微观粒子的运动图景和自由粒子在时空中的不确定性性质，容易使人们探 究如下问题，微观世界中和自由粒子联系着的德布罗意波与宏观世界中和惯性运动粒子相连 1 的惯性系这两个概念之间有否深刻的内在联系。实际上经过缜密的思考能够指出：自然界每 一个作惯性运动的微观粒子，其表现都等价于一个惯性系，惯性系是自然界的客观存在。 设想电子k在静止状态，静止质量为E0 ，动量p为零，由德布罗意关系： E h ν λ h p ， 和量子物理学的研究知道，电子k可表示为波函数： ⎛ x ⎞ − 2 πν i ⎜ t − ⎟ ψ Ae ⎝ λν ⎠ 由于电子k 的能量E和动量p参数值确定不变，则按波函数的玻恩解释，电子k 的位置不 确定，在整个空间任何一点找到粒子的几率相等，也就是说可以这样认为，在空间任何一点 E 0 h 都有一个频率为 h = v 的振子记录着时间。又因为静止的电子k动量p=0 ，则波长 p = λ 为∞,所以整个空间的所有振子相位相同，