物理學(xué)論文-談廣義相對(duì)性原理.doc

物理學(xué)論文-談廣義相對(duì)性原理如果認(rèn)為地球上的自由落體系可以推廣到太陽(yáng)上，地球可以劃分為太陽(yáng)的自由落體系里嗎，在地球上受到太陽(yáng)引力的物體，在地球看來(lái)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(lái)是一個(gè)非慣性系。）飛船里的人又感到有了“重量與引力場(chǎng)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(kāi)的任何東西也不會(huì)往下落。如果飛船又開(kāi)動(dòng)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(lái)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(shí)發(fā)生的一樣。假定飛船里的乘客完cuan聽(tīng)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(wú)法區(qū)分飛船是靜止在地面或是在沒(méi)有任何引力的空間做加速飛行。以上說(shuō)的現(xiàn)象，其實(shí)也是物體受力在做加速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象與物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到慣性力的現(xiàn)象（或者說(shuō)參照系受到力看到不受力的物體做加速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象）。兩種現(xiàn)象是等效的。我們無(wú)法確定物體是受力在做加速運(yùn)動(dòng)或受到慣性力加速運(yùn)動(dòng)（或者說(shuō)參照系受到力看到物體做加速運(yùn)動(dòng)）.我們不能用實(shí)驗(yàn)證明一個(gè)物體是受力在做加速運(yùn)動(dòng)或是物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)受到慣性力（或者說(shuō)參照系受到力看到靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體做加速運(yùn)動(dòng)）。我們無(wú)法確定一個(gè)物體是在做變速運(yùn)動(dòng)或是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止。（廣義相對(duì)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(dòng)狀態(tài)分兩種：物體不受力時(shí)，保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；物體受力時(shí)，產(chǎn)生加速度，處于有加速度的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。地面與地面相靜止的參照系與相對(duì)于地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系，牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立，屬于慣性系。在相對(duì)于地面做變速運(yùn)動(dòng)的參照系中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立，屬于非慣性系。我們無(wú)法區(qū)分一個(gè)物體是受力做變速運(yùn)動(dòng)或是物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)受到慣性力。所以我們無(wú)法區(qū)分慣性系與非慣性系。對(duì)于一切參照系，物理規(guī)律都相同。我們把物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為兩類：一不受力處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)；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(dòng)狀態(tài)，或者處于受力產(chǎn)生加速度的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。那么其他物體或者與靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體相靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)；或者與處于加速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體相靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在慣性系中，物體不受外力時(shí)具有（與慣性系）保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)；在非慣性系中，物體不受外力時(shí)具有（與非慣性系）保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)的物體在非慣性系看來(lái)就是都在做加速運(yùn)動(dòng)；與非慣性系保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體在慣性系看來(lái)就是都在做加速運(yùn)動(dòng)。飛船里的乘客無(wú)法區(qū)分飛船是靜止在地面或是在沒(méi)有任何引力的空間做加速飛行。就是說(shuō)，飛船里的乘客無(wú)法區(qū)分自己是處于引力場(chǎng)中還是加速系中，自己是受力在做加速運(yùn)動(dòng)還是自己是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)受到慣性力。相對(duì)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(dòng)。我們無(wú)法確定自己是處于靜止系中或勻速直線運(yùn)動(dòng)系中。靜止系中現(xiàn)象與勻速直線運(yùn)動(dòng)系中現(xiàn)象一樣。根據(jù)等效原理，引力場(chǎng)可以用非慣性來(lái)消除，例如在引力場(chǎng)中自由降落的參考系中就消除了引力，在這個(gè)自由落體系中，慣性定律很好地成立，一個(gè)不受外力作用的物體將保持其原有運(yùn)動(dòng)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(duì)論的形式。對(duì)于一切參照系，物理規(guī)律都相同。廣義相對(duì)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(dòng)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(duì)于參照系s1具有某一速度，s1相對(duì)于s有一速度值，屬于速度合成定律，屬于運(yùn)動(dòng)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(dòng)，屬于運(yùn)動(dòng)的合成。物體的平拋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象可以看成大船上的自由落體運(yùn)動(dòng)，大船勻速直線運(yùn)動(dòng)（路面上的觀察者)的現(xiàn)象。這是因?yàn)榇蟠倪\(yùn)動(dòng)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響，與大船靜止時(shí)一樣。物體的平拋運(yùn)動(dòng)，在物體看來(lái)物體的勻速直線運(yùn)動(dòng)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)沒(méi)影響；反過(guò)來(lái)，自由落體運(yùn)動(dòng)不影響勻速直線運(yùn)動(dòng)。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(dòng)對(duì)物體的受力加速運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有影響，反過(guò)來(lái)，物體的受力加速運(yùn)動(dòng)對(duì)物體的勻速直線運(yùn)動(dòng)有影響嗎？我認(rèn)為不影響。物體的水平方向加速運(yùn)動(dòng)與向上（下）的勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)不受影響嗎？我們知道，在車廂里的桌面上放一個(gè)小球（火車勻速直線運(yùn)動(dòng)）。相對(duì)于車廂參照系來(lái)說(shuō)，小球保持靜止。小球所受合外力為零，現(xiàn)在設(shè)想車廂開(kāi)始向右做加速運(yùn)動(dòng)，在車廂里觀測(cè)，小球?qū)⑾蜃笞黾铀龠\(yùn)動(dòng)，而小球并沒(méi)有受到其他物體的作用力。那么車廂做加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)其中的勻速直線運(yùn)動(dòng)沒(méi)影響嗎？而課本85頁(yè)（高中一冊(cè)）提出，如果水平加速移動(dòng)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(dòng)了。蠟塊沿著曲線運(yùn)動(dòng)。我們知道相對(duì)性原理，那么相對(duì)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(dòng)呢？原來(lái)，大船勻速直線運(yùn)動(dòng)中相對(duì)于大船靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體與大船靜止時(shí)與大船相靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體是不一樣的。大船勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)看來(lái)：在大船靜止時(shí)，與大船相靜止的物體，是向后運(yùn)動(dòng)的；而與此時(shí)大船相靜止的物體，與大船一起運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(dòng)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(dòng)時(shí)看到的與大船靜止時(shí)相靜止的物體現(xiàn)象性質(zhì)一樣。一個(gè)是向后做加速運(yùn)動(dòng)（不受力），不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律；一個(gè)是向后做勻速直線運(yùn)動(dòng)（原來(lái)相對(duì)靜止的），不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律（原來(lái)相對(duì)靜止的物體變?yōu)橄鄬?duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)了，與慣性不符）。(此處明白？）（原來(lái)相靜止的物體相靜止，原來(lái)相勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體相勻速直線運(yùn)動(dòng)；原來(lái)相靜止的物體不會(huì)變?yōu)橄鄤蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，原來(lái)相勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體不會(huì)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(dòng)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(dòng)時(shí)看到的與大船此時(shí)相靜止的物體現(xiàn)象性質(zhì)一樣。大船靜止時(shí)，與大船相靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律；大船做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，與此時(shí)大船相靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)；與大船相靜止，就