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淺談廣義相對(duì)性原理
關(guān)鍵字:同時(shí) 質(zhì)量 慣性 電量
同時(shí)的相對(duì)性與時(shí)間的相對(duì)性
相對(duì)論以前,分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。時(shí)間的相對(duì)性中,(如果把勻速直線運(yùn)動(dòng)的觀察者看到的路線當(dāng)作合運(yùn)動(dòng))分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)不是同時(shí)到達(dá)終點(diǎn),這是由于同時(shí)的相對(duì)性決定的。同時(shí)的相對(duì)性的成立決定了兩者不能同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)。
假設(shè)在一節(jié)很長(zhǎng)的車廂兩端各放一只表a和b.在車廂的中點(diǎn)o有一光源,發(fā)出一個(gè)閃光,如果這閃光同時(shí)到達(dá)兩表時(shí),兩表指出的時(shí)刻相同,這兩只表就互相對(duì)準(zhǔn)了。這是車廂中觀察者得出的結(jié)論,如果車廂是以速度v相對(duì)于路基勻速運(yùn)動(dòng),那么站在路基上的人看來(lái),情形就不同了,在光信號(hào)傳播的過(guò)程中,表a向前移動(dòng)了一段距離離原來(lái)發(fā)生閃光的地點(diǎn)遠(yuǎn)了,光信號(hào)通過(guò)了比半個(gè)車廂長(zhǎng)的路程才到達(dá)表a;同時(shí),表b也向前移動(dòng)了一段距離,離原來(lái)發(fā)生閃光的地點(diǎn)近了,光信號(hào)通過(guò)了比半個(gè)車廂短的路程就到達(dá)了表b。所以光信號(hào)選到達(dá)表b,后到達(dá)表a,(為什么呢?)按這個(gè)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)的兩只表并不同步。
在兩觀察者看來(lái),如果同時(shí)到達(dá)a,那么兩者用時(shí)相同;同理,如果同時(shí)到達(dá)b,那么兩者所用時(shí)相同;那么光信號(hào)同時(shí)到達(dá)a,b。
那么在路基上的人看來(lái),雖然光信號(hào)到a和b的距離不同,但不影響光信號(hào)的同時(shí)到達(dá)。(此時(shí)在路基上的人看來(lái)是不是同時(shí)到達(dá)ab還沒(méi)有得到證明,)
在時(shí)間的相對(duì)性中,我原以為對(duì)兩觀察者而言兩者同時(shí)到達(dá),卻不是。那么,時(shí)間的相對(duì)性公式是按那種情況的出的呢?那么就要看看公式的由來(lái),顯來(lái)是根據(jù)同時(shí)到達(dá)的出的。所畫(huà)的圖是不對(duì)的。
電量 質(zhì)量與慣性
質(zhì)量小的物體,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變,我們說(shuō)它的慣性小。質(zhì)量大的物體,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變,我們說(shuō)它的慣性大?梢(jiàn),質(zhì)量是物體慣性大小的量度。那么質(zhì)量是慣性大小的唯一量度嗎?
什么是質(zhì)量?通常說(shuō)質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少。但怎樣測(cè)量質(zhì)量的大小呢?這只能利用物質(zhì)的屬性。(這里的物質(zhì)包括電荷嗎?)牛頓認(rèn)為質(zhì)量是物體慣性大小的量度。這樣定義和測(cè)的質(zhì)量叫做慣性質(zhì)量。后來(lái)牛頓又發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,證明了萬(wàn)有引力也是物質(zhì)的一種屬性,(這里的物質(zhì)包括電荷嗎?)因此也可以根據(jù)萬(wàn)有引力的大小來(lái)衡量物質(zhì)的多少。這樣測(cè)得的質(zhì)量叫做引力質(zhì)量。慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量。在等效原理中,如果把飛船看作慣性系統(tǒng),那么人對(duì)飛船地板的壓力可以看作是人受到引力場(chǎng)的引力產(chǎn)生的,它的大小反映了人的引力質(zhì)量;而如果把飛船看作加速系統(tǒng),那么這個(gè)力的大小等于地板使人做加速運(yùn)動(dòng)的力,因而力的大小反映了人的慣性質(zhì)量。可見(jiàn),這兩個(gè)質(zhì)量是對(duì)同一現(xiàn)象的兩種不同的表述。
什么是電量?通常說(shuō)電量是指所含電荷的多少。如果認(rèn)為根據(jù)庫(kù)倫定律定義和測(cè)得的電量叫做庫(kù)倫力電量(或庫(kù)倫力電荷),那么是否還有慣性電荷呢?
牛頓第一定律告訴我們,物體如果沒(méi)有受到力的作用,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變。由此可以知道,如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變必定要有力作用在物體上。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),物體具有加速度,所以力是使物體產(chǎn)生的加速度的原因。
通常電荷與物質(zhì)是連在一起的。(電荷與物質(zhì)之間是什么力在連接呢?需要力嗎?) 例如:電子有質(zhì)量有電量(或電荷)。
我們把物體具有慣性推廣到電荷上。電荷有慣性,電子的電荷不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置,電荷的移動(dòng)需要力。電荷間存在相互作用,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。如果電荷沒(méi)有慣性,力不是使電荷產(chǎn)生加速度的原因,那么電荷間的相互吸引或相互排斥就不需要力。
真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力,跟它們所帶電荷量的乘積成正比,跟它們之間距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。我們把質(zhì)量是慣性大小的量度推廣到一切含有質(zhì)量的物體。通常電荷與質(zhì)量是一起的,在庫(kù)倫力中電荷產(chǎn)生力,受力時(shí),由于質(zhì)量是慣性大小的量度,產(chǎn)生的加速度與質(zhì)量有關(guān),力都受在質(zhì)量上。在庫(kù)倫力中電荷之間產(chǎn)生力,受力的應(yīng)是電荷,電荷對(duì)另一個(gè)電荷產(chǎn)生力的作用。
真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷間的相互作用力,跟它們所帶電荷量的乘積成正比,為什么?如果認(rèn)為電荷具有慣性,電量是電荷慣性大小的量度,那么電量大的電荷慣性大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變,所以在電荷間相互作用時(shí)產(chǎn)生力就大;電量小的電荷慣性小,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變,所以產(chǎn)生的力就小。
在根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)萬(wàn)有引力過(guò)程中,太陽(yáng)對(duì)行星的引力為行星所受的向心力,即F=mv2/r.當(dāng)?shù)贸鰎3/T2是個(gè)常量,所以太陽(yáng)對(duì)行星的引力,跟行星的質(zhì)量成正比。(高一物理105頁(yè))行星是受到力。產(chǎn)生力的物體對(duì)受到力的物體產(chǎn)生的力跟受到力的物體的質(zhì)量成正比。
如果產(chǎn)生力的物體對(duì)受到力的物體產(chǎn)生的力跟受到力的物體的質(zhì)量成正比,那么物體的加速度是否跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比?
萬(wàn)有引力定律:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。萬(wàn)有引力定律與庫(kù)倫定律如此相似,庫(kù)倫定律中是否隱含著一個(gè)牛二定律呢?
以上只是個(gè)人觀點(diǎn),無(wú)實(shí)驗(yàn)
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