愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論建立于1905年,由于愛(ài)因斯坦在狹義相對(duì)論中沒(méi)有考慮對(duì)稱性破缺,從而導(dǎo)致狹義相對(duì)論缺少了引力理論,這是愛(ài)因斯坦的一個(gè)重大失誤。《相對(duì)論研究系列:相對(duì)論探疑》論述由于這一失誤給相對(duì)論帶來(lái)的問(wèn)題以及針對(duì)這些問(wèn)題提出的解決方案。作者蔡立還對(duì)相對(duì)論的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。引入對(duì)稱性破缺的思想,對(duì)狹義相對(duì)論的基本原理進(jìn)行修改。
《相對(duì)論研究系列:相對(duì)論探疑》可供力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)和宇宙學(xué)等專業(yè)的大學(xué)生、研究生和科研人員參考,也可供所有具有大學(xué)本科知識(shí)水平、對(duì)愛(ài)因斯坦相對(duì)論感興趣的讀者閱讀。
愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論建立于1905年,由于愛(ài)因斯坦在狹義相對(duì)論中沒(méi)有考慮對(duì)稱性破缺,從而導(dǎo)致狹義相對(duì)論缺少了引力理論,這是愛(ài)因斯坦的一個(gè)重大失誤。本書論述由于這一失誤給相對(duì)論帶來(lái)的問(wèn)題以及針對(duì)這些問(wèn)題提出的解決方案。作者還對(duì)相對(duì)論的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
第一篇 狹義相對(duì)論探疑
第1章 牛頓力學(xué)概述
第2章 狹義相對(duì)論建立前物理學(xué)出現(xiàn)的一些問(wèn)題
第3章 狹義相對(duì)論的建立
第4章 狹義相對(duì)論悖論產(chǎn)生的原因
第5章 對(duì)狹義相對(duì)性原理的重新考察以及愛(ài)因斯坦的一個(gè)重大失誤
第6章 從公理化的角度對(duì)比牛頓力學(xué)與狹義相對(duì)論
第7章 愛(ài)因斯坦的一個(gè)重大失誤給廣義相對(duì)論和統(tǒng)一場(chǎng)論帶來(lái)了問(wèn)題
第8章 修改狹義相對(duì)性原理必將導(dǎo)致一個(gè)新的相對(duì)論理論的建立
第9章 狹義相對(duì)論修改前后基本概念和基本定律的對(duì)比
……
3.5狹義相對(duì)論存在的一些問(wèn)題
用現(xiàn)在的觀點(diǎn)看,愛(ài)因斯坦100多年前建立的狹義相對(duì)論存在以下問(wèn)題。
(1)狹義相對(duì)論中缺少引力理論。
牛頓力學(xué)和狹義相對(duì)論都是慣性參考系的理論,兩者的主要區(qū)別在于:在牛頓力學(xué)里把質(zhì)量看做常數(shù),牛頓理論只能用于低速;在狹義相對(duì)論中對(duì)質(zhì)量公式進(jìn)行了修正,因此,狹義相對(duì)論實(shí)際上是牛頓力學(xué)在高速時(shí)的推廣。牛頓力學(xué)包括兩部分內(nèi)容:牛頓運(yùn)動(dòng)理論和牛頓引力理論。從邏輯上看,狹義相對(duì)論也應(yīng)由兩部分組成:狹義相對(duì)論的運(yùn)動(dòng)理論和狹義相對(duì)論的引力理論。然而遺憾的是愛(ài)因斯坦在建立狹義相對(duì)論時(shí),只把牛頓運(yùn)動(dòng)理論推廣到狹義相對(duì)論,卻沒(méi)有建立狹義相對(duì)論的引力理論。這表明愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論是一個(gè)不完善的理論,其中缺少一個(gè)重要的組成部分——引力理論。在本書后面我們將論證,沒(méi)有引力理論是愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的一大缺陷,狹義相對(duì)論出現(xiàn)的許多問(wèn)題都與這一缺陷有關(guān)。
在1905~1907年間,愛(ài)因斯坦曾試圖在狹義相對(duì)論中建立一個(gè)引力方程,然而幾經(jīng)努力未能成功。這一原因的造成與下面這個(gè)問(wèn)題有關(guān)。
(2)引力方程與狹義相對(duì)性原理的矛盾。
在狹義相對(duì)論中,愛(ài)因斯坦把力學(xué)定律和電磁定律都寫成洛倫茲協(xié)變的形式。狹義相對(duì)論建立后,愛(ài)因斯坦曾試圖把牛頓萬(wàn)有引力定律推廣至狹義相對(duì)論,但是,他卻無(wú)法把引力定律寫成洛倫茲協(xié)變的形式。事實(shí)上,愛(ài)因斯坦之后,許多人都曾做過(guò)嘗試,然而,沒(méi)有人能夠在狹義相對(duì)論中給出一個(gè)滿足洛倫茲變換的引力方程。為什么出現(xiàn)這種情況呢?后面我們會(huì)對(duì)此作出解釋。
由于上述原因,愛(ài)因斯坦放棄了在狹義相對(duì)論中建立引力理論的想法,從1907年開始轉(zhuǎn)向廣義相對(duì)論的研究,愛(ài)因斯坦提出了引力幾何化的思想,把引力問(wèn)題變成幾何問(wèn)題,在黎曼時(shí)空中建立了廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論建立后愛(ài)因斯坦曾自豪地說(shuō):“狹義相對(duì)論如果我不發(fā)現(xiàn),5年之內(nèi)就會(huì)有人發(fā)現(xiàn),廣義相對(duì)論如果我不發(fā)現(xiàn),50年之內(nèi)不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。”愛(ài)因斯坦認(rèn)為,通過(guò)引力幾何化可以回避在狹義相對(duì)論中建立引力理論所面臨的一些困難。
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