第307章 广义相对论两大基本原理！（盟主加（2/2）

他认为：绝对的空间，其自身特性和任何事物无关，处处均匀，永不移动。

牛顿确实牛逼。

他认为绝对的空间就是最大最好的惯性参考系。

这非常符合人们的直觉。

空间无处不在，而且空间不可能运动。

这就是惯性系的定义啊。

这下问题解决了。

凡是相对于绝对空间静止或者匀速直线运动的参考系，它就是惯性参考系。

凡是相对于绝对空间做变速运动的参考系，它就是非惯性参考系。

这个定义让牛顿力学定律有了坚实的基础。

在惯性系中，他的理论是成立的。

那么在非惯性系中呢，牛顿也有妙招，吊的不行。

他引入了【惯性力】来弥补理论的缺陷。

这样自己的理论在非惯性系中，也是可以成立和使用的。

还是举个高铁的例子。

假设一个人在高铁座位的支架上放了一个小球。

如果高铁忽然提速，做加速运动，加速度是x。

那么这个人会立刻看到小球向后也做加速运动，加速度也是x。

但是按照牛顿的理论，小球并没有受到前后方向的力啊，为什么会改变运动状态呢？

牛顿定律在非惯性系中遇到了困难。

但是这难不倒牛顿，他假想出了惯性力这个东西。

小球之所以会运动，是因为受到了惯性力的作用。

其大小和火车的加速度，以及小球本身的质量有关。

所以才叫惯性力，因为惯性而产生的力。

虽然惯性力是一个假力，但它对物体的作用是真实的。

至此牛顿的力学体系完美无缺，可以解释世间的一切力学现象。

直到李奇维和爱因斯坦横空出世，发表了狭义相对论。

证明了绝对空间并不存在！

（具体请看前面的内容，再写一遍怕你们说我水文。）

牛顿关于绝对空间的定义是错误的。

时空本是一体，是相对的。

每个独立运动的物体，都有各自特有的时空。

但是狭义相对论否定了绝对空间后，它也遇到了和牛顿同样的难题。

没有了绝对空间，惯性系该怎么定义呢？

要知道，狭义相对论的第一条公理就是：在一切惯性参考系中，所有物理定律都是等价的。

现在李奇维否定了绝对空间的存在，那他就同样解释不了惯性系的问题了。

狭义相对论只能和牛顿力学定律一样，在惯性系中才是成立的。

而现实中是没有惯性系的。

任何地球上的物体都会受到万有引力的作用，从而产生一个加速度，成为变速运动。

惯性系不存在！

基于一个不存在的东西，推导出来的理论当然就会受到质疑。

这就是狭义相对论的第一个核心缺陷。

此外，根据狭义相对论，任何信息的传递速度不可能超过光速。

但是我们仔细研究万有引力公式就会发现，它并没有限制引力传播的速度。

f=gmm/r。里面并没有涉及到时间参数。

而且牛顿本人就是认为万有引力是瞬时传递的，远远大于光速。

这显然与狭义相对论不符合。

因此，万有引力定律需要改造。

这就是狭义相对论的第二个核心缺陷。

怎么解决呢？

真实历史上，爱因斯坦是从惯性力开始思考的。

首先他自问，引力到底是不是瞬时力？

他认为这不可能，因为不符合狭义相对论。

爱因斯坦对麦克斯韦方程组非常钟爱。

他认为引力的传递也是需要媒介的。

他把这种媒介称为“引力场”，就和电场一样。

既然有了引力场，那么物体所受的引力就等于质量乘以引力场强度。

把它和f=ma一对比，就会自然得到惯性质量和引力质量的比是一个常数。

后来，有物理学家通过实验证明，这个常数是1。

那么就意味着惯性质量和引力质量是相等的。（我们平常说的质量都是指引力质量。）

这可不得了。

当时的所有物理学家都不清楚这种相等背后的本质原理。

他们无法从理论上给出证明。

爱因斯坦也不懂。

不过不懂没关系，爱因斯坦又发挥了他那超级敏锐的物理直觉。

他大胆假设：惯性质量和引力质量是等效的。

即广义相对论的第一个原理：等效原理。（是公理）

【惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。】

什么意思呢？

举个例子。

一个人站在一艘太空飞船的地面上。

如果这时候飞船以加速度g（地球重力加速度）向上加速运动的话。

那么这个人就会同时受到一个反方向的惯性力。

惯性力把他牢牢地压在地上。

惯性力大小就等于人的惯性质量乘以加速度g。

由于人的惯性质量和人的引力质量是相等的。

此时人受到的加速度又是g，和地球的重力加速度一样。

那么这个人就会感受到，自己和在地球上静止一样。

换句话说，宇宙飞船代替了地球。

飞船加速运动产生的惯性力场代替了地球的引力场。

这个人完全分辨不出自己到底是在地球上，还是在一艘以g加速度运动的飞船内。

两者完全等效。

加速度就是引力，惯性力和引力是等效的。

这就是等效原理的内涵。

有了等效原理后，爱因斯坦再处理狭相的第一个问题，惯性系问题，就非常简单了。

因此有加速度的非惯性系，都可以被看成是惯性系处在了引力场之中。

很好理解吧。

因为加速度和引力场是等效的。

因此，也就没有了所谓的非惯性系。

任何非惯性系都可以看成是惯性系不变，引力场在变。

这样的话，在处理任何非惯性系的问题时，就可以只研究引力了。

这时，爱因斯坦就可以顺理成章地把狭义相对性原理，推广到所有参考系之中了。

即广义相对论的第二个原理：广义相对性原理。（也是公理）

【所有物理定律在任何参考系中都保持不变。】

物理规律不再是只在惯性系中不变了。

至此，广义相对论的两大原理建设完成。

注意，这两个公理并不是胡乱提出的。

而是爱因斯坦对物理定律进行深入的分析后，才大胆假设的。

我们马后炮认为很简单，但那是一百多年前。

接下来，就是爱因斯坦啊不李奇维，用这两个原理撬开广义相对论的大门了。

也许聪明的你会问：开始做实验验证吗？

不！

做实验太low了，要做就做思维实验。

(本章完)