物質(zhì)的對稱性

胡 良

（深圳市宏源清實業(yè)有限公司 ，深圳市羅湖區(qū)? 郵編? 518004）

摘要：牛頓運動定律能夠成立的參考系就稱為慣性系。在某些參考系中，不受力的物體會保持相對靜止（或勻速直線運動）狀態(tài)，其時間是均勻流逝的，空間是均勻及各向同性的。在該參考系內(nèi)，描述運動的方程具有最簡約的形式，該參考系就是慣性參考系(慣性系)。例如，相對于慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣性系。

關(guān)鍵詞：參考系，慣性系，非慣性系，光子 量子化 對稱性 相位 量綱分析

中圖分類號：O412.3 ，O413.1 ， 0572.3

作者：總工，高工，碩士（全日制）

1慣性系的邏輯

由于參考系選取的不同，則對運動的描述（運動方程的形式）也隨之不同。換句話說，對一切運動的描述都與選定的參考系有關(guān)。

牛頓運動定律能夠成立的參考系就稱為慣性系。在某些參考系中，不受力的物體會保持相對靜止（或勻速直線運動）狀態(tài)，其時間是均勻流逝的，空間是均勻及各向同性的。在該參考系內(nèi)，描述運動的方程具有最簡約的形式，該參考系就是慣性參考系(慣性系)。例如，相對于慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣性系。

值得注意的是，根據(jù)量子三維常數(shù)理論，慣性系是由空間荷及相應(yīng)的場（能量-動量場）組成；量綱，<[L^(3)T^(0)]>*<[L^(3)T^(-3)]>。

慣性參考系有幾何學(xué)的及動力學(xué)的兩種表達(dá)方式。幾何學(xué)的定義：相對于某些無窮遠(yuǎn)的目標(biāo)來說，參考系坐標(biāo)軸的方向是固定的。動力學(xué)的定義：在物體空間運動的微分方程式中，并不包括任何由參考系坐標(biāo)軸帶來的旋轉(zhuǎn)項。

牛頓第一定律成立的參照系就是慣性系 ；這意味著，在慣性參考系中，一個不受相互作用的粒子將保持相對靜止（或勻速直線運動)。

慣性系具有一個特性:兩個慣性系之間的相對速度一定是常數(shù);相對于一個慣性系，任何非慣性參考系(非慣性系)一定會呈現(xiàn)加速度運動。

從另一個角度來看，一個凈外力是零的點粒子，在任何慣性參考系內(nèi)測量出的速度一定是常數(shù);只有在凈外力非零的狀況下，才會有點粒子加速度運動。

慣性系是不存在引力作用（不存在自身加速度）的自由參考系；體現(xiàn)了最小作量的內(nèi)涵。

一個參考系是不是慣性系的判據(jù)就是牛頓運動定律成立與否。根據(jù)伽利略相對性原理，和一個慣性系保持相對靜止（或相對勻速直線運動狀態(tài)）的參考系也是慣性系。

相對慣性系作等速直線運動的任何參考系都是慣性系，因為在這些參考系中牛頓運動定律都成立；這意味著，在相對慣性系作等速直線運動的任何參考系中，力學(xué)規(guī)律的表達(dá)形式都一樣。

從另一個角度來看，任何一個慣性系中所作的任何力學(xué)實驗都無法測定慣性系本身的速度。例如，在等速直線運動著的船上與在地面上的力學(xué)規(guī)律的表達(dá)形式完全相同。所有的慣性參考系都是等效的。

例如，在一個封閉的系統(tǒng)中，不論進(jìn)行怎樣的力學(xué)實驗，都不能判斷一個慣性系統(tǒng)是處于靜止（或是在作等速直線運動）狀態(tài)。

2非慣性系的邏輯

非慣性系（非慣性參考系）是指相對于地面慣性系做加速運動的物體。在非慣性系中，牛頓第一定律并不成立。

第一種情況，平動加速系是指相對于慣性系作變速直線運動，但是本身并沒有轉(zhuǎn)動的物體。

例如，在平直軌道上加速運動的火車。

第二種情況，轉(zhuǎn)動參考系是指相對慣性系轉(zhuǎn)動的物體。例如，在水平面勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤。

3物理學(xué)的概念

牛頓力學(xué)與參考系有關(guān)，體現(xiàn)為伽利略變換；而相對論與參考系無關(guān)，體現(xiàn)為洛倫茲變換；兩者體現(xiàn)為二套完全不同的邏輯體系。

狹義相對論的邊界條件是，慣性系及平直時空。光速（不變）是指光子內(nèi)稟的信號速度保持不變（與參考系無關(guān)，體現(xiàn)為洛倫茲變換）。

由于光子具有內(nèi)稟的橫波屬性，光子相對于光源的速度（光子離開光源的瞬間）體現(xiàn)為光子的信號速度（與光源的運動速度無關(guān)）。

聲音在空氣里的傳播速度保持不變；這意味，聲音（不變）是空氣內(nèi)稟的信號速度（與參考系無關(guān)，體現(xiàn)為洛倫茲變換）?？諝庵械穆曀偈强諝獾膬?nèi)稟屬性，空氣中的聲速與聲源的運動速度無關(guān)。

這意味著，聲源的運動速度有可能超過空氣中的聲速；體現(xiàn)為超音速（聲源的運動速度超過空氣中的聲速）。

值得注意的是，牛頓力學(xué)與參考系有關(guān)，體現(xiàn)為伽利略變換。這意味著，相對速度與參考系有關(guān)（ 體現(xiàn)為伽利略變換）。

麥克斯韋電磁學(xué)與參考系無關(guān)，這意味著光子的信號速度是光子的內(nèi)稟屬性（體現(xiàn)為洛倫茲變換）。

狹義相對論假設(shè)光速在不同的參考系下都是一樣的；推導(dǎo)出來的新公式都跟光速有聯(lián)系（例如，時間、長度、質(zhì)量及能量等）；狹義相對論的效應(yīng)就是指運動物體的時間變慢，長度縮短及質(zhì)量增加等。

假如電梯垂直自由下落，如果有一個人在電梯里自由落體，則他是感受不到重力（在電梯里懸浮）。

根據(jù)量子三維常數(shù)理論，該人體現(xiàn)為空間荷屬性；

量綱，<[L^(3)T^(0)]>*<[L^(3)T^(-3)]>。

電梯自由下落是引力引起的，這意味著，引力場與加速度具有內(nèi)在聯(lián)系。換句話說，局部引力場中自由下落的參考系與無引力場的慣性系，是不可能區(qū)分的（等效原理）；都體現(xiàn)為空間荷屬性。

具體來說，如果懸浮在電梯里，你從電梯里面是完全無法區(qū)分是懸浮在太空里（慣性系），還是在一個自由落體運動的電梯里（有地球引力的非慣性系）。

物質(zhì)告訴時空怎么彎曲，而時空告訴物質(zhì)怎么運動。然后，物體在這個彎曲的時空里繼續(xù)做他們的慣性運動。這意味著，萬有引力與時空的曲面曲率有關(guān)。

量綱，{<[L^(3)T^(0)]>*<[L^(1)T^(-3)]>}* <[L^(2)T^(0)]>。

根據(jù)廣義相對性原理，物理規(guī)律在所有參考系中都具有相同的形式。非慣性系中存在慣性力（例如轉(zhuǎn)動圓盤上的慣性離心力及科里奧利力）。牛頓的水桶實驗（理想實驗）論證了存在有絕對的空間。

質(zhì)量與空間荷及空間荷的振動頻率有關(guān)；物質(zhì)（荷及相應(yīng)的場組成）是客觀存在的，不生不滅。

物體的質(zhì)量與它的慣性成正比，質(zhì)量是物體慣性的量度，體現(xiàn)為慣性質(zhì)量。引力質(zhì)量就是慣性質(zhì)量。

更進(jìn)一步來說，當(dāng)觀測者感到自己與升降機(jī)內(nèi)的一切物體都處于失重狀態(tài)時，他同樣無法斷定自己處在下列兩種情況中的哪一種：

第一種情況，升降機(jī)在引力場中自由下落；第二種情況，升降機(jī)在無引力的太空中作慣性運動。

這意味著，處于失重狀態(tài)時，觀測者與升降機(jī)內(nèi)的一切物體都體現(xiàn)為空間荷屬性。無法用任何物理實驗來區(qū)分引力場及慣性場。

由于引力起源于質(zhì)量，時空彎曲與物質(zhì)的存在及運動有關(guān)；萬有引力與時空的曲面彎曲率有關(guān)。