慣性參照系的真實內(nèi)涵?

胡良

摘要，牛頓第一定律成立的參照系就稱為慣性系 (在該參考系中，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)一定呈加速度運動。

關(guān)鍵詞：慣性參照系，萬有引力，量子三維常數(shù)

作者，總工，高工，研究生（全日制）

中圖分類號：0572.3

1引言

慣性參照系（慣性系）適用于牛頓力學，所有的慣性系都是等效(等價)的。例如，假如A是一個慣性系，則任何相對于慣性系（A）作勻速直線運動（或靜止）的參考系（A'）都是慣性系;而對于慣性系（A）作加速運動的參照系就是非慣性參考系(非慣性系)。

在慣性系中，如果不受外力時，則一切物體總保持與參考系的勻速直線運動狀態(tài)（或相對靜止狀態(tài)）。

值得注意的是，慣性系中的慣性指的是相對于整個慣性系而言的；不同慣性系中所指慣性有可能不同。

例如，慣性系中的物體由于慣性保持相對靜止狀態(tài)；而從另一個慣性系觀察，物體作勻速直線運動。

慣性系中的慣性是相對于慣性系與其中的物體整體而言；而慣性定律中的慣性是指物體內(nèi)稟的屬性。

?

2參考系

對一切運動的描述，都是相對于某個參考系的。參考系選取的不同，對運動的描述（或者運動方程的形式），也隨之不同。

在有些參考系中，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簡約的形式，該參考系就是慣性參考系(慣性系)。

牛頓第一定律成立的參照系就稱為慣性系 (在該參考系中，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)一定呈加速度運動。

這意味著，一個凈外力是零的點粒子，在任何慣性參考系內(nèi)測量出來的速度一定是常數(shù);只有在凈外力非零的狀況之下，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）的參考系。

3萬有引力與慣性參考系

由于萬有引力的存在，不可能找到凈外力為零的慣性系。換句話說，由于宇宙空間中，無處不存在有引力，絕對的慣性系是不存在的。

由于引力場在空間中的分布是不均勻的，慣性系只可能是局域的（近似的），可稱為局域慣性參考系；宇宙中不存在全局域慣性參考系。

一個參考系是不是慣性系，其判據(jù)就是牛頓運動定律是否成立。任何一個慣性系中所作的任何力學實驗都無法測定慣性系本身的速度。

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)）的參考系就是慣性系。

相對慣性系作勻速直線運動的任何參考系都是慣性系，因為在該參考系中牛頓運動定律都成立(伽利略變換)；在相對慣性系作等速直線運動的任何參考系中，力學規(guī)律的表達形式都一樣。

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，不能夠判斷一個慣性系統(tǒng)是處于靜止狀態(tài)或是在作等速直線運動。

4，狹義相對性原理

在任何慣性系中，物理定律具有相同的表達形式。相對性原理與光速不變原理相結(jié)合就是狹義相對論。

此外，非慣性系（非慣性參考系）是指相對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。平動加速系是指相對于慣性系作變速直線運動，但是本身沒有轉(zhuǎn)動的物體。例如在平直軌道上加速運動的火車。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。

5孤立量子體系

根據(jù)量子三維常數(shù)理論及不確定性原理，宇宙中，不存在絕對的慣性系（絕對的參考系）。慣性系屬于孤立量子體系；由于孤立量子體系的內(nèi)稟屬性可能有所不同，這意味著，慣性系之間并不完全等價。也就是說，慣性系之間只具有相似性，而不一定完全等價。

由N個基本粒子組成的孤立量子體系（慣性系）可表達為：

?N*Vp*C^3= Vn*S^3= (Vn*fn)*S^2*λn=mn*S^2*λn=En*λn

=hn*S=(hn*fn)*λn

其中，

<Vp>，普朗克空間（最小的空間荷），量綱，<[L^(3)T^(0)]>；

>C<，最大的信號速度（真空中的光速），量綱，>[L^(1)T^(-1)]<；

>C^3<，光子的能量-動量場，量綱，>[L^(3)T^(-3)]<；

<Vn>，孤立量子體系的空間荷，量綱，<[L^(3)T^(0)]>；

>S<，孤立量子體系的的信號速度，量綱，>[L^(1)T^(-1)]<；

>S^3<，孤立量子體系的能量-動量場，量綱，>[L^(3)T^(-3)]<；

<(Vn*fn)>，孤立量子體系的質(zhì)量荷，量綱，<[L^(3)T^(-1)]>；

>S^2*λn<，孤立量子體系的質(zhì)量場，量綱，>[L^(3)T^(-2)]<；

λn, 孤立量子體系的波長，量綱，>[L^(1)T^(0)]<；

fn, 孤立量子體系的頻率，量綱，>[L^(0)T^(-1)]<；

mn，孤立量子體系的質(zhì)量荷，量綱，<[L^(3)T^(-1)]>；

Vn*S^3，孤立量子體系，量綱，<[L^(3)T^(0)]>*<[L^(3)T^(-3)]>。

這意味著，慣性系（參考系）之間的質(zhì)量可能有所不同。由于慣性系（參考系）不同，對于光子的引力紅移（或藍移）就不同；這意味著，相對論的尺縮鐘慢效應(yīng)有所不同。所謂的勻速運動就是沿測地線運動。

6孤立量子體系與球體

假設(shè)孤立量子體系是一個球體。

從球體表面上的曲線曲率，>[L^(-1)T^(0)]<，來看；體現(xiàn)了該孤立量子體系的能量，

量綱，<[L^(3)T^(-1)]>*>[L^(2)T^(-2)]<。

從球體表面積的倒數(shù)（二維波矢），>[L^(-2)T^(0)]<，來看；體現(xiàn)了該孤立量子體系的引力，

量綱，<[L^(3)T^(-1)]>*>[L^(1)T^(-2)]<。

從球體體積的倒數(shù)（三維波矢），>[L^(-3)T^(0)]<，來看；體現(xiàn)了

該孤立量子體系的能量-動量場，量綱，>[L^(3)T^(-3)]<。

7物理學的量綱分析

通過量綱分析（定性）及物理常數(shù)（定量），揭示了微觀與宏觀的內(nèi)在本質(zhì)，建立了物理學定律之間的聯(lián)系。采用研究結(jié)構(gòu)的方法來代替復雜的數(shù)學方程計算，提出了一個新思路.

量子三維常數(shù)理論，h*C＝Vp*C＾3，的核心就是光的結(jié)構(gòu)。

8物理的公式

第一，客觀屬性

物理學理論及實驗揭示了自然界的內(nèi)稟屬性，并反映物質(zhì)運動的客觀規(guī)律。

第二，統(tǒng)一性

牛頓通過三大定律及萬有引力定律將天上及地上所有宏觀物體統(tǒng)一了。麥克斯韋電磁理論的建立，將電及磁實現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦質(zhì)能方程將質(zhì)量及能量建立了統(tǒng)一。相對論將時間及空間統(tǒng)一。波粒二象性理論將粒子性及波動性實現(xiàn)了統(tǒng)一。

第三，簡潔性

物理規(guī)律可用數(shù)學方程表達，具有簡潔性。例如，牛頓第二定律，愛因斯坦的質(zhì)能方程，法拉第電磁感應(yīng)定律。此外，通過簡約的物理實驗，可使得物理現(xiàn)象更加明顯。

第四，對稱性

對稱性是指客觀規(guī)律的對稱性。例如，豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質(zhì)和反物質(zhì)、正電和負電等。

第五，預測性

物理理論能解釋已觀測到的物理現(xiàn)象，也能預測當時沒有探測到的物理現(xiàn)象。例如，麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在；盧瑟福預言中子的存在；菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑，狄拉克預言正電子的存在。

普朗克說過一句關(guān)于科學真理的真理，“一個新的科學真理取得勝利并不是通過讓它的反對者們信服并看到真理的光明，而是通過這些反對者們最終死去，熟悉它的新一代成長起來?！边@一斷言被稱為普朗克科學定律。