相对论正确吗什么是相对论( 五 )

在我们老祖宗的文献里，对这个现象也有精确的描述。东汉时期《尚书纬?考灵曜》里面有一句话，

地恒动不止而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行而不觉也。

再比如说像王充的《论衡》，这就是每个物理学大学生要学的基础课，什么叫测量。很多同学都没学过测量，就来做物理类实验研究生了，我们老祖宗这方面的学问很多，非常遗憾的是没能形成一个科学的体系。
伽利略的相对论想说什么意思呢？可以用位置、时间和“不知道是什么”的参数描述世界的规律，
而把位置加上常数乘上时间的话，这个方程还成立，
这个就是伽利略相对论。

文章插图
和刚才朴素相对论一样也体现在一句古老的智慧里，还是在我们西山大觉寺有一块匾额，这四个字叫“动静等观” 。不管你是静止的还是运动起来，从规律的角度来说，你应该看到的是同一个世界，非常酷的四个字。
现在我们有了伽利略的相对论，让我们回头看一看我们已经学的学问，比如说经典力学和电磁学，看看满足不满足伽利略相对论。我们看牛顿第一定律，说任何不受外力影响的物体保持静止或匀速运动，这个词是 inertia，原意是懒。我想告诉大家惯性质量，质量惯性是一个词。牛顿第二定律说，置于外力下的物体，加速度正比于合力，比例系数为质量。
牛顿第三定律说，作用总伴随着反作用。大家如果看法国一个电影《放牛班的春天》，你会发现那里老师惩罚孩子的时候就会说“作用”“反作用”，没有“力”这个事情。这个本意是说这个世界上存在着相互作用，但是后来我们发现这个道理竟然也是不对的。海森堡用一个交换作用的概念把相互作用又上了一个层次，这个我们以后再讲。

文章插图
牛顿力学是不是满足伽利略相对论呢？加速度等于力，加速度是位置对距离的二阶微分，
把距离或者位置加上一个常数乘时间的话，两次微分根本不变，加速度这一侧是没有问题的。是否满足伽利略相对论就看力的形式，力到底是什么形式呢？就要看具体的情况。如果是相互作用的话，会写成两个距离之差，这样就一定满足伽利略相对论。

文章插图
我们用这个眼光看牛顿引力的话，牛顿引力是两个质量体之间的相互作用，万有引力下的运动方程如上图所示。这样的运动方程就满足伽利略相对论，所以说牛顿力学为什么没有更高级的相对论呢？因为伽利略相对论就挺好使。
如果我们用伽利略相对论去考察我们的电磁学的话，你会发现有问题了。为什么呢？因为在电磁学里，一个电荷受到的力叫洛伦兹力，运动方程为：
这个地方明显出现了速度这样的变量。伽利略相对论相当于速度有个平移，改变了常数，你把速度这一项改变了以后，运动方程左边是不变的，代到右边这一项就变了，所以伽利略相对论是不适用电磁学的，或者电磁学是不适用于伽利略相对论的。
一个理论如果不适用于某个对称性的话，说明什么？说明可能正确的对称性你还没找着，所以你别着急。
时间-空间变换与物理学事情往下，这个时候我们就可以总结一下关于时空的学问了。大家感觉一下，到这个时候那些大物理学家就能够感觉到事情很难了，为什么呢？你会注意到伽利略相对论里，时间和空间的变换是十个参数的数学问题，大家看时间是一个，位置是三维空间的三个参数，速度是三个，转动本身还是三参数的，所以时间-空间变换

相对论正确吗 什么是相对论( 五 )

相对论正确吗什么是相对论( 五 )