哪些物理量與參考係的選取有關係?

時間 2021-05-09 12:01:37

1樓:魯新奎

所有不變數都與參考係的選取無關,卻都選取了乙個參照系——靜止參照系。靜止參照系是個優越參照系,並不在別處,就在所有粒子和物體的身上,只能在粒子的身上選取,不能在虛空中選取。

2樓:Youngler

參考係有時候是不能任意選擇的。比如,說行星的軌跡是橢圓,是在太陽參考係上說的,說月球的軌跡是橢圓,是地心參考係上說的。說光速不變,這個參考係是引力場

現代物理學對於參考係的理解是,參考係是有限空間,是帶測量系統的。也許,時間這個量與參考係選擇無關,其他物理量都應該與參考係選擇有關

3樓:

預設以下提到的參考係是指慣性參考係

在狹義相對論中,和參考係的選取無關的量叫做標量

準確地說,在「參考係變換」時不變的量叫做「標量」,而在參考係發生變換時按照某種特定的規則變換的量叫做「向量」或者「張量」,向量和張量的區別就不細說了

而在初等物理中,我們認為乙個物理量和參考係的選取有關,是因為我們其實只是研究了某個向量或者張量的乙個「分量」,在變換到另乙個參考係的時候,這個分量的值會和整個向量的別的分量攪在一起,也就是「有奇怪的東西混進來了」,於是你覺得特別難受,這才是你問這個問題的動機

具體來說,首先基本上在高中教材中明確是「向量」的物理量都是和參考係有關的,如力,位移,速度,加速度,電場強度,磁感應強度,衝量,動量,其次,像能量或者能量的衍生量,如功,勢能,動能,也是和參考係有關的,實際上能量是4-動量的時間分量,而4-動量才構成相對論情形下的向量,4-動量包括4個分量,時間分量是能量,空間分量是動量的xyz三個分量;還有靜電勢,它和繞口的「磁矢勢」共同構成了電磁四維勢,也是乙個向量

那麼,哪些量是洛倫茲標量呢?常見的有:光速,靜止質量,電荷,粒子數目,固有時,時空間隔,以及和電磁場相關的兩個不變數,,達朗貝爾算符,還有作用量

上述公式中可能有的是度規,有的是度規,懶得細看了

4樓:

大部分「好」的物理量,都不應該和參考係/座標系的選取有關係。這個「沒有關係」具體是指:物理量的某些方面可以和座標系選取有關,但物理量本身作為乙個數學物件,應該是coordinates free的。

這就是為什麼我們用張量來描述絕大多數物理量的理由。

正如我們高中時最開始學習向量的時候,用的記號是而不是。雖然很不方便,但並不必須通過座標系分解來進行運算。而有很多數學書中也並不用分量的形式來寫張量運算。

從「哲學」的角度出發,這個理由很簡單。不論是參考係(其實也是時空流形上的座標系選取)還是座標系的選取,都是人為為了方便選取的,自然的運動不應該取決於人的方便與否,所以描述運動的那些參量應該不取決於任何座標系/參考係的選取。這個思想也可能是源於微分幾何,源於人們對於曲線內蘊性質的尋找……

於是具體的體現就是使用張量(包括向量等等)。張量這一堆分量並不是隨意的,給定乙個座標系/參考係變換後,張量的變換滿足確定的規則(比如,洛倫茨變換),這個規則保證了諸如內積這樣的運算的不變性,而實質上是將張量作為整體脫離於座標系/參考係的定義。所以其實從數學的角度出發,用變換方式來定義張量其實並不自然也不必要,數學完全可以使用完全脫離座標系的方式(比如,多線性對映)來定義張量。

而物理量作為張量,其含義也是脫離具體座標系選取的。

具體而言,我們有位移、(4-)速度、(4-)加速度、(4-)力、(4-)電流密度、(4-)動量、(4-)電磁勢、電磁場張量等等滿足洛倫茨變換的物理量,它們的涵義是與具體座標系/參考係選取無關的。而那些不滿足洛倫茨變換的比如(牛頓的)力,其涵義就依賴於具體的座標系/參考係選取,不是「好」的物理量。

為什麼光速與參考係無關?

hproof 因為光是電磁波 電磁波是電場磁場的不斷變化產生的 而電磁場的變化,不是一種絕對的存在,而是由觀察者決定的。即 對同乙個電場,不同的觀察者得到 是否變化 的答案是不同的。例如 對同乙個電場c,和它無相對運動的觀察者a 無法觀察到電場的變化,和它有相對運動的觀察者b 可以觀察到電場的變化。...

為何同為慣性參考係,物體動能的變化量不同?

在乙個光滑平面內,有一靜止物體a,令它為參考係。現有一速度為v的物體b,和一速度為 v的物體c。即b和c運動方向相反。c的質量為m。現在我給c一與其速度方向相反的衝量。使其與b速度大小和方向都相同。則物體c動能的變化量為1 2mv 2 1 2mv 2 0。動量的變化量為mv m v 2mv。但是,現...

計算能量用的是什麼參考係?

王博 能量的計算會規定乙個絕對參考係 一般是地面系 換系會使一些力的功改變 但換系不會改變一對相互作用力做的功的和改變,這也是所有系中都有能量守恆的原因 賈小 能量可能會隨參考係變化,但能量守恆定律不會。注意,能量守恆定律並不是說我變參考係能量不變,而是我選定某個參考係後考查整個宇宙經歷乙個過程後乙...