狹義相對論保留了牛頓力學體系的那些公式和定理?

時間 2021-06-07 19:07:15

1樓:

這裡的「物理學規律」包含任何物理學規律。與之相對的,伽利略時期的伽利略相對性原理僅僅對力學規律提出了要求。

從邏輯上來說,狹義相對論對其之前主要的非相對性物理定律的繼承基本體現在:

直接肯定了麥克斯韋電磁學的全部規律,即麥克斯韋的電磁理論天然就是協變的;

基本肯定了牛頓力學中的全部規律,但是作為相對論結論的牛頓極限而保留的。

牛頓力學根基也就是牛頓的三條動力學定律,以及具體描述各種不同作用力的決定式。關於狹義相對論中力學規律的表述,有兩種形式。其一是三維語言的表述。

如果你採用這種表述法,那麼分為兩種情況:

一種情況是,定律本身的確需要修正,例如萬有引力公式。

另一種情況是,很多時候改變的不是定律最基本的形式,而是一系列概念的定義。例如:

相對論並沒有否定牛頓第二定律 ,在狹義相對論中這個公式是完全正確的。只不過很多人熟悉的牛頓第二定律是它的乙個「推論」: ,但是推導過程中預設了 ;在狹義相對論的三維語言表述中,這是不正確的。

如果考慮上這一項,那麼 的推論就變成了:

當然你還是可以把 看作是它的牛頓極限。

產生這種差異的原因,究其根本在於對動量的定義有所區別:牛頓力學中 ,而狹義相對論中 。

同樣的道理,能量守恆和動量守恆並不是沒有被「否定」,而是通過修正了過往能量和動量的定義,使得新定義的物理量可以守恆。例如自由粒子的總能量修正為

可以看出相比原有自由粒子的能量定義,除了經典動能外增加了靜能 和高階修正。這在歷史上是很常見的:最初的能量守恆指的僅是機械能,後來修改定義容納了電磁能、熱能等等。

所以說,站在原有定義的角度看,能量守恆就是被修改了;站在新定義的角度看,能量守恆才是沒有被否定的。

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