物理科学探疑——世纪大讨论——未选定     本文编号:（041224000005）

洛伦兹变换的流体力学导出及其意义
胡昌伟

意义：揭示了洛伦兹变换之所以成立的质方面的原因,指出相对论时空观并不能否定和取代绝对时空观，二者是“互补”的。

内容提要：通过洛伦兹变换的流体力学的导出，指出相对论时空观不同于绝对时空观，它是由真空造就的，只反映量方面关系的时空观，要揭示事物质方面的关系，还得借助于绝对时空观。

关键词：洛伦兹变换、真空态流体、相对论时空观、绝对时空观

    爱因斯坦从相对性原理和光速不变原理出发,导出了洛伦兹变换式,它揭示了量杆和时钟随运动速度的变化而变化的关系,是相对论时空观的核心内容。本文运用流体力学的方法来推导,这样就能对时空观有个新的认识。

    在流体力学中，不可压缩流体的具势运动，速度势φ满足方程:可压缩流体的具势运动，若流体的速度在互相穿插时可毫不影响，则有方程：

变换：

形式：即(1)是将可压缩的流体变换成不可压缩流体的变换式。

    设有二股能满足有关条件的超流动性的特殊流体，以速度 作相对运动。在绝对时空观中，它们之间存在着伽利略变换关系：

将(4)中的第一式代入(5)中的第一式，可得：

    若将特殊流体的声速看成就是光速，那么(6)和(4)合起来就是洛伦兹变换！

    上述的推导过程显示，存在着某种特殊的超流体，它们的速度在相互穿插时可毫不影响，而且，它的声速（第二声）就是光速。这种流体是什么呢？它当然不可能是一般实物性的流体，而只能是真空态物质。

    洛伦兹变换的流体力学的导出显示,结合真空态流体和绝对时空观,能进一步揭示洛伦兹变换的物理意义: 洛伦兹变换是把在绝对时空观中可压缩的真空态流体，转换为四维时空观中的不可压缩的真空态流体的结果。这里出现了双重时空观：绝对时空观和相对论的四维时空观，这两者是互相独立的。而且，绝对时空观及相应的真空态流体的可压缩性是基本的，第一性的；相对论时空观及真空态流体的不可压缩性（也即真空态流体密度的均匀性，光速的恒定性），是通过变换(1)后实现的，是第二性的。以往，人们认为相对论推翻并取代了绝对时空观的看法是错误的。

    然而，科学实验充分显示了量杆和时钟的行为是满足洛伦兹变换的，而且，广义相对论也进一步显示，存在引力场时，洛伦兹变换也成立。这表明相对论是一种正确的定量性的理论，但它无法回答量杆和时钟等为什么会变化等质方面的问题。要回答这方面的问题，必须结合绝对时空观。情况是这样的：量杆和时钟的行为受真空态流体的制约，在绝对时空观中，引力场是真空态流体密度场；实物是真空态流体波包的核心，物体运动时，它自身的真空态流体密度变化量会随着速度的提高而增加；而真空态流体密度较大的地方量杆较短，时钟也走得较慢。具体地说，设有A、B二点，在绝对时空观看来，A点的真空态流体密度比B点的大，如果A点的真空态流体的“分子”的间距是a，B点的为b，a＜b。但在相对论时空观看来，A、B二点的真空态流体的“分子”间距是一致的，只是A点的量杆较B点短，即量杆的长短同真空态流体的“分子”的间距成正比，同样，一秒钟的时间，是光通过恒定数d个真空态流体“分子”间距的时间间隔，因为ad＜bd，所以A点的时钟比B点的走得慢。可见，真空态流体对量杆和时钟的作用造就了相对论时空观。在相对论时空观中，真空态流体成了处处均匀，各向一致的，决定量杆长短、时钟快慢的“时空物质”。总之，在绝对时空观看来，时间和空间是一成不变的，而元气密度的分布随着引力场和运动速度的变化而变化；但在相对论时空观看来，时空是处处均匀各向一致的，但时钟和量杆的标准要随引力场和运动速度的变化而变化。

    双重时空观解答了以太论中的一个困惑：菲涅尔等直观的以太力学模型，总无法完全符合定量关系；而洛伦兹的满足定量关系的以太模型又失去了直观的力学性质。现在正在探索中的种种真空理论也遇到了类似的情况。在这里，我们应该运用双重时空观，二种时空观是相反相成的，“互补”的。

    洛伦兹变换的流体力学的导出为进一步探讨真空、时空观等提供了重要的线索。具体内容请参看我的“真空与万物的内在联系”一文。（物理科学探疑——网友天空——空间与介质2004.12.11）

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