物理科学探疑-讨论-关于Newton-Einstein经典统一力学纲要-李晓刚2003-10-19

您好！

所谓“前人的看法是在高速状态下，牛顿力学是不适用的。牛顿力学为相对论低速状态
下的近似。”这是一种不求甚解的说法。

相对论力学即使没有麦克斯韦的电动力学也会被发现。它和牛顿力学的研究对象和几何
模型均不相同。

估计您没有看完“Newton-Einstein经典统一力学纲”这篇文章。

引起人们对相对论争议最大的莫过于“光速不变公设”。至于相对性公设，不仅仅属于
物理学领域——它同属于数学领域。但是物理学和数学的侧重点不同。

相对性共设有两个基本涵义：

1、绝对形共设：对于所有标度完全合同但以不同的相互匀速直线运动的参照系而言，总
存在一系列的不变式——即在所有参照系中都是相同形式的——在几何上就是图形不变。

2、绝对量公设：对于所有标度完全合同但以不同的相互匀速直线运动的参照系而言，总
存在一系列的不变量——即在所有参照系中都是相等的——在几何上就是图形的特殊性状不变
。比如，在伽利略几何里，欧几里德几何里，闵科夫斯基几何里，均有的保圆性。



物理学偏重2；数学偏重1。不论是数学还是物理学，至于1往往则是自动保证的。2通常
则不是自动保证的。物理学是讲究测量和验证的学科，很自然地偏重2。

物理学的基本定律的特有的物理内涵并不以人心自由选择不同的数学模型来描写而发生
任何物理内涵上的任何改变。——这可以被当作一条物理学的基本公设。在数学上，这叫同构
公理。

比如，牛顿力学，在笛卡尔正交坐标系里描述，就是物理系本科水平的经典力学；若在
所谓的仿射坐标系里即非正交的坐标系里描写，就是物理系硕士水平的经典分析力学；若在所
谓的复线性坐标系里即非正交的张量坐标系里描写，就是物理系博士水平的经典广义相对论力
学；所以广义相对论力学根本就不是什么“相对论性的”东东！！！如果按数学模型来称谓的
话，不如叫“绝对力学”[张量几何用的是“绝对微积分”]更合实际。

换言之，牛顿力学，可以选择任意不同的数学模型来表达，比如，选择欧几里德几何（
经典牛顿力学）；仿射几何（经典分析力学）即仿射力学；张量几何（经典广义相对论力学）
即张量力学之一来描写。理论上，人们可以选择无数种数学几何模型来描写。

正因为如此，拉格朗日写完他的大作“分析力学”后，不无满腹辛酸和妒忌地说道：“
只有一个宇宙，而牛顿发现了它的奥秘”。

后人往往鹦鹉学舌——胡乱吹捧拉格朗日如何如何发展了所谓的牛顿力学云云！真是无
知又盲从！！！

关于“光速不变公设”，我们可以设想所有标度完全合同但以不同的相互匀速直线运动
的参照系，并不是在纯粹的数学的空虚空间里变换，而是统统放进真空里进行变换，在真空里
，光速是真空的一个基本属性，对于放入其中的任何一个参照系，光速不变是再也正常不过的
事情。

光速不变——在物理上意味波动性。这就是为什么洛伦茨相对论变换可以和麦克斯韦电
动力学无缝连接。

1、如果，有一个质点在参照系里做闵可夫斯基式的圆周运动——即沿双曲线运动，如果
要求所有其他以不同的相互匀速直线运动的参照系里描写该质点的运动轨迹也是双曲线，那么
就可以得到洛伦茨变换。建立所谓的“相对论力学”。（在闵可夫斯基平面上，三角形的两边
之和小于第三边）。

2、如果，有一个质点在参照系里做伽利略式的圆周运动——即沿特殊直线运动，如果要
求所有其他以不同的相互匀速直线运动的参照系里描写该质点的运动轨迹也是特殊直线，那么
就可以得到伽利略变换。建立所谓的“牛顿力学”。（在伽利略平面上，三角形的两边之和等
于第三边）。

3、如果，有一个质点在参照系里做人们熟知的欧几里德式的圆周运动——即沿圆周运动
，如果要求所有其他以不同的相互匀速直线运动的参照系里描写该质点的运动轨迹也是圆周，
那么就可以得到欧几里德变换。建立所谓的“欧几里德力学”——据我所知还没有人这么做—
—但在我的统一力学纲要里面有。（在欧几里德平面上，三角形的两边之和大于第三边）。

这就是我在前面所说的“保圆性”。

最后，我想给你说的是，广泛意义上的相对论力学同样是波粒二象性的。比如，声速不
变。我们可以设想所有标度完全合同但以不同的相互匀速直线运动的参照系，并不是在纯粹的
数学的空虚空间里变换，而是统统放进同一种物质里进行变换，对于该物质，在标准状态下它
的声速自然是该物质的一个基本不变的属性，对于放入其中的任何一个参照系，声速不变是再
自然不过的事情。

这种“低速（相对光速而言）泛相对论力学”在材料力学、位错力学、大气动力学、热
力学等等众多的物理学分科中有极其重要的应用——事实上已经是必不可少的了！当然除了亚
波速的相对论还有超波速的相对论。

所以，我在新的开头就说，所谓“前人的看法是在高速状态下，牛顿力学是不适用的。
牛顿力学为相对论低速状态下的近似。”这是一种不求甚解的说法。而且，事实上还是错误的
一种说法。

那些反对相对论的人无疑是进了思想上的盲区——真是很悲哀。哈，不过，我也是从反
对相对论开始起步的——最终发明了至少五种独立的方法证明了相对论才走出误区。

最简单的方法，莫过于根据u^2-v^2=2a*r=2*du/dt*r=du/dt*ut,这个中学课本里的东西
，就可以直接到到相对论想要的。式中v是给定的初速度。不妨写作c,理解成广义上的波速。
对上述微分方程，然后给出状态积分即可。

关于牛顿力学，您关于牛顿力学系统的系统分析，http://forrootbasic.51.net/jxyd/jxyd-jxyddnltx/jxyd-jxyddnltx-shang.htm 我已经认真拜读。谢谢。

敬此

李晓刚 谨草
发送时间：2003-10-19

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