前言

现在关心相对论的发展的人越来越多了.当我们站在伟大的相对论奠基者建立的丰富和优美的理论基础上的时候不能不回顾历史,发掘他们的足迹.首先让人想起的是麦克斯韦尔在结合法拉第的电力线理论和流体力学的场理论以及亥姆赫兹漩涡理论中作的优美描述.原来这些描述都是在无粘流动中建立的.人们很早就研究了流体动力方程和电磁场方程的相同结构,但是Navier-Stokes方程和Maxwell方程的对应相似关系一直是四缺一,电磁场四个方程,在流场里缺少一个对应的方程,借助于波尔兹曼叠加原理和应用粘弹流体的松弛模型,可以补充上缺少的这个对应关系,这就使得不可压的Navier-stokes(后面简称NS)方程和Maxwell方程完全对应了起来.从而引起了利用流体可压缩性来对Maxwell方程进一步的非线性化的兴趣.

接着就先从速势流动开始,研究空气动力学的可压缩波动方程的种种变换,找出一种拟洛伦兹时空变换使它变为不可压流的波动方程.说明了在声学波动方程的数学描述上:

可压缩流=不可压缩流加上相对论时空变换.

后者是空间上二级精度,时间上一级精度.数学描述中可压缩因子(1-β)出现在方程系数中就是可压缩流动,而出现在变量变换中就是用不可压缩流加相对论来对真实流场进行近似计算.这时变量变换的数学描述就可以看成的空间伸缩时间延迟.从声学波动方程的数学描述来看:

相对论变换是一种从不可压缩流的结果来计算可压缩流的近似算法.

所谓协变不变性以及所谓四维(甚至五维空间)度规不变性只不过是可压缩流体的数学包装.因为Maxwell方程的波动方程和不可压流是完全一样的,所以也期望上面得到的结论可以引伸到Maxwell方程的讨论中,提出这样的问题?不可压的Maxwell方程加上罗伦兹变换是否也等同于一种可压缩的电磁场.

为了探讨电磁场和引力场可能存在的介质规律.由于我们谈对真空的热和熵的认识还为之过早,在几乎没有什么了解的情况下,是否可以借鉴卡门 - 钱学森他们在当年研究火箭时为了避开准确的描述理想气体等熵过程的数学困难,他们在空气动力学中应用了切线虚拟气体法,从而得出了一系列的关系,把他们的思路用在真空和引力场里面,是否也可以得出与质能关系类似的规律?文章做了尝试.

虽然对于可压缩粘性流体和电磁场方程的相同数学结构,还缺少明了的结果,但是美国宇航工程师Paul在AIAA Paper上所发表的平行的的表达,却给与了希望和引起讨论.即这种重新表达的力和漩涡的关系有可能对引力场的研究以及对Maxwell方程组的强非线性化带来生机.下面分六个部分来叙述这个想法.

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