慣性質(zhì)量的定義與慣性力的傳遞

慣性質(zhì)量的定義與慣性力的傳遞

正如1842年描述的那樣，彝在嵌入了雙重世界體系中的慣性概念。1“慣性定律”的定義近年來出版的普通物理學(xué),對慣性有許多不同的定義,如果作一分類,大概有如下4種.(1)每個(gè)物體在不受外力時(shí)都有“保持其靜止或沿一直線作等速運(yùn)動狀態(tài)”的屬性,這就是慣性.(2)保持靜止?fàn)顟B(tài)與勻速直線運(yùn)動狀態(tài),是物體所具有的一種固有特性,這種特性稱為慣性.(3)所謂慣性,就是物體所具有的保持其原有運(yùn)動狀態(tài)不變的特性.(4)在貌似絕對空虛的空間里,孤立的物體能保持靜止或沿直線運(yùn)動的狀態(tài),這種維持原狀的習(xí)性叫做慣性.以上4類定義看似相似,實(shí)則有許多差異.第一類定義,先提出了一個(gè)“力”的概念,而后在力概念的基礎(chǔ)上定義慣性.這個(gè)問題關(guān)洪已在其《慣性定律》一文中有所批判.第二類定義有循環(huán)論證的問題.即要證明某運(yùn)動為勻速運(yùn)動,必須要找到一個(gè)慣性系,以便在慣性系中對此運(yùn)動進(jìn)行測定.而要證明此系統(tǒng)是慣性系,又要測定其中物體在離其他物體足夠遠(yuǎn)時(shí),是否保持靜止或者作勻速運(yùn)動.第三類定義避開了第一、二類定義所遇到的麻煩,直接對慣性進(jìn)行定義.但在這里對“原有運(yùn)動狀態(tài)”的理解上又出現(xiàn)了麻煩.因?yàn)椤霸羞\(yùn)動狀態(tài)”這個(gè)概念的內(nèi)涵,與靜止及勻速運(yùn)動狀態(tài)們的內(nèi)涵是不一樣的,前者的內(nèi)涵遠(yuǎn)大于后者二運(yùn)動之和,這多余的內(nèi)涵空間,必將為慣性概念的定義帶來謬誤.但如果我們像牛頓一樣,把“運(yùn)動”定義為“動量”,第四類定義它為了避免“力”概念帶來的麻煩,引入了所謂“貌似空虛的空間”這一概念,此概念酷似愛因斯坦在定義慣性時(shí)為避免“力”概念帶來的麻煩,引入“一切物體在離其他物體足夠遠(yuǎn)時(shí)”的概念.22.1慣性是物體的固有特性關(guān)于慣性的起源,現(xiàn)今幾乎所有課本都沿用牛頓“物質(zhì)固有的力”2.2抓獲赫克的原則1880年馬赫在其《發(fā)展中的力學(xué)》一文中,提出了一個(gè)假設(shè):認(rèn)為是地球和其他天體的某種影響,決定著參考系的性質(zhì).2.3能量決定慣性1905年9月愛因斯坦發(fā)表了《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎?》一文.文章中說:“在發(fā)射體和吸收體之間,輻射在傳遞著慣性”.式中并說:“把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種儲藏,看來要自然得多.”縱觀以上三種慣性的起源,第一類定義為“固有屬性”說,遇到的是確定勻速運(yùn)動的困難,也就是確定第一個(gè)慣性系的困難.為解決此困難,牛頓引入了絕對時(shí)空的概念,并用著名的“水桶實(shí)驗(yàn)”馬赫在批判牛頓絕對時(shí)空的基礎(chǔ)上,引入了慣性由宇宙中所有物質(zhì)的拉力產(chǎn)生,被愛因斯坦稱為馬赫原理的想法.但其遇到的第一個(gè)困難就是超距瞬時(shí)傳遞作用的困難.我們很難想象圍繞在被研究物周圍的這個(gè)宇宙環(huán),是如何瞬時(shí)把作用傳遞過來的.更何況人們對于轉(zhuǎn)動空殼內(nèi)的引力分析顯示,不僅存在通常的慣性離心力,還存在與此徑向力具有同數(shù)量級的軸向力.關(guān)于慣性由能量決定,慣性是能量的屬性,給人以耳目一新的感覺.它似乎告訴我們,第一類起源不對,慣性不是物質(zhì)的屬性,而是能量的屬性.第二類起源也不對,物質(zhì)能量的局域性,幫助我們克服了作用瞬時(shí)傳遞的困難.但此起源會遇到一個(gè)困難:因?yàn)閼T性不僅適用于物體的整體運(yùn)動,也適用于其中一個(gè)獨(dú)立的分量.33.1形成“電磁慣性”的機(jī)制恩格斯說:“力學(xué):它的出發(fā)點(diǎn)是慣性,而慣性是運(yùn)動不滅的反面表現(xiàn).”的確我們不能把力學(xué)的慣性概念引入電學(xué),因?yàn)樗^的“電磁慣性”,將依賴于電荷之質(zhì)量,以及參加這一運(yùn)動的電場和磁場之質(zhì)量(與電荷運(yùn)動之速度有關(guān)).這是一種與力學(xué)中慣性概念完全不同的“慣性”.進(jìn)入量子領(lǐng)域,就更是無法談及在力學(xué)中定義的慣性.這一點(diǎn)在研究電子衍射時(shí),就明顯地暴露出來了.如果一定要在此領(lǐng)域言及慣性,除非我們知道被研究物客體的數(shù)量,而且作用于它們的場變化充分緩慢時(shí),才有可能.3.2運(yùn)動的慣性與自由博弈的相對慣性牛頓在其第一定律中,實(shí)質(zhì)上以不明顯的最一般的形式,包含了慣性和運(yùn)動相聯(lián)系的思想.這一點(diǎn)可以從慣性本身是根據(jù)牛頓第一定律確定這一事實(shí)認(rèn)識到.由于外力作用于物體,慣性才表現(xiàn)出來.此即意味著脫離了運(yùn)動,慣性就不能被理解.慣性與物體固有運(yùn)動之間,這種有機(jī)、不可分割的聯(lián)系,是一把打開慣性之謎的鑰匙.人們對物體運(yùn)動的研究,總是把運(yùn)動的量度區(qū)分為矢量量度和標(biāo)量量度若考察相對論中能量與動量關(guān)系式=代入=令=若定義=即絕對慣性等于相對慣性與牽連慣性之和.我們來考察低速運(yùn)動物體的相對慣性表達(dá)式,由=有化簡(====此即慣性之分量式(決定于動量的分解).若此時(shí)質(zhì)點(diǎn)在繞某中心轉(zhuǎn)動,其相對慣性=式中其分量式為===這樣既解決了慣性的分量問題,又統(tǒng)一了轉(zhuǎn)動與平動的慣性表示.3.3慣性的“質(zhì)”差異慣性這個(gè)概念來自于力學(xué).如果我們把慣性看成是運(yùn)動的一種特性,或者更確切地說是動量的特性,那末由于我們不區(qū)別由于物體“質(zhì)”的不同,而產(chǎn)生動量的差異,故而在力學(xué)問題的研究中,將不存在由物體“質(zhì)”的不同而產(chǎn)生慣性的差異.但如果我們把從力學(xué)中來的慣性,推廣到其他領(lǐng)域,我們馬上就會遇到不同物質(zhì)的客體(如中子、電子)的慣性具有不同本質(zhì)的問題.因?yàn)椴煌牧Ｗ赢a(chǎn)生不同的場,不同的場又遵循不同的運(yùn)動方程,此必將導(dǎo)致不同質(zhì)物體的運(yùn)動差異,進(jìn)而產(chǎn)生慣性“質(zhì)”的差異.物質(zhì)的運(yùn)動是不可消滅的,但它可以經(jīng)歷各種各樣形形色色的變化.作為運(yùn)動特性的慣性,在運(yùn)動變化時(shí),也會發(fā)