在相對論體系內是否存在乙個可觀測物體總質量最低的參考係?

時間 2021-06-06 01:27:20

1樓:

餓,我比較懶,只給乙個dim1的proof。。。。

首先說結論,這個系存在且唯一,就是零動量系。

proof很短,只要你知道rapidity這個概念(其實很簡單,就是用雙曲三角函式來表示Lorentz trans,題主應該學過SR吧,wiki的Rapidity就夠了)。

total energy=mi * cosh(ai + b),當然對i求和,ai就是mi的rapidity,b是參考係的相對速度的rapidity,然後最小化total energy就對b微分,得到的式子應為0,而這個式子就是總動量,你自己check吧。。。。

dim3懶得算了。。。。最短的proof應該和上面一樣用Lorentz group的表示

然後意義呢,就是說明了零動量系的意義,沒啥用。。。。這和Newton case沒什麼區別,就是中間用到的對稱群有點區別而已。樓上解釋的挺好了貌似。

還有答主都說了這個問題和引力沒關係。。。。

補充一句:不用rapidity當然可以,就用vi表示直接算,無非是形式不同,但我比較喜歡這種「漂亮」的,個人習慣而已。

2樓:星塵

在SR框架下,問題可如下表述為,對於給定的宇宙裡的各個物質的靜質量m,選擇乙個慣性系,得到一組u,使得如下S最小:

,這當然是沒有什麼問題的,應該可以找到這個特殊的慣性系。

但是這並不意味著什麼,它也不能被看作絕對靜止參考係。狹義相對論的要義在於使得物理定律具有洛倫茲協變性。牛頓力學體系是符合伽利略協變性的,其中並沒有絕對靜止參考係的地位,它們都是平權的。

絕對靜止參考係的引入是為了讓電磁學規律也符合伽利略協變性,實驗上隨後被否決了。

那麼愛因斯坦的貢獻在於把本來從屬於電磁學規律的洛倫茲協變性擴大到全部物理學層面上,甚至包括力學,伽利略協變性被徹底拋棄了。結論就是絕對靜止參考係沒有引入的必要了,一句話總結就是:所有慣性系是平權的,相互之間由洛倫茲變換連線,全部物理定律在洛倫茲變換下不變,也就是在所有慣性系下不變。

所謂物理定律不變是指物質的相互關係不變,而不是指絕對上的值不變,具體數值肯定是要變化的。比如對於你自己來說,肯定有乙個特別的慣性系,在這個慣性系中你的質量最小,但這並不意味著你就可以跳得更高,你跟世界的關係不隨參考係的變化而變化。。

3樓:

狹義相對論似乎沒解決這個問題(可能是我沒考慮清楚)。

但廣義相對論的強等效原理說的很清楚,引力在時空中要考慮局域座標系,在任何局域座標系內,狹義相對論都是有效的。粗略的說引力質量等於慣性質量(這是弱等效原理,也就是意味著強推出弱,反之不然)。

所以並不存在那個特殊的參考係,畢竟我們每考慮乙個物體運動的時候,都應該理想地考慮物體運動的軌跡所形成的流形,在這個流形裡,任意一點都由局域座標系描述,每乙個時刻都是不一樣的。

我對相對論理解比較呵呵。。所以輕易不敢答引力的問題。這個問題存疑吧,等等看做引力的人如何看待。

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