【正文】 的所有參照系。由此可見(jiàn)， 子原理 2a、 2b 的聯(lián)合表述指出 了 二級(jí)效應(yīng)也不存 優(yōu)越靜止 系的實(shí)驗(yàn)判據(jù)。 容易看出 ， 子原理 3 的聯(lián)合表述與 愛(ài)因斯坦的相對(duì)性原 理的其它形式的表述是平行的，它注定了所有慣性系之間或以伽利略變換相聯(lián)系，或以某種形式的洛倫茲變換相聯(lián)系。 值得一提的是，子原理 3 含 著某種 約定，即： 光速的“變”是相對(duì)空間“不變” 而言； 反之，空間的“變”是相對(duì)于光速“不變”而言。 譬如，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)區(qū)域中的物質(zhì)可能會(huì)使得縱 向（場(chǎng)梯度線(xiàn)上）光速變慢 ，但是我們把光速當(dāng)是不變，則意味著尺子是變的，我們 只有引入“同時(shí)性相對(duì)的”這個(gè)修正項(xiàng)歐氏幾何才能保持有效 。這也就是我們時(shí)常所說(shuō)的 —— 等效原理對(duì)空時(shí)的彎曲性提供的另一種有力的證論，它由光速不變性就預(yù)言了光線(xiàn)路徑的彎曲。 3．子原 理 2b 降為命題 后 所 出現(xiàn)的問(wèn)題 我們知道， 愛(ài)因斯坦 對(duì)相對(duì)性原理 的肯定主要來(lái)自這二個(gè)方面：一是對(duì)伽利略相對(duì)性原理的擴(kuò)展；二是受實(shí)證主義思想的影響 ，認(rèn)為 不可測(cè)的東西不存在 ，即，既然我們想不出可以用什么方法來(lái)確定優(yōu)越 靜止 系，自然 ， 優(yōu)越 靜止 系這一概念 應(yīng) 從物理學(xué)中排除出去。 事實(shí)上，愛(ài)因斯坦以及絕大多數(shù)后都沒(méi)有正面探討過(guò)子原理 2b的問(wèn)題。 在歷史的轉(zhuǎn)折關(guān)頭，長(zhǎng)期被忽視的某些歷史遺惠往往能成為開(kāi)辟未來(lái)道路的創(chuàng)造源泉 。 另一方面， 既然子原理 2b沒(méi)有為已有的實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證，我們 就 有權(quán)力、 也有必要把它 降為命題考查 。從現(xiàn)在起，由子原理 2b導(dǎo)出 或被 排斥 的一切概念和見(jiàn)解都要貼上“待考查”字樣的標(biāo)簽 。 能量多少的定義 1905 年愛(ài)因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論，帶來(lái)了時(shí)空觀(guān)的根本變革。愛(ài)因斯坦隨后證明質(zhì)能關(guān)系 E=mc2。從這個(gè)公式看到， 能量按照這個(gè)公式對(duì)總慣性質(zhì)量作一份貢獻(xiàn)。這里，我們還應(yīng)當(dāng)把質(zhì)點(diǎn)因運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能 Ek=(mm0)c2 和它的靜能 m0c2區(qū)分開(kāi)來(lái)。對(duì)于這個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其靜能很大，其中很小一部分存在于組成這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的分子的熱運(yùn)動(dòng)中，并能以熱能的形式放出；一部分存在于分子和原子間的結(jié)合力中，有時(shí)以化學(xué)爆炸的形式放出；另一部分存在于被激發(fā)的原 子中，并以輻射的形式放出來(lái)；更多的則存在于核結(jié)合力中，有時(shí)也能釋放出來(lái)。但能量的絕大部分（約 99%）存在于最終的粒子質(zhì)量中，還不能對(duì)它作更多的解釋?zhuān)谶m當(dāng)?shù)臈l件也能被釋放，物質(zhì)和反物質(zhì)的相互湮滅就是一例。盡管靜能 E0=m0c2 的形式多樣，但是它們都是不隨參考系的改變而改變的物理量。然而，質(zhì)點(diǎn)因運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能 Ek 除了動(dòng)能定理所賦予它的意義外不再有別的意思，即動(dòng)能是物體機(jī)械能運(yùn)動(dòng)的一種度量，它的定義規(guī)定了他們的計(jì)算在不同參考系中有不同的結(jié)果。顯然，單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能 Ek 和它的靜能 E0屬于不同的概念。為此，我們 作出如下定義： 定義 1：在各式各樣能量集合中，若某種形式的能量與熱量多少存在當(dāng)量關(guān)系，則稱(chēng)該能量滿(mǎn)足 能 ．量多少． ． ． 的定義，其特點(diǎn)是不隨參考系的改變而改變。 我們知道，熱功當(dāng)量中的“功”，往往是指作用力和反作用力做功之和。顯而易見(jiàn)，單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增量與熱量多少屬于不同的概念，沒(méi)有什么理由可以讓我們認(rèn)為二者存在當(dāng)量關(guān)系，因此單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增量不滿(mǎn)足能量多少的定義。有了這個(gè)定義，我們可以清晰地把單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能和質(zhì)點(diǎn)組的內(nèi)能區(qū)分開(kāi)來(lái)。 3． 2 隱參量Δ E 的概念 某質(zhì)點(diǎn)在 合 外力 F作用下 ，從 0→ V這個(gè)過(guò)程中 (假定質(zhì)點(diǎn)的內(nèi) 能和勢(shì)能不變 )質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增量為 Ek，根據(jù)動(dòng)能定理 ： dEk=Fdr (dr 為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)參照系的元位移 ) （ 31） 如果我們把 相對(duì)性原理的子 原理 2b 降為命題來(lái)考查 ， 那么又 可 再 引入一個(gè)新的物理量，定義如下： 設(shè)這個(gè)過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)與環(huán)境 (外部作用物 )之間 有著 能量轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的能量總和為Δ E， 其微分為： dΔ E=Fd（ r0+ r） （ dr0 為參照系相對(duì)特別參照系的元位移） （ 32） 這樣一來(lái)， Ek 和Δ E 是同一過(guò)程中 同時(shí)并存而又完會(huì)不同概念的兩個(gè) 物理量 。 轉(zhuǎn)移能量Δ E 滿(mǎn)足能量多少定義，因此它對(duì)于任何 觀(guān)察者都是一樣的 ，而 單個(gè)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增量Δ Ek 的計(jì)算依賴(lài)于參考系的選擇。 敏銳和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)家不會(huì)根據(jù)直覺(jué)草率地排斥“轉(zhuǎn)移能量Δ E”這個(gè)物理參量，相反，他必須反復(fù)推敲這個(gè)參量是否對(duì)物理現(xiàn)象有著影響，并作一些確定的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其究竟可不可以觀(guān)測(cè)，正像他要用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證其他每一個(gè)關(guān)于客體的見(jiàn)解一樣。 為此， 他們會(huì)從下列幾個(gè)方面著手： （ 1） 定義式（ 32） 在認(rèn)識(shí)論上的完善性 既然子原理 2b 降為 了 命題，那么慣性系觀(guān)察者就有可能在封閉實(shí)驗(yàn)室中 采用 實(shí)驗(yàn) 來(lái) 確定該慣性系相對(duì)于優(yōu)越靜止系的運(yùn)動(dòng) 。這樣一來(lái)，慣性系觀(guān)察者有權(quán)力進(jìn)行 r0 與 r的 矢量疊加， 因而 定義式（ 32）在認(rèn)識(shí)論上的完善性。 （ 2） 定義式（ 32）滿(mǎn)足能量守恒律，而且與牛頓力學(xué)相容 若 A、 B 兩質(zhì)點(diǎn)在室溫下作非彈性碰撞后合成一體而靜止，在冷卻到室溫的過(guò)程中將放出Δ Q 單位的熱能。由于能量守恒， 根據(jù)動(dòng)能的定義式， 我們有： Δ EkA+Δ EkB= Δ Q （ 33） 另一方面， 根據(jù)轉(zhuǎn)移能量的 定義式（ 32） 又有： Δ EA+Δ EB= Δ Q （ 34） 兩 式中Δ Q是各系不變的常數(shù)，因此（ 33） 式 就為一個(gè)不定方程，不同的參照系有不同的解 ； 而（ 34）式為固定方程，不隨參照系變換而變化 （在此問(wèn)題中參照系的絕對(duì)位移能被消除） 。 此外，式（ 34）也表明轉(zhuǎn)移能量Δ E 滿(mǎn)足能量守恒定律 的要求 。 很明顯 ，若是認(rèn)為優(yōu)越靜止系可測(cè)，那么轉(zhuǎn)移能量定義式（ 32）可看成是牛頓定律的推論， 而且它與 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律相容。 不難驗(yàn)證，在所有滿(mǎn)足“生產(chǎn)實(shí)踐”經(jīng)典力學(xué)習(xí)題中，我們用定義式（ 32）來(lái)解題，與采用動(dòng)能的定義式來(lái)解題，其結(jié)果是一致的 （ 在實(shí)例中， 絕對(duì)位移 r0 都能被消除） 。 這 就表明，來(lái)自于“生產(chǎn)實(shí)踐”經(jīng)典力學(xué)并沒(méi)有規(guī)定 Ek 比Δ E 更優(yōu)越。 (3) Δ E 具有可測(cè)性 從定義式（ 32）看出，轉(zhuǎn)移能量 Δ E 是各系不變的，它滿(mǎn)足能量多少的定義，它的客觀(guān)存在勢(shì)必對(duì)物理現(xiàn)象有著影響，因此，我們可通過(guò)觀(guān)測(cè)這個(gè)影響來(lái)確定Δ E 的值。這樣一來(lái)，我們可根據(jù)定義式（ 32）來(lái)定義和測(cè)定 優(yōu)越靜止系。 從上面的分析看出， 轉(zhuǎn)移能量 Δ E對(duì)物理現(xiàn)象的影響為二級(jí)效應(yīng)，自然， 定義式（ 32）與相對(duì)性原理中的子原理 2a、 3 以及經(jīng)典物理學(xué)相容 ， 而 與子原理 2b不相容。 換言之 ，定義式（ 32）是子原理2b 降為命題后所派生的 物理量 。 3． 3 隱參量Δ E 的作用與地位 在上面兩質(zhì)點(diǎn)碰撞的例子中， 我們 現(xiàn)在 要 問(wèn) ：質(zhì)點(diǎn) A對(duì)于熱量Δ Q 的貢獻(xiàn)是多少？ 經(jīng)驗(yàn)告訴我們，“對(duì)熱量貢獻(xiàn)的多少”是各系不變的量。譬如，實(shí)驗(yàn)觀(guān)察者以某種方法把質(zhì)點(diǎn) A所貢獻(xiàn)的熱量提取出來(lái)，使得一克水的溫度升高 1 度，而 “水溫升高 1 度”這個(gè)事實(shí)是不隨參考系的改變而改變的。 因此我們應(yīng)該認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)對(duì)于熱量Δ Q 的貢獻(xiàn)為Δ E。 但是 ，在子 原理 2b 上建立起的理 論 不允許轉(zhuǎn)移能量 Δ E 這一概念的存在， 這就勢(shì)必要求 我們認(rèn)為 質(zhì) 點(diǎn)對(duì)于熱量Δ Q 的貢獻(xiàn)為Δ EK。問(wèn)題是， 動(dòng)能的定義規(guī)定了他們的計(jì)算在不同 參考系中有不同的結(jié)果 ，而 “ 對(duì)熱量貢獻(xiàn)的多少 ” 的概念 卻 不 依賴(lài)于參考系的選擇，兩者在物理學(xué)中是怎樣統(tǒng)一起來(lái)的呢？ 在 經(jīng)典 物理學(xué)中， 怎樣才能把 單個(gè) 質(zhì)點(diǎn)的 動(dòng)能 “提取”出來(lái)以便確定它與多少的熱能相當(dāng)，這在力學(xué)中并沒(méi)有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的方法，也沒(méi)有理論的理由。 換言之，單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的計(jì)算量度， 它不代表能量或物質(zhì)的多少， 因而是不可被“提取”的，只有與相互作用體動(dòng)能構(gòu)成 質(zhì)點(diǎn)組內(nèi)能 （等于一對(duì)作用力和反作用力做功之和） 時(shí)才 能被提取出來(lái) 。 從實(shí)證主義的角度講，上面所提的 問(wèn)題 在經(jīng)典物理學(xué)上 就變得無(wú)意義了。 然而， 從 二級(jí)效應(yīng) 現(xiàn)象來(lái) 分 析這個(gè)個(gè)問(wèn)題是很有意義的 。 必須承認(rèn)， 一個(gè) 質(zhì)點(diǎn)的能量會(huì) 因 運(yùn)動(dòng)而改變，且借助外力作功， 質(zhì)點(diǎn) 與施力體及環(huán)境之間發(fā)生了能量的傳遞 。 這種“傳遞” 后果 勢(shì)必影響著質(zhì)點(diǎn)的時(shí)空形象， 因此，可以通過(guò)測(cè)定質(zhì)點(diǎn)時(shí)空形象的變化來(lái)確定“傳遞” 的 量。這就意味著我們 可以 從 實(shí)驗(yàn)的角度 回答上一問(wèn)題。然而， “ 質(zhì)點(diǎn) A對(duì)熱量貢獻(xiàn)的多少 ”究竟 要用Δ E來(lái)表征 ，還是要用 Ek 來(lái)表征呢？ 顯然 ， 把子原理 2b 降為命題后，我們無(wú)法從思維上作出選擇，乃 是爾后的科學(xué)實(shí)踐所回答的 問(wèn)題 了。 現(xiàn)把這一問(wèn)題進(jìn)一步 分析如下： 子 原理 1告訴我們，不管特別優(yōu)越參考系是否存在，任何參 照系都可以把質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)微分方程記作： F=d(mv)/dt 子 原理 2a 又進(jìn)一步告訴我們， 若 式中的 m 與運(yùn)動(dòng)勢(shì)φ存在依賴(lài)關(guān)系，則固定 于 運(yùn)動(dòng)物體上時(shí)鐘 的時(shí)率及尺子 的 變化也與φ存在依賴(lài)關(guān)系。這樣一來(lái)，我們可以在通過(guò)測(cè)定飛行時(shí)鐘的時(shí)率變化實(shí)驗(yàn)（如橫向多普勒效應(yīng)）來(lái)確定φ的值?，F(xiàn)在 擺在我們面前的只有三種 選擇： 1) 若 認(rèn)為 運(yùn)動(dòng) 勢(shì) φ 與外界事物無(wú)關(guān) 或是 把 它 定義為 φ =0， 就要退化回牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀(guān)。 2) 若是 把 運(yùn)動(dòng)勢(shì) 記作φ =φ（ V）或是φ =φ（ EK）（二者是平行的陳述）， 那么 子 原理 2b 是正確的， 注定 我們要走相對(duì)論的道路。 3) 把運(yùn)動(dòng)勢(shì) 記 作 φ = φ（ V0， V） 或 φ = φ (Δ E)，即φ是相對(duì)速度 V 和參照系絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 V0 的函數(shù)，這就意味子 原理 2b 不正確， 運(yùn)動(dòng)物體上觀(guān)察者可以借助飛行時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)來(lái)確定該物體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。 科學(xué)發(fā)展的今天， 我們 可以 把 前一種選取從物理學(xué)中排除出去?，F(xiàn)在的問(wèn)題是，我們究竟要 選?。?2）還是 要 選取 （ 3）呢？ 可惜 目前的實(shí)驗(yàn)無(wú)法分辨那種選取是正確的 ， 因?yàn)橄旅?將會(huì)看到，在選取 （ 3）上建立的理論同樣與目前的一切實(shí)驗(yàn)相容。 從 “空間任何物質(zhì)和能量的分布都會(huì)使得空間幾何學(xué)成為非歐幾里得的”這個(gè)角度說(shuō)， 更 合理的判斷應(yīng)該是后一種，因?yàn)?空間 物 質(zhì)或能量 分布 的多少 應(yīng)該是用滿(mǎn)足“能量多少”定義的 轉(zhuǎn)移能量 Δ E 來(lái)表征 的 。 此外，這個(gè)猜想可以在引力場(chǎng)的物理現(xiàn)象中得到證實(shí)。 譬如，“沉浸”于引力場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的時(shí)空形象與引力勢(shì)能的增量存在依賴(lài)關(guān)系，而引力勢(shì)能滿(mǎn)足“能量多少”的定義，即，引力勢(shì)能的負(fù)值等于一對(duì)作用力和反作用力（保守力）做功之和。 4. 新理論的 第一公設(shè) 及 同步靜止鐘校準(zhǔn)方法 現(xiàn)在我們摒棄 相對(duì)性原理中的子 原理 2b，則 第一公設(shè) 由下面幾個(gè)子公設(shè)組成，表述為： 子公設(shè) 1： 在運(yùn)動(dòng)物體上試圖從靜態(tài)或只是準(zhǔn)確到一級(jí)（ 1/c2 量級(jí)）的動(dòng)體實(shí)驗(yàn)中尋找優(yōu)越靜止系的實(shí)驗(yàn)判據(jù) 是無(wú) 意義的。 子公設(shè) 2a: 運(yùn)動(dòng)勢(shì) φ 置換速度的后，一切坐標(biāo)表述的物理規(guī)律都有具有相同的形式。 (反 )子公設(shè) 2b: 運(yùn)動(dòng)勢(shì) φ 不僅與相對(duì)速度 V 有關(guān)，而且還與參照系的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 V0有關(guān)， 即 : φ =φ（ V， V0）。 子公設(shè) 3：運(yùn)動(dòng)勢(shì)對(duì)光速?zèng)]有影響。 所謂“ 優(yōu)越靜止系 ”（以下簡(jiǎn)稱(chēng) S0系 ），是指用其坐標(biāo)表述的物理規(guī)律最為簡(jiǎn)單（比一般慣性系更簡(jiǎn)單）， 它 滿(mǎn)足下例幾個(gè)