【正文】 驗(yàn) 來 確定該慣性系相對(duì)于優(yōu)越靜止系的運(yùn)動(dòng) 。 （ 2） 定義式（ 32）滿足能量守恒律，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，在冷卻到室溫的過程中將放出Δ Q 單位的熱能。 此外，式（ 34）也表明轉(zhuǎn)移能量Δ E 滿足能量守恒定律 的要求 。 不難驗(yàn)證，在所有滿足“生產(chǎn)實(shí)踐”經(jīng)典力學(xué)習(xí)題中，我們用定義式（ 32）來解題，與采用動(dòng)能的定義式來解題，其結(jié)果是一致的 （ 在實(shí)例中， 絕對(duì)位移 r0 都能被消除） 。 (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，它滿足能量多少的定義，它的客觀存在勢(shì)必對(duì)物理現(xiàn)象有著影響，因此，我們可通過觀測(cè)這個(gè)影響來確定Δ E 的值。 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。 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 ：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。 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。問題是， 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 依賴于參考系的選擇，兩者在物理學(xué)中是怎樣統(tǒng)一起來的呢？ 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”出來以便確定它與多少的熱能相當(dāng)，這在力學(xué)中并沒有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的方法，也沒有理論的理由。 從實(shí)證主義的角度講，上面所提的 問題 在經(jīng)典物理學(xué)上 就變得無意義了。 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 。這就意味著我們 可以 從 實(shí)驗(yàn)的角度 回答上一問題。 現(xiàn)把這一問題進(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存在依賴關(guān)系?，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。 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)物體上觀察者可以借助飛行時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)來確定該物體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在的問題是，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。 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)。 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 意義的。 (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）。 所謂“ 優(yōu)越靜止系 ”（以下簡稱 S0系 ），是指用其坐標(biāo)表述的物理規(guī)律最為簡單（比一般慣性系更簡單）， 它 滿足下例幾個(gè)條件： （ 1）在 S0 系上所做的一切物理實(shí)驗(yàn)與方向的選擇無關(guān)，即空間是均勻和各向同性的； （ 2）這 S0系上觀察者有權(quán)力宣布他在“以太” （這里，并沒有賦予以太物理性 質(zhì)，可看成是個(gè)虛構(gòu)的量）中靜止，因而光速 c 各向相同； （ 3）用 S0 系坐標(biāo)表述的質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增量Δ Ek與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際能量轉(zhuǎn)移量Δ E 相等，即： Δ Ek=Δ E （ 41） 實(shí)際上，（ 2）、（ 3）僅是（ 1）的子集。 此外，根據(jù)子公設(shè) 1 我們有這個(gè)推論： 推論Ⅰ ： 如果測(cè)量系統(tǒng)與 被測(cè)量系統(tǒng)保持靜止，則測(cè)量的結(jié)果與總系統(tǒng)的整體運(yùn)動(dòng)無關(guān)。相對(duì)于 S0 系作勻速直線運(yùn)動(dòng)，就描述 S39。與S0 是等價(jià)的。 推論Ⅰ告訴了我們： 在無引力場(chǎng) 空間中 相對(duì)靜止 的 時(shí)鐘具有相同的外部運(yùn)行環(huán)境。 現(xiàn)今人類能利用的場(chǎng)信號(hào)有四種：一是電磁場(chǎng) (光 )，二是引力場(chǎng)，三是弱力場(chǎng)，四是強(qiáng)力場(chǎng)。用光信號(hào)對(duì)鐘，我們只有兩種選擇： 方法 $1：沿用愛因斯坦的光信號(hào)對(duì)鐘方法。 正是這個(gè)原因， 我們認(rèn)為， 單向光速不變的正確性不是思維上能回答的問題，乃是爾后科學(xué)實(shí)驗(yàn) 結(jié)果所決定的問題。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 方法 $2： 第一公設(shè)已經(jīng)指出 ， 運(yùn)動(dòng) 的 S39。 因此，我們可以讓 S39。由于在變速運(yùn)動(dòng)期間，各相對(duì)靜止的時(shí)鐘所處的環(huán)境是相同的，因此恢復(fù)原狀后它們就是校準(zhǔn)了的同步靜止鐘。 雖然 方法 $2 實(shí)施起來很煩瑣，但同樣具有操作性，在認(rèn)識(shí)論上是完善。 5. 新理論的 第二公設(shè) 和 物質(zhì)多少的定義 相對(duì)論的 靜 質(zhì)能方程無數(shù)次在核反應(yīng)以及正反物質(zhì)湮滅實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。中靜態(tài)現(xiàn)象”這一框架下討論問題，那么 推論Ⅱ注定了 S0系與 S39。“能量具有質(zhì)量”意味著 他們 以h2洛倫茲變換相聯(lián)系，而 “ S39。由此我們也可以推導(dǎo)出靜能方程 E0=m0c2，根 據(jù)推論Ⅰ，則有“ E0=m0c2各系”成立這個(gè)結(jié)論。此外，盡管在此特例中洛倫茲變換成立，但 S39。 物質(zhì)質(zhì)量的定義 日常語言中所說的質(zhì)量一詞，是指物質(zhì)的多少或物質(zhì)的數(shù)量一類的東西。在物理學(xué)中，質(zhì)量一詞除了賦予“把物體被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)慣性大小的量度”的意義外，不再有別的意思，即質(zhì)量乃是阻撓速度變化的量度。 然而 在物理學(xué)中卻找不到 這條規(guī)律的位置。為此，我們給出 物質(zhì)多少的定義。譬如， 一對(duì) 正負(fù)電子的物質(zhì)質(zhì)量 M 等于其湮滅時(shí)所放出能量 E 與 A的比值，即 M= E/A。 由于 E0=m0c2 各系成立 ，自然， A為各系普適的當(dāng)量常數(shù)。 牛頓質(zhì)量常被含糊地看是“物質(zhì)多少”， 因而質(zhì)量守恒也看成和物質(zhì)守恒是一回事。 這樣 ， 運(yùn)動(dòng)物體的物質(zhì)質(zhì)量 M 方程 記作： M= m0 +Δ E/c2 (51 ) 式中 Δ E 為 的轉(zhuǎn)移能量 ，若 Δ E＞ 0，則表示物體借助于外力做功從環(huán)境吸了物質(zhì)；若Δ E＜ 0，則表示物體借助于外力做功向環(huán)境輻射了物質(zhì)。 我們令： φ = Δ E/m0 (52) 式（ 51）記作： M= m0（ 1φ /c2） (53) 由于 轉(zhuǎn)移能量 Δ E 在運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)形成的了運(yùn)動(dòng)場(chǎng) W，因此φ就為該場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)勢(shì)。 由于相對(duì)論的質(zhì)量與動(dòng)能存在依賴關(guān)系，而且它不能直接觀測(cè)，只能通過符合洛倫茲不變的慣性質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒規(guī)律才能給予確定，因而相對(duì)論的慣性質(zhì)量 守恒與物質(zhì)守恒完全是不同的概念，即相對(duì)論運(yùn)動(dòng)質(zhì)量不表示物質(zhì)的多少。這樣，本文的質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)記作： F=d (MV)/dt (54) 反子公設(shè) 2b 規(guī)定了 動(dòng)量守恒規(guī)律只在一級(jí)效應(yīng)時(shí)成立， 因此 ，在動(dòng)量守恒規(guī)律上建立起的相對(duì)論質(zhì)量必將失去了它 原來 的地位。 結(jié)合式 (53)、 (54)、 (55） ， 化簡得： d[ (1φ /c2)v]= dφ /(v0+v) (56) 必須強(qiáng)調(diào)的是 ， 方程 (56)是有精確解的。因此， r0 和r（ 或是 v0 和 v） 兩矢量 的疊加 將是 按 非 歐幾何法 則 進(jìn)行的 。但是我們并不會(huì) 為這一事業(yè)的艱巨性所嚇倒，非 歐幾何取得的成就為我們們奠定了基礎(chǔ)。 因此， 速度被“變換掉”后 ， r0 和r 可以 按 黎曼幾何 法則疊加 。 當(dāng) C＞＞ |v0|或是 |v |時(shí)， v0+v 可以近似地 歐氏幾學(xué)法則疊加，從而求出近似的解。 當(dāng)觀察者在優(yōu)越的 S0系時(shí)， V0=0，則該微分方程有精確解： K =1φ /c2= 1/(1v 2/c2)1/2 不難看出，若 V0≡ 0，本文的 物質(zhì) 質(zhì)量方程 將 退化為相對(duì)論 質(zhì)量方程 。的時(shí)空變換關(guān)系 最初， S39。 有了 第一公設(shè)，我們可以給予 已經(jīng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的 S39。 讓我們作這樣的想象 ：如果說有什么魔力使得 S39?，F(xiàn)在我們用運(yùn)動(dòng)勢(shì)φ把 v“置換掉”，即把這個(gè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)區(qū)域看成在 S0 的“以太”中靜止， 因此 兩系觀察者可以用光信號(hào)來定義坐標(biāo)格。因此 在 “ 靜止 ” 區(qū)域內(nèi)傳播光波球面波方程為： x39。 2+z39。 2 = 0 從 S0來看，但這個(gè) “ 靜止 ” 區(qū)域中的場(chǎng) W=0 但φ≠ 0，它的梯度矢量指向 x軸負(fù)方向。 由于子公設(shè) 3 優(yōu)先選擇了光學(xué)相對(duì)性原理，即 S0觀察者把橫向傳播的光速當(dāng)是不變，那么只有引入“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（稱此為“偽”歐氏幾何）。 2 + y39。 2 – c2 t39?？紤]到 S0 和 S39。區(qū)域存在，因此我們可以確定 f(φ ) =1。區(qū)域中觀察者又不能用 靜態(tài) 物理現(xiàn)象來確定這個(gè)區(qū)域的存在，因此式（ 61）對(duì)于 S39。由此，我們就有： x=kx39。 y=y39。 （ 62） t = kt39。/c 現(xiàn)在， 我們 類似 于 Lewis 和 Tolman 的方法，用兩個(gè)小球沿著 y 39。（設(shè) S39。）的質(zhì)量方程 。 ，即在 y39。上的分速度又足夠小；根據(jù)子公設(shè) 1 及動(dòng)力學(xué)方程 F=d (MV)/dt 和牛頓第三定律可知，兩小球在 y39。因此質(zhì)點(diǎn) O39。區(qū)域中沿 x39。 考慮初始條件，那么 φ的大小可以從方程 （ 56）中 解出，即： k=1φ /c2 =1/(1v 2/c2)1/2 (65) 把上式代入（ 62）式就得到了在此框架下有效的洛倫茲變換。當(dāng)然，按這種方法建立的洛倫茲變換是不如愛因斯坦的，因?yàn)?v0≡ 0 已經(jīng)意味著我們不能用 方法 $2 對(duì)鐘。結(jié)合第二公設(shè)則有：從任意參照系上來看，光子的靜質(zhì)量為零 。 這樣， 方程（ 56）決定了φ， 而 參照系的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速 V0 由實(shí)驗(yàn)所確定。 從 S39。區(qū)域內(nèi) 的觀察者也永遠(yuǎn)想不出可以做什么樣的光學(xué)實(shí)驗(yàn)來確定這個(gè)區(qū)域的存在，因此就兩系看來，在 S0 空間傳播的光球面波方程具有式 (61)的形式。觀察者雖然可以把 S39。這個(gè)矢量的存在勢(shì)必破壞 S39。觀察者可以用φ≠ 0 的“動(dòng)”現(xiàn)象來確定這個(gè)區(qū)域的存在。觀察者用式（ 61）這個(gè)“光尺”映射得出的 S0中靜態(tài)物理現(xiàn)象的時(shí)空坐標(biāo)（ x39。,z39。）為虛像，它與真實(shí)圖像（ X39。,Z39。）總是存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。,y39。,t39。,Y39。,T39。 自 S39。≠ 0， 場(chǎng)梯度為零矢量， 此外，φ 39。＞ 0，再 根據(jù) 第一公設(shè) ， 容易證明： 對(duì)于 S0系上的靜態(tài)事件而言 ，交叉項(xiàng)的度規(guī)系數(shù)為零， X39。2 , Z39。 2 項(xiàng)的度規(guī)系數(shù) N2= 1。 2 + Y39。 2 + c2 T39