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与lgxysl商榷,真的不需要光速不变原理?

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@lgxysl
有一帖,http://tieba.baidu.com/p/1392749901
谈《狭义相对论的再认识》在此文中,lgxysl 先生写到:

一般而言,狭义相对论的基本假设有两条:1相对性原理;2光速不变原理。但本文以狭义相对论为题,并不打算沿着这两条主流假设,而是引入另外的假设,并从这个假设出发,推导出下面的结论:
1物理时空构成一个黎曼空间;
2一个粒子的世界线线元长度及与之对应的固有时时间只比是一个标量;
3两个惯性系之间的普适的变换关系。

本人想就结论2以及lgxysl的论述发表点看法,进而看看lgxysl的论述是不是没有使用光速不变原理这个假设。
声明一下,本人不才,非专业非大学学历人士,胆敢说,所以往往说错。好在这里专业人士不少,说错了会有人指出,大家也都有判断能力。



IP属地:北京1楼2012-01-31 00:08回复

    lgxysl先生认为:

    对于一个粒子,它在时空中的全部历史构成了时空中的一条曲线,这条曲线被称为该粒子的世界线,而粒子的世界线的线元的长度则为dL=√(-ds²),一个粒子在它的一段世界线线元上所经历的时间,称为该粒子所经历的固有时长dτ,……在坐标变换下,它是一个不变量。对于一个粒子的一段世界线元的长度dL=√(-ds²),因ds²是一个不随参照系变化的标量,所以dL也是一个标量。于是,世界线元的长度dL与相应的固有时长dτ的比值,也是一个不随参照系变化而变化的标量,即c=dL/dτ中的c是一个与参照系无关的标量。

    粗读,这段文字并无不妥,与狭义相对论的结论似乎没啥不同,但却是经不起细读的。
    首先,世界线的线元的间隔(lgxysl先生称为长度,广义的理解也不妨)为:
    dL=√(-ds²)
    这意味着世界线的间隔是可以度量的,也就是说x0,x1,x2,x3有着相同的量纲,否则,若x0是时间的量纲,x1,x2,x3ss是长度的量纲,那dL就是无法度量的,也就是间隔(或广义的长度)是无法度量的。
    为了能够定义dL,也就是能定义间隔ds²,必须让x0与其它三个坐标量有着相同的量纲。这样对应到时空,x0表示时间量t,那t就必须乘上一个有速度量纲的常数C,也就是x0=Ct。这个常数C必须是参考系无关的,否则又会人为地引入与参照系有关的函数,显然是不行的。
    好在,相对论有个前提,那就是光速不变,光速c正好满足这个要求。所以才可以定义x0=ct,进而可以定义间隔s²,时空中的曲线包括直线变得可以度量了,也就是dL变得有意义了。
    实际上我们知道,在时空中粒子的世界线的间隔,或者线元dL就是粒子的原时dτ,也就是说在相对论下有dL= dτ的结论。
    所以,lgxysl认为其文中没有使用光速不变原理,其实是隐含地使用了一个常数,若x1,x2,x3是长度的量纲,那这个常数则有速度的量纲,而且是与参考系无关的,那它当然是就是光速c。


    IP属地:北京2楼2012-01-31 00:08
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      2026-04-07 00:46:49
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      其实讲的都是一个意思


      3楼2012-01-31 00:24
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        他应该看出那就是一个意思,他在原帖8楼说:
        “有了dx^0=cdt,就够条件推出洛变了。而有了洛变,就可以推出能量动量张量关系式,由能量动量关系式,就可以推出c和静止质量为0的粒子的速率相对应了。静止质量为0的粒子,光子就是其中的一种。这样,光速不变就成了推论。”
        有了dx^0=cdt,当然还必须dx'^0=cdt'有就够条件推出洛变了,但这总是讨论时空问题是物理,这个c总不会是没有物理意义速度量纲的常数吧?
        当然我们若是坚信相对性原理,光速不变就不是必须的前提,相对性原理用到电磁学,从麦氏方程可以推出光速不变,也就有了一个常数c,应用相对性原理,和这个相对性原理得到的常数c,就可以推导出洛仑兹变换。
        总之必须要有个假设,这个假设就是要存在一个与参考系无关的速度为量纲的常数。
        或者我们问一个这样的问题,假定我们针对伽利略变换,是不是可以定义一个是常数C,只不过这个常数仅仅是个常数,没有物理意义,也分别定义x0=Ct,x'0=Ct'定义度规是(1,1,1,1),而不是(-1,1,1,1)能不能推导出同样协变的结果呢?
        


        IP属地:北京4楼2012-01-31 01:42
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          几何单位制取c=1


          5楼2012-01-31 10:01
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            牛顿时空有导数算符,但没有度规
            跨越同时面的间隔无法计算


            6楼2012-01-31 10:02
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              对。所以2楼我说:“实际上我们知道,在时空中粒子的世界线的间隔,或者线元dL就是粒子的原时dτ,也就是说在相对论下有dL= dτ的结论。”实际是dL=cdτ。
              当然更严格些,在c=1下,dL=ds=diτ,粒子世界线的线元是类时的,是个虚数。相应的,x0=ict,度规就是(1,1,1,1)。


              IP属地:北京7楼2012-01-31 10:25
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                应该是先定度规
                然后取xyz平权与ct,再取c=1
                最后可以算间隔
                ict的用法是为了避免η00=-1


                8楼2012-01-31 11:19
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                  2026-04-07 00:40:49
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                  你先入为主地定义了dx^0=cdt.我眼里开始时只有一个统一四维流形,在固定时还没有定义之前,连时间的定义都还不明确,你又怎么道dx^0=cdt而且c就是光速?
                  “光速不变”是客观事实,到最后得出光速不变及中间过程会出现一些类似于光速不变的东西,是很正常的。
                  总之,我的主要观点是:
                  是由于时空的结构,导致了“光速不变”,而决不是由于“光速不变”导致了时空结构。时空结构是“本”,光速不变是“末”,“本末倒置”不好!
                  还有,如果g_00不是-1,dx^0=cdt就并不成立,成立的是dx^0=cdt/√(-g_00) 。
                  再有,理论是原理假设的,便理论是要由实践检验的。“假定我们针对伽利略变换,是不是可以定义一个是常数C,只不过这个常数仅仅是个常数,没有物理意义,也分别定义x0=Ct,x'0=Ct'定义度规是(1,1,1,1),而不是(-1,1,1,1)能不能推导出同样协变的结果呢?”这种情形我已前已经讨论过了。在这种情况下,要使常数C与实验相符(例如加速器中粒子的运动规律),那么必有C=ic。如果你对这个有兴趣,你可以到理论物理吧搜我以前的贴子。
                  


                  9楼2012-01-31 12:42
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                    相吧难道容许10楼存在吗?


                    11楼2012-01-31 13:09
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                      要不是huangxianmin 发信息给我,我也无意在相吧讨论这个问题。


                      12楼2012-01-31 13:11
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                        无所谓允许不允许 反正我知道某个道貌岸然的在相吧和反相吧间玩劈腿
                        是谁 自己清楚


                        IP属地:广西13楼2012-01-31 13:13
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                          我根本不清楚你在说什么和想说什么?
                          什么叫玩劈腿?


                          15楼2012-01-31 13:33
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                            请问?我从哪一步开始偷换概念了?把什么偷换成什么了?


                            16楼2012-01-31 13:34
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                              2026-04-07 00:34:49
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                              我想.换论是哪一个贴吧,都是不允许10楼前面的两个字存在的.


                              17楼2012-01-31 13:39
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