惯性系的定义.doc

牛顿第一、第二定律（见牛顿运动定律）在其中有效的参照系，简称惯性系。如果s为一惯性参照系，则任何对于s作等速直线运动的参照系都是惯性参照系；而对于s作加速运动的参照系则是非惯性参照系。所有的惯性参照系都是等效的。 惯性参照系即惯性系惯性系的定义对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。参考系选取的不同，对运动的描述，或者说运动方程的形式，也随之不同。人类从经验中发现，总可以找到这样的参考系：其时间是均匀流逝的，空间是均匀和各向同性的；在这样的参考系内，描述运动的方程有着最简单的形式。这样的参考系就是惯性系。 朗道场论（主要是相对论电动力学）给出的定义 牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系 。（原文没有用牛顿第一定律，而是直接说在这样的参照系中，一个不受相互作用的粒子将保持静止或匀速直线运动）。这个定义在牛顿力学和狭义相对论中均适用。 这样1）牛顿第一定律定义了惯性系 2）牛顿力学在惯性系中成立。（在相对论中，第二条只要修正为麦可斯韦方程组和相对论力学在其中成立即可） 这样就不存在逻辑循环的问题，同时也可以说明，牛顿第一定律不是牛顿第二定律在F=0时的特殊情况。 编辑本段惯性系判定一个参考系是不是惯性系，只能由试验确定。最基本的判据就是牛顿运动定律成立与否。根据伽利略相对性原理，和一个惯性系保持相对静止或相对匀速直线运动状态的参考系也是惯性系。在实践中，人们总是根据实际需要选取近似的惯性参考系。比如，在研究地面上物体小范围内的运动时，地球是一个很好的惯性系。在研究太阳系中天体的运动时，太阳是一个很好的惯性系。 .非惯性系:相对地面惯性系做加速运动的物体.平动加速系:相对于惯性系作变速直线运动,但是本身没有转动的物体.例如:在平直轨道上加速运动的火车.转动参考系:相对惯性系转动的物体.例如:转盘在水平面匀速转动. 编辑本段相对论的质疑关于牛顿力学有关惯性系的概念，爱因斯坦有这样的批评：“经典力学想要说明一个物体不受外力，必须证明它是惯性的，想要说明一个物体是惯性的，又必须证明它不受外力。”从而犯了逻辑循环的错误。 相对论者一再强调古典力学无法了解天体运动状态，目的显然是为了否定绝对时空观念及其有力支柱哥白尼系统。但他本人却又常提起哥白尼系统，应用哥白尼系统来解决实际问题，岂非自相矛盾。 也许相对论者会提出疑问，既然太阳也绕着银河系中心转动，而银河系也不是不动的，难道仅仅根据太阳系内各天体的运动状态就可以判断其惯性的好坏？ 前文已经说明，运动的绝对性是有相对运动的不等价性来体现的。太阳系的质心（采用严格性差一点的习惯用语，可以简单点说太阳）和各行星运动状态的差别是：太阳只有绕银心转动的牵连加速度，而各行星不仅有简练加速度，而且有相对太阳运动的相对加速度，所以考虑太阳在银河系内的运动，太阳依然惯性最好。 事实上，由于太阳绕银心运动的周期是2.5亿年，距离银心是 27，000 光年，向心和横向加速度均极为微小。可以预计，如果银河系有绕总星系中心的运动的话，惯性就更小了。所以，沿着这条道路，将会逐渐接近于找到一个绝对的惯性坐标系（或静止坐标系），这个坐标系就是我们所要寻找的绝对坐标系。（从无限空间的概念来理解，绝对空间应该是一个无中心点的静止的框架。）所以，我们目前虽然还不能确定一个绝对坐标系，但应该想它是存在的而且是可知的。 相对论者对古典力学有关惯性系的概念进行了批评，但是，相对论又是如何定义惯性系的应该是一个有兴趣的问题。 相对论者有时采用一种和古典力学差不多的提法，就是：“如果两个参考系相对作等速运动，若其中之一是惯性系，其余一个也是惯性系。”但是，我们知道，由于高等学校承认一个标准的惯性系绝对坐标系的存在，这样的定义是可以的，而一个标准惯性系就是光（光速不变原理）。 相对论者有时把两个相对作等速运动的坐标系含混地说成是“传染”的，但这样的定义只有宇宙间只存在两个坐标系才可能成立。如果存在甲、乙、丙三个坐标系，甲相对乙作等速直线运动，相对丙作非等速直线运动，那么甲究竟是惯性系还是非惯性系？ 应该指出，相对作等速运动的两个坐标系，并不一定是惯性系。在伽利略缩有名的斜塔落体实验时，轻重两物体同时落地，相对速度和相对加速度均为零，但两者均非惯性系。 相对论者有时又说不受力的坐标系是惯性系，但问题在于如何知道坐标系是不受力的。所以正是相对论的本身在惯性系的定义问题打夯存在着逻辑循环的毛病。 相对论者有时又说相对于观察者作等速直线运动的是惯性系（因为观察者可以把自己所在坐标系看作为惯性系），但观察者坐标系作为惯性系时又将出现许多新的困难，这个问题将在讨论等效原理时再说。 因此，正是由于绝对坐标系的被否定，相对论存在着惯性系定义的困难。 以上是狭义相对论存在的疑问，在广义相对论里，完全抛弃了惯性系的特殊地位，把相对性原理推广到非惯性系。 但同时期出现的量子力学与相对论完全不相容，它可以解释很多相对论无法解释的现象。于是就有一套理论需要修改，这就造成了一直持续至今的爱因斯坦哥本哈根学派论战。如果您想更好的了解我们的宇宙，请简单的了解广义相对论与量子力学。 编辑本段异议(大学课本中对惯性系的定义是这样的：凡是适用牛顿运动定律的参考系，叫做惯性参考系。 本文开头对惯性系的定义是有异议的。另外，在伽利略缩有名的