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相对论|是否存在与牛顿三大定律一致的相对论？( 二 )


而力的可加性相当于各项相互影响的线性求和 。 比如电动力学中的主要相互影响有J和A ， 其中J包括电荷和电流密度 ， 而A代表场势 。 这描述了电荷和电流如何产生电场 ， 以及电场如何作用于电荷和电流 。 由于A与J都是线性的 ， 这确保了多个电荷的场等于单个电荷场的和 。 当场作用在一个粒子上时 ， 力的大小与其自身强度成正比 。 综上 ， 单个粒子所受的力等于时单个粒子作用在其上力的总和 。
然而 ， 在真正的物理理论来说 ， 找个定律不适用于所有情况 。 对于电磁学来说 ， 在极高的场强向下这中线性合的定律将不成立 ， 因为在这个条件下量子效应变得很重要 。 所以 ， 我更倾向于这样说：
在相对论中找不到一个与牛顿第二定律类似的理论 ， 只能在牛顿极限内近似成立 。
对于第三定律 ， 虽然我们不再使用力的概念 ， 但我们可以在不提及力的情况下重新表述 。 :
即第三定律可以表述为 ， 动量及角动量守恒 。 （动量及角动量守恒是通过诺特定理定义的） 。
相对论|是否存在与牛顿三大定律一致的相对论？
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广义相对论
广义相对论有一个基本的理念 ， 在所有的参考系中物理定律以相同的形式存在 。 而事实上 ， 在不均匀的引力场中 ， 我们并不能基于狭义相对论构建一个惯性坐标系 ， 但没关系 ， 我们实际上并不需要再构建一个惯性坐标系 。 我们不能再区分重力和虚构的力 。 其中重力指一个巨大质量的物体施加的引力影响 ， 虚拟的力正如牛顿力学中的离心力 ， 可以通过坐标转换引入 ， 并且没有首选的坐标系统 。 牛顿第一定律的目标是建立一个没有虚拟力的体系 ， 并可以解释该框架中理论的剩余部分 。 但广义相对论的出现导致这一体系过时了 。
我们可以通过支配自由落体的定律来代替牛顿第一定律 ， 即物体的运动不受非引力影响 。 可以看成是一个自由落体沿着时空测地线的运动 。 （在平坦的时空中 ， 这与牛顿第一定律符合 ， 也表明光是匀速和各向同性传播的） 。
此前我们已经明确牛顿第二定律不正确（详见前文） 。 广义相对论不是一个线性的理论 ， 正如在电磁学中 ， 在非常高的场强条件下就能显示出这种非线性 。 或许第二定律不正确最引人注目的证据就是黑洞 。 在不完备的牛顿定律中 ， 一个物体落入事件视界范围将受到“无限大”的力 ， 因此没有其他力可以阻止他落入并于奇点碰撞 。 而黑洞对下落物体的作用不能被描述为构成黑洞质量的单个粒子作用的总和 。
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你可能会认为牛顿第三定律不用修改 ， 但是事实上我们需要进一步的思考 。 因为在一般的全局时空背景中并不存在一个一个全局动量恒量 。 比如我们的宇宙也没有一个恒定的全局动量 ， 因为我们的宇宙在膨胀 。 （随着宇宙的膨胀 ， 光子会发生红移 ， 从而失去能量和动量 ， 这些能量和动量就会消失在虚空中） 。 但是 ， 能量和动量并不能随意的创造或者消失 ， 而是根据能量平移的定律进行了转移 ， 或者从另一个角度去思考 ， 是时空的弯曲导致了其产生了可以预期的变化 。 以下的“守恒”定律将说明这一点：
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第三定律可以表达为Tμν;ν=0.即在平坦的时空中Tμν（能量-动量张量）恒等于零 ， 也可以理解为能量、动量局部守恒 。
作者: quora
FY: 大卫高怕飞
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