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狭义相对论对牛顿运动第一、第三定律的修改
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狭义相对论对牛顿运动第一、第三定律的修改
（物理学上的时空与物质35）
第四章 狭义相对论关于物质的基本概念和基本规律
§4.1 狭义相对论中的物质
§4.2 狭义相对论力学的基本规律--修改后的运动三定律
4.2.1 质点速度v、惯性质量m、动量m v、力F如何修改
4.2.2 牛顿运动三定律如何修改
1）、牛顿运动第二定律的修改
2）、不存在所谓‘质速关系’、‘质能关系’
3）、牛顿运动第一定律的修改
牛顿原先对运动第一定律的表述是：任何物体都保持其静止状态或匀速直线运动状态，除非施加外力迫使其改变这种状态。
因之在狭义相对论中，修改后的运动第一定律可表述为：任何质点都保持4维
匀速直线运动状态，除非施加4维外力迫使其改变这种状态。
4维时-空中的4维匀速直线运动在3维空间的表现就是：或者保持静止或者作3维匀速直线运动。
4）、牛顿运动第三定律的修改
牛顿原先对运动第三定律的表述是：每个作用总有一个大小相等而方向相反的反作用，或者说，两个物体的相互作用总是大小相等而方向相反的。
牛顿运动第三定律符合超距作用的观点。所谓超距作用，是指在相隔一段距离的两个物体(质点)之间所存在的直接、瞬时之相互作用，这种作用不需要媒质传递，也不需要传递时间。牛顿的引力定律曾被看作是超距作用的典范，由于这个引力定律在解释太阳系内星体的运动获得极大的成功,使超距作用观点在物理学中一度处于主导地位。麦克斯韦电磁理论以及赫兹电磁波实验的成就使得物理学逐渐建立了场的理论和接触作用的观点。爱因斯坦的狭义相对论确立了崭新的时空观，并指出了真空中的光速是一切物理作用传播速度的极限，从而在整个物理学中排除了瞬时超距作用的可能性。
场的理论的核心思想是认为，一方面，物质存在的形式或者全为粒子、或者全为场、或者粒子与场同存；另一方面，认为粒子之间的相互作用可以这样来解释：物质粒子可在其周围产生某种场（如电磁场、弱相互作用场、强相互作用场、引力场等），场又对处于场内的另一物质粒子施加力的作用。物质粒子所受到场的作用力仅由该粒子所在处的场之状态决定，与场在其他位置的状态无关。牛顿力学主要研究全为粒子的物质存在形式，全为场的物质存在形式留在以后介绍，现在我们来研究粒子与场同存的物质存在形式，这是狭义相对论的一个重要内容。
狭义相对论认为，物质粒子与场之间存在相互作用力，这种相互作用力只发生在场与物质粒子相接触之处，可称为接触相互作用。这种相互作用力是成对的，场有力作用在物质粒子上，物质粒子也有力作用在场上，这一对力互为作用和反作用，并且它们总是大小相等而方向相反，作用在同一点的。换句话说，这一对相互力符合牛顿运动第三定律的要求。因之在狭义相对论中，可把运动第三定律修改为：物质粒子与作用场之间的相互作用总是大小相等而方向相反的。下一节我们即将介绍，应用这个修改的运动第三定律可以导出狭义相对论中的能量-动量守恒定律。
根据狭义相对论中的能量-动量守恒定律可知，当物质粒子与作用场之间出现相互作用时，必然存在能量、动量的传递。以后本书还要介绍量子场论的一些结论，例如，场在量子化后可出现粒子，因而可把能量、动量的传递解释为粒子（如光子、胶子等）的传递。这样我们对图（4.1）就可作下述理解：
http://blog.sciencenet.cn/blog-71626-459014.html
1董焱章
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- [3]funing
- 方培老师，你好，牛顿第一定律即使是在经典力学范围内也是有漏洞的，其一是实验方面的漏洞，其二是数理论证方面的漏洞。
- 博主回复(2011-7-1 11:27)：牛顿第一定律还是反映了客观规律的，但它在表述上存在逻辑循环问题。
- [2]董焱章
- 恩，俺是学力学出身的，接触的基本是粒子物质：看得见，摸得着，有直观想象的基础l；也习惯了“粒子直观式”的理解，故对于电磁场等抽象物质一直没有深刻理解，不知道陈老师是如何平衡抽象与理解的这对矛盾。。
- 博主回复(2011-6-25 16:34)：物理学上的一些抽象在很大程度上需要用数学来表达，建议您学点分析力学和电动力学及有关的数学，可能对扩大力学眼界会有帮助。
- [1]董焱章
- 陈老师，晚辈无法直观想象粒子对场的作用，因为有的场，比如电磁场本身就无法直观想象，请您赐教～
- 博主回复(2011-6-25 10:01)：本文最后一段说明可帮助直观理解。
也许可把场想象为一团形状可变的云雾。
不过，学习物理是需要抽象思维的，不能仅依赖于直观想象。
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