惯性参照系的真实内涵 

胡良

摘要，牛顿第一定律成立的参照系就称为惯性系 (在该参考系中，一个不受相互作用的粒子将保持相对静止或匀速直线运动)。惯性系具有一个特性，两个惯性系之间的相对速度一定是常数;相对于一个惯性系，任何非惯性参考系(非惯性系)一定呈加速度运动。

关键词：惯性参照系，万有引力，量子三维常数

作者，总工，高工，研究生（全日制）

中图分类号：0572.3

1引言

惯性参照系（惯性系）适用于牛顿力学，所有的惯性系都是等效(等价)的。例如，假如A是一个惯性系，则任何相对于惯性系（A）作匀速直线运动（或静止）的参考系（A'）都是惯性系;而对于惯性系（A）作加速运动的参照系就是非惯性参考系(非惯性系)。

在惯性系中，如果不受外力时，则一切物体总保持与参考系的匀速直线运动状态（或相对静止状态）。

值得注意的是，惯性系中的惯性指的是相对于整个惯性系而言的；不同惯性系中所指惯性有可能不同。

例如，惯性系中的物体由于惯性保持相对静止状态；而从另一个惯性系观察，物体作匀速直线运动。

惯性系中的惯性是相对于惯性系与其中的物体整体而言；而惯性定律中的惯性是指物体内禀的属性。

 

2参考系

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（或者运动方程的形式），也随之不同。

在有些参考系中，不受力的物体会保持相对静止（或匀速直线运动状态），其时间是均匀流逝的，空间是均匀及各向同性的。在该参考系内，描述运动的方程具有简约的形式，该参考系就是惯性参考系(惯性系)。

牛顿第一定律成立的参照系就称为惯性系 (在该参考系中，一个不受相互作用的粒子将保持相对静止或匀速直线运动)。

惯性系具有一个特性，两个惯性系之间的相对速度一定是常数;相对于一个惯性系，任何非惯性参考系(非惯性系)一定呈加速度运动。

这意味着，一个净外力是零的点粒子，在任何惯性参考系内测量出来的速度一定是常数;只有在净外力非零的状况之下，才会有点粒子加速度运动。惯性系是不存在引力作用（不存在自身加速度）的参考系。

3万有引力与惯性参考系

由于万有引力的存在，不可能找到净外力为零的惯性系。换句话说，由于宇宙空间中，无处不存在有引力，绝对的惯性系是不存在的。

由于引力场在空间中的分布是不均匀的，惯性系只可能是局域的（近似的），可称为局域惯性参考系；宇宙中不存在全局域惯性参考系。

一个参考系是不是惯性系，其判据就是牛顿运动定律是否成立。任何一个惯性系中所作的任何力学实验都无法测定惯性系本身的速度。

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）的参考系就是惯性系。

相对惯性系作匀速直线运动的任何参考系都是惯性系，因为在该参考系中牛顿运动定律都成立(伽利略变换)；在相对惯性系作等速直线运动的任何参考系中，力学规律的表达形式都一样。

所有的惯性参考系都是等效的；例如，在一个封闭的系统中，不能够判断一个惯性系统是处于静止状态或是在作等速直线运动。

4，狭义相对性原理

在任何惯性系中，物理定律具有相同的表达形式。相对性原理与光速不变原理相结合就是狭义相对论。

此外，非惯性系（非惯性参考系）是指相对地面惯性系做加速运动的物体。在非惯性系中，牛顿第一定律并不成立。平动加速系是指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。转动参考系是指相对惯性系转动的物体。例如在水平面匀速转动的转盘。

5孤立量子体系

根据量子三维常数理论及不确定性原理，宇宙中，不存在绝对的惯性系（绝对的参考系）。惯性系属于孤立量子体系；由于孤立量子体系的内禀属性可能有所不同，这意味着，惯性系之间并不完全等价。也就是说，惯性系之间只具有相似性，而不一定完全等价。

由N个基本粒子组成的孤立量子体系（惯性系）可表达为：

 N*Vp*C^3= Vn*S^3= (Vn*fn)*S^2*λn=mn*S^2*λn=En*λn

=hn*S=(hn*fn)*λn

其中，

<Vp>，普朗克空间（最小的空间荷），量纲，<[L^(3)T^(0)]>；

>C<，最大的信号速度（真空中的光速），量纲，>[L^(1)T^(-1)]<；

>C^3<，光子的能量-动量场，量纲，>[L^(3)T^(-3)]<；

<Vn>，孤立量子体系的空间荷，量纲，<[L^(3)T^(0)]>；

>S<，孤立量子体系的的信号速度，量纲，>[L^(1)T^(-1)]<；

>S^3<，孤立量子体系的能量-动量场，量纲，>[L^(3)T^(-3)]<；

<(Vn*fn)>，孤立量子体系的质量荷，量纲，<[L^(3)T^(-1)]>；

>S^2*λn<，孤立量子体系的质量场，量纲，>[L^(3)T^(-2)]<；

λn, 孤立量子体系的波长，量纲，>[L^(1)T^(0)]<；

fn, 孤立量子体系的频率，量纲，>[L^(0)T^(-1)]<；

mn，孤立量子体系的质量荷，量纲，<[L^(3)T^(-1)]>；

Vn*S^3，孤立量子体系，量纲，<[L^(3)T^(0)]>*<[L^(3)T^(-3)]>。

这意味着，惯性系（参考系）之间的质量可能有所不同。由于惯性系（参考系）不同，对于光子的引力红移（或蓝移）就不同；这意味着，相对论的尺缩钟慢效应有所不同。所谓的匀速运动就是沿测地线运动。

6孤立量子体系与球体

假设孤立量子体系是一个球体。

从球体表面上的曲线曲率，>[L^(-1)T^(0)]<，来看；体现了该孤立量子体系的能量，

量纲，<[L^(3)T^(-1)]>*>[L^(2)T^(-2)]<。

从球体表面积的倒数（二维波矢），>[L^(-2)T^(0)]<，来看；体现了该孤立量子体系的引力，

量纲，<[L^(3)T^(-1)]>*>[L^(1)T^(-2)]<。

从球体体积的倒数（三维波矢），>[L^(-3)T^(0)]<，来看；体现了

该孤立量子体系的能量-动量场，量纲，>[L^(3)T^(-3)]<。

7物理学的量纲分析

通过量纲分析（定性）及物理常数（定量），揭示了微观与宏观的内在本质，建立了物理学定律之间的联系。采用研究结构的方法来代替复杂的数学方程计算，提出了一个新思路.

量子三维常数理论，h*C＝Vp*C＾3，的核心就是光的结构。

8物理的公式

第一，客观属性

物理学理论及实验揭示了自然界的内禀属性，并反映物质运动的客观规律。

第二，统一性

牛顿通过三大定律及万有引力定律将天上及地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立，将电及磁实现了统一。爱因斯坦质能方程将质量及能量建立了统一。相对论将时间及空间统一。波粒二象性理论将粒子性及波动性实现了统一。

第三，简洁性

物理规律可用数学方程表达，具有简洁性。例如，牛顿第二定律，爱因斯坦的质能方程，法拉第电磁感应定律。此外，通过简约的物理实验，可使得物理现象更加明显。

第四，对称性

对称性是指客观规律的对称性。例如，竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

第五，预测性

物理理论能解释已观测到的物理现象，也能预测当时没有探测到的物理现象。例如，麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在；卢瑟福预言中子的存在；菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑，狄拉克预言正电子的存在。

普朗克说过一句关于科学真理的真理，“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明，而是通过这些反对者们最终死去，熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律。