《相对论》的本质特性

1．运动的相对性并非《相对论》的本质特性

   通常在解释《相对论》时，总是强调其相对运动的特性，似乎这就是《相对论》的特征。其实，在牛顿力学中，也已考虑到了运动的相对性，也是要选定适当的轴矢坐标系才能相对确定物体的位置及其运动。

有人补充说：“《相对论》是考虑到时间的相对性”，还是要强调其相对运动的特性。但是，3维空间位置矢量各分量的“模长”也都是时间的函数；就已经反映了时间的相对性，而仅此，也并不能反映出《相对论》的本质特性。

爱因斯坦(Einstein)在解释《相对论》时，曾举出“与美女在一起，不觉得时间长”。但是，那只是一种詼谐的调侃，只是人们感觉上的相对性，与《相对论》的本质毫无关系。

但是，有人要从运动的相对性并非《相对论》的创新，而否定、批判《相对论》的本质创新，就显然更是没有道理的；是对《相对论》本质创新的一种误解。

2．《相对论》是对经典力学时空观念的新发展

  2．1．经典力学的时空观念

经典力学只是选定3维空间轴矢坐标系，认为：在不同的轴矢坐标系中，时间是相同的，与轴矢系无关（即所谓“绝对时间”），而把时间仅当作3维空间位置矢量各分量坐标的一个参变量；3维空间位置矢量各分量的“模长”也都是时间的函数。

不同牵引运动轴矢坐标系间的变换就是“伽利略变换”。

这就已使经典力学能符合从苹果落地到天体运行的广泛相对运动规律。

  2．2．经典力学的时空观念的根本困难

但是，根据光子，以及高速(在3维空间，其速度与光速相比不可忽略)运动物体，在不同牵引运动轴矢坐标系间的变换，不符合“伽利略变换”的实验观测事实，就已表明：根本不能由经典力学的这种时空观念予以解释。

洛仑兹 (Lorentz)仍然从经典力学 和所谓“以太”的设想，而提出所谓“长度收缩、时钟变慢”，导出“洛仑兹变换”，使适应迈克尔逊实验相应的观测结果。但由此却引出许多悖论，而不能自圆其说，并不能解释其本质原因。

  2．3．狭义相对论对时空观念的新发展

狭义相对论打破经典力学“绝对时间” 的错误观点，以4维时空轴矢系，即：“时间”不仅是3维空间位置矢量各分量坐标的一个重要参变量，而且是与3个空间轴彼此线性无关的 (对于正交系，为彼此正交的)另一轴矢（时轴矢）的主角，“时轴”分量的“模长”由ict表达 (i是虚数符，即-1的平方根，c是相应牵引运动参考系真空中3维空间光速的模长，t是时间)组成欧基里得4维时空的所谓“闵可夫斯基(Minkowski)矢量”，取代经典力学的3维空间轴矢系。采用欧基里得4维时空的闵可夫斯基矢量表达客体的时空位置，从而，并不需要所谓“长度收缩、时钟变慢”，而具体导出了不同的牵引运动轴矢坐标系间的变换是“洛仑兹变换”，实际上，排除了由此却引出各种悖论，才圆满地解决了这个问题。

因而，以4维时空的闵可夫斯基矢量取代经典力学的3维空间位置矢量；并导致以4维时空的“洛仑兹变换” 取代经典力学3维空间的“伽利略变换”，把仅对低速运动物体适用的经典力学，推广到适用于包括光子在内的一切物体和场，才是狭义相对论创新的本质。

  2．4．广义相对论对时空观念的新发展

广义相对论进而指出：对于非惯性（即有力作用的）牵引运动系，时空会产生相应的弯曲。即使按狭义相对论处理，如果不计及时空这种弯曲特性，对于一些跨越相应较大时空范围的问题，就会得出显著偏离客观实际的结果。例如：水星近日点的进动的计算值，显著偏离实际的观测值，就是长期未能解决的问题。

由于时空的这种弯曲特性，通常欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空中的各点，通常就不得不放弃使用矢量，而采用曲线坐标直接表达时空各点的位置，再利用黎曼时空的度规张量各“元”作为参量，类比由库伦静电定律转变到马克斯威尔方程组的变换规律，而由牛顿引力定律转变为爱因斯坦引力场方程，建立相应的运动方程, 用以处理一些按牛顿引力理论与实测结果显著偏离而长期未能解决的(例如：水星近日点的进动值)；或者分别按 两种理论，其结果有显著差异，且可提出实测检验比较的，跨越相应较大时空范围，乃至精细天体运动，的引力问题(例如：光子在引力用下的频率红移和偏折)等问题，后经实测检验，都是广义相对论的结果与实测很好地相符，从而证实了它的正确性。

2004年10月，更由各国科学家和大学研究人员组成的研究小组，观察了绕地球旋转的两颗卫星（LAGEOS  1和2）后首次发现了，地球引力的确“拖曵周围时空发生了偏转，离地球越近，扭曲的幅度就越大”的直接证据。

因而，广义相对论创新的本质就在于：考虑到非惯性（即有力作用的）牵引运动系时空的弯曲特性，把仅适用于惯性牵引运动系、平直时空的狭义相对论推广到能包括应用于非惯性牵引运动系的弯曲时空。

3．经典力学是《相对论》在相应的一定条件下，符合客观实际的近似

实际上，相对论是4维时空可变系的时空结构,
因是4维时空，就能反映包括光子在内的高速运动物体的运动规律；
因是可变系，就能反映非惯性牵引运动，包括大范围时空的运动规律。
    经典力学只是3维空间，不变系，的时空结构，
    因而经典力学不能正确反映高速运动物体，和非惯性牵引运动大范围时空，的运动规律。
    虽然相对论和经典力学的时空结构是显著不同的，但是，
对于低速运动物体，因3维空间的v/c可以忽略，
对于非惯性牵引运动小范围时空，因时空弯曲的各联络系数都很小，而所起的影响均可忽略，
    因而，经典力学的运动规律还是近似符合客观实际，而能适用的！

因而，经典力学只是《相对论》在低速运动，或相应小范围时空非惯性牵引运动，条件下的近似。

只有这样认识，才能正确理解和应用《相对论》，也才能弄清相对论和经典力学的相互关系。

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