相对论参数曲面 在牛顿力学中, 引力质量和惯性质量是两个性质完全不同的参数:引力质量, 描写质点对引力场响应的强弱,描写质点被加

来源: 2011-09-15 15:26:27 [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读:
bidu 09152011: 2 dollar red bar in first 15 minute, 引力!
等效原理
第一章 1.7 节曾经提到, 牛顿万有引力可以用引力场来描述. 位于 x 的质点感受到的引
力决定于 x 处的引力场 )(x
ϕ
,
)(x
x
f
ϕ
=
g
grav
m
(3.1)
参数
g
m 称为引力质量, 描写质点对引力场响应的强弱. 当质点只受到引力作用而加速运动
时, 称质点作自由落体运动. 例如断了线的升降机, 围绕地球转动的月亮等.
根据牛顿第二定律, 自由落体的加速度为
)(
1
x
f
x
ϕ
=
=
I
g
grav
I
m
m
m
&&
(3.2)
参数
I
m 描写质点被加速的难易程度, 称为惯性质量. 实验指出, 在同样的引力场中, 引力使
物体产生的加速度与物体的质量无关. 这意味着对任意两个物体 AB 有普适的比例常数
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图形的维数问题

首先我们回顾一下欧几里德维数(又称经典维数).在欧氏空间中一个几何点要用三个独立坐标来确定它的位置,空间维数为3,在平面上一个几何点可用两个独立坐标表示,平面是二维的,直线是一维的,点是0维的,推广一下,若空间中的一个点要用n个独立坐标(x1,x2,….xn)才能确定,则称空间为n维的,这就是欧几里德维数或经典维数.例如相对论涉及的就是欧氏空间加上时间所构成的4维空间,可用坐标(x,y,z,t)来表示.

历史上,对图形维数的定义经历了漫长的探索,两千多年前,欧几里德对图形的维数作过这样的描述:"曲面有两个量度,曲线有一个量度,点连一个量度也没有".后来由空间维数定义进行推广, 将几何图形的维数定义为确定图形上的一个点的位置所需要的独立坐标个数(或连续参数的最小数目).如空间曲线可表示为:

image21.gif (1104 字节), a<t<b

只需一个连续参数t,曲线为一维的,曲面可定义为:

image22.gif (1209 字节), a<u<b,c<v<d

只需两个独立参数,通常曲面是二维的,而象立方体、球体是3维的.

image23.gif (4459 字节)

经典维数都是整数,其缺陷是明显的.如果有人问:雪花、云彩、烟圈、花朵等自然构型的维数是多少?传统数学是难于回答的.遗憾的是,直观长期迷惑了我们,直到19世纪末意大利数学家皮亚诺(Peano G)作出了一个初看起来甚至以为是悖论的惊人发现.他指出,存在定义于实数轴上闭区间的连续映射,将区间映满平面上的二维区域,比如正方形或三角形,这样的映射称为皮亚诺曲线,对三维以上的空间也可用皮亚诺方法考虑,图3―2画出了皮亚诺曲线的两个层次,如果依此一直进行下去,可以填满一个正方形.按经典维数的定义,平面图形是二维的,而皮亚诺曲线为一维的,这就产生了矛盾,为解决这一问题,本世纪初前苏联科学家乌雷松重新定义了图形的维数,这里不拟深入.按乌雷松的定义,皮亚诺曲线维数为2.想想看,曲线的维数可以为1和2,那么在直线和皮亚诺曲线之间还有复杂程度、所占空间不一样的许许多多的曲线,其维数理应扩展到1与2之间的实数,也即允许维数为非整数(有时也称为分数). 同样曲面的维数也应根据其复杂程度扩展到2与3之间.

分形几何学把维数推广到可以连续取值,不局限于整数,这是数学史上一个划时代的进步. 曼德布罗特认为,只有在传统的欧氏几何意义下现实世界才存在复杂性,即分数维的几何体在整数维空间才表现出复杂性.我们设想一下,如果有与非整数维几何体相对应的维数空间,我们看来很复杂的几何体将不再复杂.其实分维的思想并不是近代才有,早在1919年,大数学家豪斯多夫(Hausdorff F)就提出了维数可以取分数的思想,并创立了豪斯多夫维数,但由于历史的局限性,他的工作没有引起更多人的重视.等效原理

第一章 1.7 节曾经提到, 牛顿万有引力可以用引力场来描述. 位于 x 的质点感受到的引

 

力决定于 x 处的引力场 )(x

ϕ

 

,

 

)(x

 

x

 

f

 

ϕ

 

 

 

 

=

 

g

 

grav

 

m

 

(3.1)

 

参数

 

g

 

m 称为引力质量, 描写质点对引力场响应的强弱. 当质点只受到引力作用而加速运动

 

时, 称质点作自由落体运动. 例如断了线的升降机, 围绕地球转动的月亮等.

 

根据牛顿第二定律, 自由落体的加速度为

 

)(

 

1

 

x

 

f

 

x

 

ϕ

 

 

 

=

 

=

 

I

 

g

 

grav

 

I

 

m

 

m

 

m

 

&&

 

(3.2)

 

参数

 

I

 

m 描写质点被加速的难易程度, 称为惯性质量. 实验指出, 在同样的引力场中, 引力使

 

物体产生的加速度与物体的质量无关. 这意味着对任意两个物体 AB 有普适的比例常数