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83总结展望论文第四部分

因为Kx=p·s·cosι,Ky=p·s·和Kz=p·s·,因此,由上面的方程组可知静系压力p等于动系压力p′,按爱因斯坦的规定动系压力p′以p0代表,则p=p0。

在第13节的最后,爱因斯坦又论述了一番采用不同参照系的物理量采用上述的洛伦兹变换便可以得出不同参照系描述的物理体系的运动情况。

第14节题为《例子》,这一节给出了三种情况的狭义相对论能量E和动量G公式。

情况一,第11节和第12节的研究对象,一个只受周围空间内电磁力作用的、辐射不能穿过的空腔所包围的物理体系,如果没有外力作用在空腔壁上,其能量E和动量G为:

E=E0·(1-q2/c2)-0.5,

G=q·(1-q2/c2)-0.5·E0=q·E/c2。

情况二,上述的空腔壁是完全柔软并可以延伸的,因而从内部作用于空腔上的辐射压必须与来自不属于这个体系的物体的外力相平衡,其能量E和动量G为:

E=E0·(1+q2/3c2)·(1-q2/c2)-0.5,

G=q·(4E0/3c2)·(1-q2/c2)-0.5。

情况三,没有重力质量的带电物体,其能量E和动量G为:

E=E0·(1-q2/c2)-0.5,

G=q·(4E0/3c2)·(1-q2/c2)-0.5。

第15节题为《运动体系的熵和温度》,这一节爱因斯坦采用洛伦兹变换讨论了物理体系的熵η和温度T。

首先,爱因斯坦论证了熵η对于不同的惯性参照系来说是相等的,具体论证如下:

静系S和动系S′考察的同一物理体系的熵分别为η和η′,而物体从一种状态(在这种状态中物体对静系S是静止的,代号为η1)通过任何可逆、绝热过程转化到第二种状态(在这种状态中物体对动系S′是静止的,代号为η1′)。

η1表示物体对于静系S的起始状态的熵,η2表示终态的熵,则由于可逆性和绝热性,η1=η2;同时,对于动系S′,过程也是可逆和绝热的,因此我们同样得到η1′=η2′。

参照上面的“物体从一种状态通过任何可逆、绝热过程转化到第二种状态”的描述,η1=η1′,因此,η1=η2=η1′=η2′。

(注:论文中这段论证爱因斯坦采取的论证方式为:假设η1′>η1,即物体相对于对它正在运动的这个参照系的熵η1′比相对于对它是静止的参照系的熵η1为大,则关系式η2>η2′也成立,因为物体在第二个状态相对于加撇的参照系是静止的,而对于不加撇的则是运动的。如此,则与η1=η2和η1=η1′矛盾,因此,η1=η2=η1′=η2′)

论证了熵η对于不同的惯性参照系来说是相等的前提后,爱因斯坦又论证了温度T对于不同的惯性参照系的情况。

首先,根据洛伦兹变换,静系S和动系S′考察的热量变化关系为:

dQ=dQ0·(1-q2/c2)0.5

其次,熵η、温度T和热量Q的关系为:

dQ=T·dη

再次,根据上面的论证η=η0,

最后,联立上面三个方程可知静系S和动系S′考察的体系温度T关系为:

T/T0=(1-q2/c2)0.5

即,运动体系的温度T对于不同的惯性参照系的情况是不一样的:“因此,一个运动体系参照于相对它运动的参照系的温度总是小于参照于对它是静止的参照系的温度。”

第16节题为《体系动力学和最小作用量原理》,这一节爱因斯坦反向论证了普朗克的论文《关于运动体系的动力学》:

“普朗克先生在他的论文《关于运动体系的动力学》中,从最小作用量原理出发(并从空腔辐射的压力和温度的变换方程出发)得到了同本文所得结果(注:本文第15节内容)相一致的结果。因此发生了这样的问题:他的研究基础和本文的研究基础之间有着怎样的联系?”

爱因斯坦具体的反向论证过程如下,首先物理体系输入的热量(TdS)为总能量(dE)的增加减去压力所做的功(-p·dV)和减去增加动量(Fxdx+Fydy+Fzdz)所消耗的功(注:总结展望论文第15节的话):

dE=Fxdx+Fydy+Fzdz-p·dV+Tdη

其中, Fx,Fy,Fz是作用于体系上合力的分量。

考虑到 Fxdx=Fx·(x带点)dt=(x带点)dG=d[(x带点)·Gx]-Gx·d[(x带点)]等等和 T·dη=d(Tη)-η·dT,

则得到关系式:

d(-E+Tη+qG)=Gx·d[(x带点)]+Gy·d[(y带点)]+Gz·d[(z带点)]+pdV+η·dT

因为这个方程的右边部分也必须是全微分,并考虑到 Fx=dGx/dt,于是得到普朗克由之出发的、用最小作用量原理推导出来的方程:

d[?H/?(x带点)]/dt=Fx,d[?H/?(y带点)]/dt=Fy,d[?H/?(z带点)]/dt=Fz,

?H/?V=p,?H/?T=η。

总结展望论文第四部分就此结束。

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