牛顿运动三定律全是广义相对论的近似吗?

           

             在研究广义相对论时,人们常说:“牛顿力学理论是广义相对论在弱场慢速

         条件下的近似。牛顿力学理论包括两部分，即牛顿万有引力定律和牛顿运动三

  定律。

那么，牛顿运动第一定律和牛顿运动第三定律能否也可由广义相对论推出来

        呢？现在我们来讨论这个问题。这两个定律的表述分别是：

        牛顿运动第一定律：在惯性参照系中，若不受外力作用，任何物体都将保持其静止

        状态或匀速直线运动状态。

        牛顿运动第三定律：每个作用力恒伴有一个大小相等而方向相反的反作用力。（或

        者说，两个物体之间的相互作用力总是大小相等而方向相反且同时作用。）

            必须指出，牛顿运动第一定律要求存在惯性参照系和不受外力（包括引力）

       作用，这只适用于平直时空。而广义相对论的时空是弯曲时空，一般来说，不存

       在惯性参照系和往往要受到引力；因之在原则上，广义相对论与牛顿运动第一定

       律是不相容的。可是，由式(4)可知，当引力和其它力都可忽略不计时，质点的  

       加速度可看作等于零；这正与牛顿运动第一定律的结论相同。在这种情况下，也

       可以认为牛顿运动第一定律近似成立。但这只是‘人为’的看待，‘人为’地把

       惯性参照系强加进来；因为实质上广义相对论是否定惯性参照系的。因此，应当

       说，牛顿运动第一定律不可能由广义相对论推出来！

           牛顿运动第三定律也不可能由广义相对论推出来。牛顿运动第三定律的观点

       是承认绝对的同时性，认为力的作用是瞬息传播的，两物体间可以直接以力相互

       作用，作用力和反作用力总是同时存在，同时发生，同时结束。而广义相对论的

       观点是不承认绝对的同时性，不认为力的作用是瞬息传播的，而认为两物体间只

       能通过场来施加作用，场的作用以光速传播，有个滞后时间，广义相对论不认为

       两物体间可以直接以力相互作用，不认为作用力和反作用力总是同时存在，同时

       发生，同时结束。因之在原则上，广义相对论与牛顿运动第三定律是不相容的。

           

       参考文献

[1] 福克.1965，“空间、时间和引力的理论”，周培源等译，科学出版社，北京.

[2] 须重明,吴雪君.1999,“广义相对论与现代宇宙学”，南京师范大学出版社，

南京.

[3] Weinberg S. 1972, “Gravitation and Cosmology”, Wiley, New York.

 

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