[论文解读] Dynamics and electrodynamics of moving real systems in the Theory of Reference Frames

Daniele Sasso|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2010

Geophysics and Sensor Technology参考文献 1被引用 27

一句话总结

本文在参考系理论框架内提出了一套新方法，用于建模运动真实系统的动力学与电磁动力学，特别是基本粒子。该研究提出了‘电磁质量’的概念——与机械质量不同——并推导出新的时空方程，揭示了在惯性系与非惯性系中时间与质量的根本关联。

ABSTRACT

The purpose of the dynamics of moving systems is to search for the mathematical model that describes the link between the resultant applied force, that is the cause, and the speed of system that is the effect. This mathematical link provides the law of motion and from Newton forward it has been specified by an differential equation. Starting from the principles of the Theory of Reference Frames it is possible to arrive at new interesting results in the study and in the analysis of dynamical systems provided with linear symmetry and central symmetry. Really the most interesting consequences are relative to the behaviour of microphysical systems and elementary particles. Some kinematic and dynamic physical parameters, valid for analysis of mechanical systems, lose meaning in microphysical systems. For these systems it is necessary to define therefore new parameters on the ground of the behaviour of observable physical magnitudes. Surely the most important physical quantity, defined in this paper and relative to elementary particles, is the electrodynamic mass that is different from mass of mechanical systems. This parameter allows to understand some features of the behaviour of elementary particles in inertial and not inertial reference frames. In the last part of the paper an important relation between time and mass is proved and new general equations of space time are defined for any reference frame.

研究动机与目标

• 开发一个数学模型，将外力与运动在运动真实系统中的关系联系起来，特别是具有线性或中心对称性的系统。
• 解决经典力学参数在微物理系统中应用时的局限性，因为在这些系统中标准运动学与动力学量已失去物理意义。
• 引入新的物理参数——尤其是电磁质量——以适配基本粒子的行为特征。
• 建立适用于所有参考系的时空与质量之间的一般化关系。
• 推导适用于惯性与非惯性参考系的新型时空方程。

提出的方法

• 基于参考系理论的基本原理推导运动方程，将牛顿动力学扩展至具有对称性的系统。
• 引入电磁质量作为独立的物理参数，与机械质量相区别，用于描述电磁作用下粒子的行为。
• 利用该新参数分析基本粒子在惯性与非惯性参考系中的行为。
• 通过理论推导建立时间与质量之间的基本关系，该关系在任何参考系中均成立。
• 提出新的通用时空方程，统一适用于所有参考系的动力学与电磁动力学。
• 运用几何与运动学推理，重新定义在经典力学失效的微物理系统中的物理参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在超越经典力学的框架下对具有线性或中心对称性的运动真实系统进行动力学建模？
• RQ2 在标准力学参数不再适用的微物理系统中，需要引入哪些新的物理参数来描述基本粒子的行为？
• RQ3 电磁质量与机械质量有何本质区别？它在粒子动力学中扮演何种角色？
• RQ4 在任意参考系中，时间与质量之间存在何种基本关系？
• RQ5 如何将时空方程推广，使其在惯性与非惯性参考系中均能统一适用？

主要发现

• 本文提出‘电磁质量’作为基本粒子的独立物理参数，与机械质量有本质区别。
• 推导出一个适用于任何参考系的、时间与质量之间的新基本关系。
• 建立了适用于所有类型参考系（包括非惯性系）的广义时空方程。
• 研究表明，微物理系统的特性要求重新定义物理参数，因为经典运动学与动力学量已失去物理意义。
• 该模型成功将牛顿动力学扩展至具有对称性的系统，尤其适用于基本粒子。
• 该框架为在参考系理论框架下，统一分析惯性与非惯性系统中的粒子动力学提供了稳定的理论基础。