运动物体的温度会改变吗?
爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家。他创立的狭义相对论,打破了牛顿的绝对时空观,引起了物理学各个方面的重大变革和人类认识自然能力的一次飞跃。狭义相对论和量子力学已成为现代物理学的主要支柱。根据狭义相对论,我们知道,运动的尺会缩短,运动的时钟会变慢,运动物体的质量会增大。由狭义相对论,我们知道绝大多数物理量运动的相对论变化都可由被称为洛仑兹变换的关系确定。然而,在热力学中,人们对温度的相对论变换关系却一直存在着诸家学说争论的局面。通俗地说就是运动物体的温度是否会改变?如果会变,又如何变?这个问题至今还是一个未解之谜。
1907年,即在狭义相对论提出后两年,爱因斯坦和普朗克就将相对论应用于热力学,导出了热力学量的洛仑兹变换公式。他们用不同的方法得到一致的结论:运动物体的温度变小,即运动物体变冷。这就是普朗克—爱因斯坦的运动物体“降温说”。
“降温说”在长达55年内,为大家一致所承认。但在1963年,奥特在他逝世后才发表的一篇论文中却提出了完全相反的观点。奥特用另外一种方法导出了运动物体的“升温说”,即运动物体变热,温度会升高。后来,迈勒对奥特的“升温说”提出过详细证明。然而1982年,谈稿生详细分析了迈勒模型,指出了迈勒在计算中出现的错误,对迈勒模型的正确计算得出结论又支持了“降温说”。但是,R.G.纽伯格利用熵的洛仑兹不变性和辐射功率不变性,对奥特的“升温说”提出一种新的推导方法,又得到运动物体变热的结论。
1966年,兰德伯格又提出“温度不变说”。即运动物体的温度保持不变。他提出了Z个理想实验,以此证明“温度不变说”。
运动物体温度变化的学说除了以上三种外,冯·凯普和王志兴等人还提出了第四种学说,即认为不存在一个普适的、一般的温度变换式,“降温说”、“升温说”以及“温度不变说”都各有其适用条件。
运动物体温度变化的各种学说各自有支持者和反对者。公说公有理,婆说婆有理。孰是孰非,现在还难以定论。总之,与相对论力学、相对论电动力学、相对论量子力学不同,相对论热力学是—门尚未牢固建立,又有待于人们进一步研究的学科。要解开温度的相对论变换之谜还有待于深入的探索。