房屋外门轻微凹陷维修费用 房屋外门轻微凹陷维修费用谁承担

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怎么理解物理中的参考系？

这个问题是很难的，虽然我们在初中的时候都学过参考系，但那个知识其实禁不起推敲的。

简单想一下就可以知道，宇宙中的任何东西都在运动，地球绕着太阳转，但太阳也在动，所以太阳也不是惯性参考系，因为太阳绕银河系中心旋转的时候有加速度。而银河系中心其实也是有加速度的，因此宇宙中似乎没有真正的惯性参考系。这是我们的直觉能想到的一方面，当然这个想法还不够深邃。

因为涉及到运动的时候，我们必须首先指定空间与时间，而指定时间与空间的过程，其实就是需要对时空做3+1分解的过程，在这个过程中，我们需要要有相对论的四维的思维，而不能只停留在三维空间来想问题。

在四维时空中，参考系被定义为一堆粒子的世界线的集合，这些世界线之间彼此没有相交——等价于说这些观察者彼此之间没有相互碰撞。那么 ，什么是世界线呢?粒子或者观察者在时空中的轨迹。当然这里还涉及到时空本身是不是弯曲的，如果时空是弯曲的，那么观察者在时空中的轨迹肯定也是弯曲的。

因此，如何区分惯性参考系与非惯性参考系呢？按照我们前面的定义，我们需要来看观察者的世界线是不是弯曲的，如果观察者们的世界线都是直线，那么这个参考系就是惯性参考系；如果观察者们的世界线都是曲线，那么这个参考系就是非惯性参考系。总体来说，在我们真实的宇宙中，不存在惯性参考系，只存在非惯性参考系。

当然了，在一个很小的时空范围内，时空的弯曲可忽略，世界线也可以近似看成是直线，所以在局部上存在局部的惯性参考系，这个概念是很有用的。

物系的动力学方程的样式，取决于该物系参照的环境，此环境叫参照系。

显然，不同的参照系对应不同的动力学方程。但是，好的参照系有简洁的动力学方程。

加速度为零（a=0/静止/匀直）的参照系，叫惯性参照系。反之，a≠0的叫非惯性参照系。

▲气球动力学方程该以什么为参照系呢？

牛顿动力学体制，选择静止空间(a=0)为参照系，动力学方程简洁明快，符合人择原理。

广义相对论体制，选择子系统的系统为参照系(a≠0)，动力学方程很复杂，几乎解不出来。

孰优孰劣的焦点是：空间是静止的还是运动的？空间是平直的还是弯曲的？我认为，静止的空间更靠谱，弯曲的空间是神逻辑。

▲地球在充满的不分上下的空间，咋凹陷？

按相对论参照系，考察一个子系统，以系统为参照系，既涉及内环境，又涉及外环境，问题就比较复杂。

但是，如果把子系统与系统看成一个整体，就不必考虑系统内力的作用，只考虑环境即可。就这个意义上说，考虑物系的动力学方程，最好以绝对空间为参照系，只考虑其在外空间的受力因素即可。

▲数学世界的黎曼空间真能代表真实世界的物理空间么？

爱因斯坦的自由落体电梯实验原理，简称“自落体原理”，是广义相对论的基础模型。电梯是一个系统，乘客是子系统。

爱因斯坦以电梯为非惯性参照系，乘客既受系统内环境的底板弹力作用，还受系统外环境的地球引力作用，乘客受力与电梯整体运动无关。弹力(N)与引力(G)平衡，即：N-G=ma=0，因此乘客的加速度a=0。

妈咪叔来回答这个问题，我们先说参考系，再说惯性系。

要说参考系就要了解相对运动。参考系就是参照物，简单的说，我们说一个物体是否在运动需要参照一个物体，也就是所谓的相对运动，比如我们说火车上的人相对于地面是运动的，此时的参考系为地面；火车上的人相对于火车是静止的，此时的参考系为火车。因此参考系不同，相对运动的状态有可能不同。

相对运动有一个困扰了人类几个世纪的问题，宇宙中是否存在绝对静止的物质？如果存在的话，我们就可以准确的知道其他物体的运动状态了，也就存在绝对运动了。这种绝对静止的物质一直被人们称作“以太”，到了19世纪末期，迈克尔逊-莫雷实验宣告以太论的失败，证明了宇宙中并不存在绝对静止的物质，所以间接说明了，我们描述的运动都是相对运动，也就是相对于某个参考系的运动。

现在我们来说一下惯性系。作为一个学物理的人，到现在为止关于惯性系一直没有一个准确的定义，或者说根本就不存在一个绝对的惯性系，因为判断一个参考系是否为惯性系只能通过实验来证明。

先来说一般情况下我们认为什么是惯性系吧，举个例子。汽车在匀速运动的时候，如果这个汽车和地面足够平稳，当你看不见外面的时候你是感觉不到车在移动的。这时你拿一个杯子，然后松手，杯子的落地点就是垂直向下，这与你在地面上的实验结果是一样的。我们就可以称这时的车是一个惯性参考系。

如果车子有一个加速度，也就是当车子在加速行驶的时候，你会感受到一个向后的力（但实际上并没有物体作用在你身上），这个力被称作惯性力。此时你拿一个杯子松手后，杯子的落地点就不是原来的位置了，而是向后偏移了，也就是和你在地面上的实验结果不相符。这时的汽车我们就叫做非惯性参考系。

在牛顿时期，包括牛顿本人一直坚信绝对静止物质（以太）的存在，所以惯性系的定义也很好理解，凡是和绝对静止物体保持静止或匀速运动的参考系都是惯性系。但随着迈克尔逊-莫雷实验宣告以太论的失败，一直到爱因斯坦提出绝对静止物质不存在（PS：为了严谨，不存在绝对静止实际上是马赫先提出来的），对于惯性系的定义也就自然不成立了。

后来物理学家朗道在他的著作《场论》中似乎给出了惯性系的定义：牛顿第一定律成立的参考系叫做惯性系。说白了就是在一个参考系内，一个不受力的支点如果在做静止或者匀速运动，这个参考系就是惯性系。可是这就存在一个问题，我们如何判断这个支点是不受力的呢？如果你说没有物体碰它，它就不受力，那就大错特错了，还有场呢！场力是看不见的。所以为了严谨，惯性系的定义一度又改成了：在惯性系内，一个不受力的支点将做静止或匀速直线运动。。。好吧。这个逻辑怪圈似乎还是没有解决惯性系定义的问题。

一般教材对于惯性系的介绍是这样的，地球可以近似看做一个惯性系；太阳是比地球更好的惯性系；银河系是比太阳更精确的惯性系。。呵呵。

还是爱因斯坦聪明，爱因斯坦在其广义相对论中提出等效原理。取消了惯性系的概念，用一个公式满足所有参考系的物理规律，也就不存在惯性系与非惯性系的区别了。对于经典力学来说，就用教材概念就行了，别深究。

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