物理学中的相对与绝对

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  相对与绝对是两个相关联的词语,相对,有条件、有限制、有依赖关系的是随条件的变化而起变化的,叫相对,是“绝对”的相对,绝对,无条件的、永恒的、无限的意思,世界上一切事物既包括相对的方面,又包括绝对的方面,相对中包含着绝对,绝对存在于相对之中,相对和绝对是辩证统一,在物理学中也常用到相对与绝对这两个词,本文从力学、热学、电学、光学和近代物理学几个方面简述物理学中常提到的相对与绝对。
  
  一、力学中的相对与绝对
  
  1.把物体抽象成质点是相对的
  质点是力学中的一个理想模型,在某些情况下,可以不考虑物体的大小和形状从而使问题简化,我们用一个有质量的点来代替整个物体,用来代替物体的有质量的点叫做质点,一个物体能否看做质点是有条件的、相对的。
  
  2.描述物体的运动与静止是相对的
  描述物体运动时,选来作为标准的另外的物体,叫做参考系,物体的运动与静止是相对于参考系而言的,例如,相对于地球静止的物体,若选取地球为参考系,它是静止的;若选太阳为参考系,它是运动的,并且这是绝对的,同一物体对于不同参考系运动状态的描述不同,这叫做描述物体运动状态的相对性。
  
  3.相对运动与绝对运动
  质点的绝对运动可看做是由质点相对于参考系的相对运动和质点跟随参考系所做的牵连运动两者合成的结果,它是相对于牛顿的绝对静止参考系的运动。
  
  相对位移与绝对位移、相对速度与绝对速度、相对加速度与绝对加速度具有和相对运动与绝对运动类似的意义。
  
  4.重力势能的相对与绝对
  物体在某一位置的重力势能是相对于零势能点而言的,同一物体在同一位置,由于零势能点的选取不同,重力势能是不相同的,但是,同一物体在两点之间的势能差却是绝对不变的,与零势能点的选取无关。
  
  二、热学中的相对与绝对
  
  1.绝对温标、绝对零度、绝对温度
  绝对温标,又称热力学温标,开尔文定义绝对温标,绝对零度是用绝对温标表示温度时绝对温标的零点,1954年国际计量大会决定取水的三相点的绝对温度为273,16K,这样就完全定义了绝对温度,绝对温标每1K的大小和摄氏度温标每1℃的大小完全相同。
  
  2.相对湿度与绝对湿度
  表示空气的干湿程度的物理量,有绝对湿度和相对湿度两种表示法,通常把1m3空气中所含有的水汽的克数叫做绝对湿度,把空气中实际含有的水汽密度与同温度下饱和水汽密度的百分比叫做相对湿度。
  
  三、电学中的相对与绝对
  
  1.物质的原子核束缚核外电子的能力大小是相对的
  例如,下列几种物质的原子核束缚核外电子的能力由小到大的排列顺序是“兽皮——玻璃——丝绸——胶水”,用兽皮与玻璃棒摩擦,玻璃棒带负电,用玻璃棒与丝绸摩擦,玻璃棒带正电,由此说明玻璃的原子核束缚核外电子的能力比兽皮强,比丝绸弱。
  
  2.导体与绝缘体是相对的
  众所周知,容易导电的物体称为导体,不容易导电的物体称为绝缘体,其实,导体与绝缘体之间没有绝对的界限,绝缘体并非绝对不导电,只是绝缘体的电阻率很大,在强电场中,电绝缘体内部局限于分子线度中的正负电荷将会挣脱束缚,而成为自由电荷,电介质的绝缘性能遭到破坏而导电,例如,在常温下,玻璃是绝缘体,当玻璃加热到红炽状态时,玻璃就变成了导体。
  
  3.把带电体抽象为点电荷具有相对性
  若带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计,这样的带电体就可看做点电荷,点电荷是电学中的理想模型,点电荷具有相对意义,能看做点电荷的带电体不一定很小。
  
  4.电势能的相对与绝对
  带电体在电场中某一点的电势能是相对于零势能点而言的,同一带电体在电场中同一位置,由于零电势点的选取不同,电势能是不相同的,但是,同一带电体在电场中两点间的电势能差是绝对不变的,与零电势点的选取无关,电势也具有同样的相对性与绝对性。
  
  四、光学中的相对与绝对
  
  1.光密媒质与光疏媒质具有相对性
  例如,水跟玻璃相比,玻璃是光密媒质;玻璃与金刚石相比,玻璃是光疏媒质。
  
  2.会聚透镜与发散透镜具有相对性
  若透镜置于比透镜折射率小的媒质中,凸透镜是会聚透镜,凹透镜是发散透镜;若透镜置于比透镜折射率大的媒质中,凸透镜是发散透镜,凹透镜是会聚透镜。认识物理学中的相对与绝对,不单是学习了物理知识,更重要的是培养了学生辩证统一的哲学思维能力。
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