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谁若能对这四个逻辑问题给出自恰的回答,谁就将成为超越爱因斯坦、牛顿、麦克斯韦的物理学新巨人。
[楼主] 作者:平阳睡狮  发表时间:2008/08/12 12:33
点击:1881次

 

谁若能对这四个逻辑问题给出自恰的回答

谁就将成为超越爱因斯坦牛顿麦克斯韦的

物理学新巨人

狭义相对论的四个逻辑问题

洛仑兹变换原本是洛仑兹在研究麦克斯韦方程组在互做匀速直线运动的两个坐标系中如何使其数学表述形式保持相同过程中拼凑出来(而非推导出来)的一个时空协变群。后来,爱因斯坦不仅给出了洛仑兹变换的数学推导方法,并且赋予了其更多的物理学内涵,从而创立了狭义相对论。但是,长久以来,物理学界对狭义相对论一直存在着严重分歧和激烈争论,主要表现为牛顿绝对时空观与爱因斯坦相对时空观之间的深刻矛盾。本文提出了狭义相对论的四个逻辑问题,希望广大物理学研究者针对这些逻辑问题给出各自的回答,以期在逻辑层面上找到共识。

1.相对平移速度

在洛仑兹变换中,对于坐标系K和K'而言,c(真空中光速)和v(两坐标系之间相对平移速度)都属于保持不变的通用量值。已知c保持不变的逻辑基础是真空中光速不变原理,然而v保持不变的逻辑基础是什么呢?

2.坐标轴

设想K和K'的各坐标轴是用材质完全相同且长度完全相等的刚性直棒制成的。当K与K'沿着平行于x轴和x'轴的连线互做匀速运动时,已知y轴和y'轴、z'轴和z轴的长度仍完全相等,然而x'轴和x轴的长度不再相等吗?若不再相等,哪个轴的长度发生变化了呢?

3.长度测量

当K与K'互做匀速直线运动时,在K中静止的观察者如何测量在K'中静止的某物体的长度?

4.时间测量

当K与K'互做匀速直线运动时,在K中静止的观察者如何测量在K'中静止的某事件的时间?

这四个逻辑问题虽然乍看很简单,却极容易因回答得顾此失彼而掉入逻辑陷阱中。这四个逻辑问题不仅属于狭义相对论,而且属于理论物理学。谁若能对这四个逻辑问题给出自恰的回答,谁就将成为超越爱因斯坦、牛顿、麦克斯韦的物理学新巨人。大家试一试吧!

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 [2楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/12 13:21 

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[楼主]  [3楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/12 14:01 

回yanghx:
我觉得你想得太简单,太唐突了。这些逻辑问题才是理论物理学的根本问题,但是几乎很少有人真正考虑过。只要你能对其中的任何一个问题给出逻辑自洽的回答,我就相信你在未来一定会成为一个非常了不起的学者。


“如同逆子说的,各系自己测量自己的,不要管其他系的测量结果就是了,没那么复杂, ”
自己测量自己的,利用什么方法呢?这才是需要真正回答的问题。
 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/12 14:05 

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[楼主]  [5楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/12 14:19 

杨:动杆L测量就用某处两次记录杆两端经过的时间t1和t2不行吗? L=c(t2-t1)

郭:这个回答恰恰暴露出我们在逻辑思维上存在着的漏洞!在利用光信号测量动杆的长度时,因为来自动杆的光信号对测量者已经发生了多普勒效应,所以对于同一个杆而言,和杆相对静止的测量者与和杆相对运动的测量者分别测量到的杆的长度肯定是不同的。但是我认为,当杆靠近观察者时,观察者测量到的长度小于杆的实际长度,当杆远离观察者时,观察者测量到的长度大于杆的实际长度,与狭义相对论的尺缩效应不同。
 [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/12 15:19 

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[楼主]  [7楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/12 21:40 

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 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/12 23:06 

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[楼主]  [9楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/13 11:43 

当K与K’互做匀速直线运动时,在K中静止的观察者如何测量在K’中静止的某物体的长度?yanghx提出了一种朴素且实用的测量方法,可表述为:在K’中静止的某物体相对于在K中静止的观察者以v做匀速直线运动,当该物体前端经过观察者时,观察者记下时刻为t1,当该动体尾端经过观察者时,观察者记下时刻为t2,因此求出该物体的运动长度L=v(t2-t1)。在K中所测量到的该物体的运动长度L与在K’中所测量到的该物体的静止长度L’之间怎样进行量值比较,不知道yanghx是否考虑过?。对于这个逻辑问题,我在主贴中未曾提出。但是这样测量的结果无法使L与L’之间在量值上存在逻辑联系,彼此是完全孤立的。若认为L=L’,我们找不到任何逻辑依据,若认为L=L’*sqrt(1-v2/c2),我们又觉得存在逻辑悖论。
我所提出的这些逻辑问题都是我经过长期思考却感到难以厘清的逻辑问题。大家讨论一下,各抒己见,相互启发,或许可以找到某种新的解决这些逻辑问题的答案。
对于主贴第三个逻辑问题,我给出的回答是:若利用光信号测量某物体的长度,当该物体向着观察者运动时,L光=L光’*sqrt((c-v)/(c+v)),当该物体背着观察者运动时,L光=L光’*sqrt((c+v)/(c-v))。若利用声信号测量某物体的长度,当该物体向着观察者运动时,L声=L声’*sqrt((u-v)/(u+v)),当该物体背着观察者运动时,L声=L声’*sqrt((u+v)/(u-v))。
对于主贴第四个逻辑问题,我给出的回答是:若利用光信号测量某事件的时间,当该事件向着观察者运动时,T光=T光’*sqrt((c-v)/(c+v)),当该物体背着观察者运动时,T光=T光’*sqrt((c+v)/(c-v))。若利用声信号测量某事件的时间,当该事件向着观察者运动时,T声=T声’*sqrt((u-v)/(u+v)),当该物体背着观察者运动时,T声=T声’*sqrt((u+v)/(u-v))。这也是我在另一个主贴中提出“为什么我们看到的电闪持续时间比雷鸣持续时间短”的思想出发点。因为电闪雷鸣属于一种爆炸状态,光源和声源都会在瞬间向四面八方射出,发生了多普勒效应,所以电闪会由亮蓝渐变暗红,雷鸣会由高尖渐变低沉。也有很多朋友对这个自然现象给出了其它解释,都是值得学习的。
以上内容仅供有兴趣参与此话题讨论的yanghx等朋友们参考。
 [10楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/08/13 12:17 

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[楼主]  [11楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/13 12:45 

对任何客观现象,都可以有多种解释。我非常赞赏【16楼】功夫熊猫ytq给出的解释,也在百度把150分送给了她。我也非常赞同jqsphy给出的独家解释,这是其他人未曾考虑到的。我没有说我用多普勒效应解释是正确的,也没有用多普勒效应正式给出解释。但我认为这种解释也是独家的。
 [12楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/13 13:43 

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 [13楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/13 13:46 

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 [14楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/13 14:12 

另外说明一下,测量动杆长度的方法很多,我说的只是其中比较简单的一种,很早就有了,
而且在一些早期的相对论书里还是作为证明“尺缩”的模型呢,
后来他们发现其中存在明显的问题,就改用其他模型了,
当然这显然就可能成了疑相者的好方法了?

 

当然事情也并非如此简单,
比如假设存在“光速各向异性”,那么如果用现在规定的测标准长度方法---激光波长法,
就可能出现测量静止杆的误差或不确定问题,不管是单程还是往返光程,只是误差的大小不同而已?

 [15楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/08/13 15:02 

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[楼主]  [16楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/13 16:09 
 [17楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2008/08/13 18:39 

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[楼主]  [18楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/13 19:58 

回王飞cn:
我相信你早已注意到,关于声和光的多普勒效应,现在由两种理论给出解释。由多普勒早期提出的理论现在只适用于声多普勒效应,光多普勒效应则是狭义相对论的一个推论,而且关于多普勒效应,多普勒的理论与爱因斯坦的理论相比较,它显得不够完美,甚至隐含着特殊的或者优越的参照系。包括物理学家在内的人们之所以一直承认它,是因为大家迄今坚持认为声速相对于在介质中运动的观察者是可变的,存在u±V。事实却是,能直接测量到u±V的实验方法不仅从未有过,而且也无法设计。
 [19楼]  作者:qstt  发表时间: 2008/08/14 00:32 

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[楼主]  [20楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/14 06:00 

以下为百度相对论吧吧主fishwoodok给出的回答——

试试看:
1、在逻辑上没有任何理由要求v保持不变;
2、“当K与K'沿着平行于x轴和x'轴的连线互做匀速运动”,如何运动?
假如K'/K之间有相对运动,则相对于“静止”者运动的X(X')长度“收缩”了。但是在自己的坐标系中测量的长度(固有长度)没有变化。
3/4、无法直接测量。
如果从“相对运动”角度去理解,不存在“顾此失彼而掉入逻辑陷阱中”的问题。

作者: fishwoodok 2008-8-14 01:51   回复此发言
 [21楼]  作者:qstt  发表时间: 2008/08/14 10:52 

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[楼主]  [22楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/14 14:13 

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[楼主]  [23楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/08/14 23:34 

to sqtt:

我回答问题有误可以指正,但是我的人格不允许侵犯:

21楼就完全体现了那种无知无畏者经常辱骂他人的口径。

作者: fishwoodok 2008-8-14 23:18   回复此发言
 [24楼]  作者:qstt  发表时间: 2008/08/15 12:12 

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 [25楼]  作者:qstt  发表时间: 2008/08/15 12:22 

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 [26楼]  作者:wangyanqiang  发表时间: 2008/08/15 13:24 

我认为,真空光速不变原理属于假设,光速不变是有条件的。它只能在一定的范围内适用,当范围足够大时,光速不可能不变。
在旋转的星球、星系、星系团、总星系中,没有任何人能保证平移速度恒定不变,v 保持不变也只能是假设。
其他问题就不必回答了吧。
 [27楼]  作者:qstt  发表时间: 2008/08/15 13:34 

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 [28楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/15 13:47 

话粗理不糙?
 [29楼]  作者:julia132  发表时间: 2008/11/10 23:35 

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 [30楼]  作者:周宪  发表时间: 2008/11/10 23:42 

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