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我眼中的自然
[楼主] 作者:neutron1001  发表时间:2009/04/18 06:55
点击:317次

 

自然是由物质组成的,存在于宇宙空间,物质是运动的,运动是绝对的;物质的性质、运动状态、位移量的变化是绝对的,时间对任何物质都是平等的,这是客观的;

 

语言和数学是人创造的工具,物理用来描述物质的性质和运动规律,任何描述物质运动规律的表达式只能是相对的,即在定义的一个参考系,表达物质的性质和运动规律的语言和数学公式才能成立,这是主观的;

 

物质的性质、运动状态、位移量的变化不受表达形式的影响,表达式是否合理、准确需要通过物质的表现来验证,不是由表达式的数学变换来推证,这是客观与主观的关系;

 

狭义相对论是描述物质运动规律的,它的基本内容是坐标变换,就是换个角度看同一个运动的物质,这种数学变换不会导致物质的性质和运动状态发生任何变化;

 

但狭义相对论通过洛仑兹变换就能把运动物质的尺寸变短了,质量变大了,时间流失变慢了,换个坐标就能导致物质的性质、运动状态、位移量发生了改变?

 

广义相对论的基本内容是把时间和空间用数学关联起来推证物质之间的作用,就是爱因斯坦方程;

 

从不同位置观察同一个物体运动,得出的结论不一定相同。例如,相对于你的视线匀速运动的物体,在你看来肯定是匀速运动,当它走过我的面前时,相对于我则不是匀速运动,不是匀速运动就意味着有加速度,有加速度就表示这个物体受到了力的作用,而实际上我们两人都没有动它;要确定这个物体是否真受到了力的作用,就要观察它的运动状态是否发生了变化;按照爱因斯坦的说法,广义相对论的等效原理适用于任何参考系,但实际上在不同的参考系描述运动的数学表达式是不同的;

 

相对论到目前为止没有一个实验验证其合理性,而量子力学到目前为止对所有的自然现象都能做出合理的解释,当然这不意味着量子力学不存在缺陷;

 

相对论的问题出在哪里?

 

爱因斯坦的相对论具有严格的数学逻辑,从数学推导上看不出问题,那么我们往前走,看看推导的依据是什么:

 

(1)相对性原理:物理定律在一切参考系中都具有相同的形式

(2)光速不变原理:真空光速独立于参考系

 

先看相对性原理,举个简单的例子:爱因斯坦同志看到你犯迷糊,甩手打了你一拳,看到我不在意他的魔术,也打了我一拳,假定这两拳发生的物理条件完全相同,按照相对性原理,它们有相同的数学表达式,但是,这在物理上却不等效,这说明数学表达式的等价不意味着物理上等效,从这一点就看得出单纯的数学推论不一定符合物理实际,主管和客观的差异;

 

再说光速不变原理,它是基于洛仑兹变换,为了解决麦克斯韦尔方程组对经典力学的伽利略变换不协变问题,洛仑兹变换主观假定光速在任何惯性参照系始终是一个常数,就是对光速而言不适用矢量叠加原理,这个假定的支持依据是迈克尔逊-莫雷实验,这个实验的目的是测定光线相对于以太的速度,方法是认为光是波,通过测量光的干涉来确定光速,结果干涉现象没看到,就认为不同惯性系统中光速不变;

 

开始复杂了,这涉及到光的性质,到目前为止,流行的看法是爱因斯坦提出的的波粒二象性,这是个调和的意见,光是个粒子已经被证明,它的波动性怎么来的,因为它产生机械波的特征现象,就是干涉、衍射、绕射,这不能成为光是波的理由,因为现在的实验证明许多粒子都会产生这些机械波的特征现象;

 

我们见到的光是光线,光线是光子流,光子有许多产生方式,通常是分子或核子能级跃迁发射出来的,发射是随机的,光子的能量也是个离散值,不像无线电波那样人为地周期发射,这决定了光子发射不会呈周期变化,由光子流构成的光线的强度也不会呈现周期变化,迈克尔逊-莫雷实验其实证实的是:光子是粒子而不是波;

 

到目前为止没有任何方法能够直接测量出光子的频率或波长。通常所说的光子的频率或波长是从普朗克定律转换过来的,就是能量和频率通过普朗克常数联系起来,这是个定义的关系式,不是自然规律的反映,所谓光子的频率或波长不是表达波的特征,而是表达光子能量的另一种方式,多余的方式,光谱实际上是光子的能谱;

 

知道了光子的性质,就会明白作为物质粒子的光子会不遵守速度矢量叠加原理?所以洛仑兹变换中认为光速不变是人为的假设;

 

那么如何解释麦克斯韦尔方程对伽利略变换不协变问题?这应该追究麦克斯韦尔方程的问题。

 

基于不合理的物理假设,数学上的变换再怎么严谨,最终得到的结论也是不合理的,脱离物理真实条件的数学变换是游戏,依照这样的数学变换得出的结论是谬论。

 

顺便说一下数学表达式变换的物理意义:一个描述物质运动的量或函数,在数学上有无数构成方式,例如1=0.5+0.5=0.1+0.9=0.1+0.2+0.7=......,每一个表达形式表示了形成这个量的一种方式,对于函数,例如周期性变化的量,傅立叶变换也只是形成这个周期量的一种方式,不是唯一的方式,不意味着这个周期量必然是由一系列谐波叠加构成,用谐波叠加可以用来表示通常不容易表达的周期量,从这个方面,我们就能理解频谱的意义:方便表达和数学计算。再从物理上看1=0.5+0.5是否成立,如果我一次吃了一斤米,完全可以说我一次吃了两个半斤米,这是等效的,但不能说我吃了一斤米等效于这次吃半斤米加下次吃半斤米(时间不一致),也不能说我吃了一斤米等效于他和她每人吃了半斤米(作用物体不一致),这在物理上不等效。

 

物理是人主观地反映客观世界的表达,这种表达是否合理准确,需要通过比较与自然的符合程度来评价,当然评价结论也是主观的,物理理论是否可行只能看人们的接受程度;数学是人创造的一种表达工具,单纯的数学推导是逻辑游戏;相对论是基于不成立的假设制造的数学游戏。

 

同理,"我眼中的自然"反映的是我个人对自然的认识。

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