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评爱因斯坦推导洛伦兹变换
[楼主] 作者:wxlxa  发表时间:2009/10/24 11:22
点击:944次

 

 

评爱因斯坦推导洛伦兹变换

 

爱因斯坦在《浅说》一书的附录中对洛伦兹变换进行了推导(详情见附文---爱因斯坦推导洛伦兹变换的过程(摘自《浅说》))。下面我们对他的推导进行分析。

爱因斯坦在文章的第一段就用了两个‘我们'(‘ 我们可以把问题分为几部分,'、‘当给定x和t后,我们要求出x`和t`。')。这充分说明推导工作是由包括爱因斯坦在内的‘我们'这部分人进行的。这个‘我们'包括哪些人呢?根据说话的惯例,如果仅仅包括K(或K`)参照系的人,爱因斯坦会说‘K(或K`)参照系的人',而不会说‘我们'。由此可见,‘我们'不是只包括K参照系的人,也不是只包括K`参照系的人,而是包括K、K`、K``---所有参照系的人。

文章接下去说‘沿着正x轴前进的一个光信号按照方程x-ct=0---(1)传播。'。是谁认为‘沿着正x轴前进的一个光信号按照方程x-ct=0---(1)传播。'呢?这句话的前面没有明确指出是谁,但是,把文章的上下文联系起来看就可以看出,是‘我们'认为‘沿着正x轴前进的一个光信号按照方程x-ct=0---(1)传播。'。这就是说,‘我们'使用了K参照系。

因为,‘我们'只有承认K参照系的钟(K参照系的钟就是与K参照系相对静止的钟 )是同步的才能承认K参照系是合格的、可以应用的,所以,既然‘我们'使用了K参照系就证明‘我们'承认K参照系的钟是同步的。

因为,‘我们'包括K、K``、K``---所有参照系的人,所以‘我们'承认K参照系的钟是同步的就等于K、K``、K``---所有参照系的人都承认K参照系的钟是同步的。

根据‘同时是绝对的'的定义和‘K、K`两个参照系的人都承认K参照系的钟是同步的'可得‘同时是绝对的'。可见,‘我们'承认了‘同时是绝对的'。

因为‘同时是绝对的'与相对论的观点矛盾,相对论不允许用‘同时是绝对的'去推导洛伦兹变换,所以洛伦兹变换就不可能推导出来。

 

 

附文

爱因斯坦推导洛伦兹变换的过程(摘自《浅说》)

 

一、洛伦兹变换的简单提的【补充第11节】

按照图2所示两坐标系的相对取向,该两坐标系的x轴永远是重合的。在这个情况下我们可以把问题分为几部分,首先只考虑x轴发生的事件。任何一个这样的事件,对于坐标系K是由横坐标x和时间t来表示,对于坐标系K`则由横坐标x`和时间t`来表示。当给定x和t后,我们要求出x`和t`。

沿着正x轴前进的一个光信号按照方程

x=ct

x-ct=0             (1)

传播。由于同一光信号必须以速度c相对于K`传播,因此相对于坐标系K`的传播将由类似的公式

x`-ct`=0             (2)

表示。满足(1)式的那些空时点(事件)必须也满足(2),显然这一点是成立的,只要关系

(x`-ct`)=r(x-ct)       (3)

一般满足,其中r表示一个常数;因为,按照(3),(x-ct)等于零时(x`-ct`)就必然也等于零。

 

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 [2楼]  作者:silin007  发表时间: 2009/10/25 06:34 

11、解读爱氏浅说《洛伦兹变换》

原文(批注)

11、洛伦兹变换

上面最后三节的结果表明,光的传播定律与相对性原理的表面抵触(第7节)是根据这样一种考虑推导出来的,这种考虑从经典力学借用了两个不确当的假设;这两个假设就是:
(1)两事件的时间间隔(时间)与参考物体的运动状况无关。
(2)一刚体上两点的空间间隔(距离)与参考物体的运动
如果我们舍弃这两个假设,第7节中的两难局面就会消失,因为第6节所导出的速度相加定理就失效了,看来真空中光的传播定律与相对性原理是可以相容的,因此就产生这样的问题:我们必须如何修改第6节的论述以便消除这两个基本经验结果之间的表面矛盾,这个问题导致了一个普遍性问题(前边说的都是误导)。

在第6节的讨论中,我们既要相对于火车又要相对于路基来谈地点和时间,如果我们已知一事件相对于铁路路基的地点和时间,如何求出该事件相对于火车的地点和时间呢?对于这个问题能否想出能使真空中光的传播定律与相对性原理不相抵触的解答,换言之:我们能否设想,在各个事件相对于一个参考物体的地点和时间与各该事件相对于另一个参考物体的地点和时间之间存在着这样一种关系,使得每一条光线无论相对于路基还是相对于火车,它的传播速度都是c呢?这个问题获得了一个十分明确的肯定解答,并且导致了用来把一个事件的空一时量值从一个参考物体变换到另一个参考物体的一个十分明确的变换定律(那就看看这个变换定律也就是洛伦兹变换是怎么建立的吧!)。

在我们讨论这一点之前,我们将先提出需要附带考虑的下列问题。到目前为止,我们仅考虑了沿着路基发生的事件,这个路基在数学上必须假定它起一条直线的作用。如第2节所述,我们可以设想这个参考物体在横向和竖向各予补充一个用杆构成的框架,以便参照这个框架确定任何一处发生的事件的空间位置。同样,我们可以设想火车以速度”继续不断地横亘整个空间行驶着,这样,无论一事件有多远,我们也都能参照另一个框架来确定其空间位置。我们尽可不必考虑这两套框架实际上会不会因固体的不可入性而不断地相互干扰的问题;这样做不致于造成任何根本性的错误,我们可以设想,在每一个这样的框架中,划出三个互相垂直的面,称之为“坐标平面”在整体上这些坐标平面共同构成一个“坐标系”。于是,坐标系K对应于路基,坐标系K’对应于火车。一事件无论在何处发生,它在空间中相对于K的位置可以由坐标平面上的三条垂线x,y,z来确定,时间则由一时间量值:来确定,相对于K',此同一事件的空间位置和时间将由相应的量值x',y',z',t'来确定,这些量值与x,y,z,t当然并不是全等的(事实正相反!)。关于如何将这些量值看作为物理测量的结果,上面己作了详细的叙述(上面更作了详细的反驳,还是接着看吧!)。

显然我们面临的问题可以精确地表述如下,若一事件相对于K的x,y,z,t诸量值为何?在选定关系式时,无论是相对于K或是相对于K’,对于同一条光线而言、当然对于每一条光线都必须如此,真空中光的传播定律必须被满足(多普勒频移表明这一定律根本就不能被满足!因此不面的洛伦兹变换也就根本不成立!)。

若这两个坐标系在空间中的相对取向为X,这个问题就可以由下列方程组解出:
x'=(x-vt)/(1-v^2/c^2)^1/2
y'= y
z'= z
t'=(t-vx/ c^2 )/(1-v^2/c^2)^1/2
这个方程组称为“洛伦兹变换”(注:这组方程是依据以太漂移实验零结果建立的,但因为式中的v原本是地球的转速,所以根椐伽利略大船诌相对性原理这个v应等于零式无意义,因此洛伦兹变换方程自然的还原为伽利略变换方程!)。

如果我们不根据光的传播定律,而根据旧力学中所隐含的时间和长度具有绝对性的假定,那么我们所得到的就不会是上述方程组,而是如下的方程组:
x'= x-vt
y'= y
z'= z
t'= t
这个方程组称为“伽利略变换”,在洛伦兹变换方程中,我们如以无穷大值代换光速c,就可以得到伽利略变换方程(注:光速c用作者的话讲是在校儿童都知道的恒量根本不是无穷大!)。

通过下述例示,我们可以很容易地看到,按照洛伦兹变换,无论对于参考物体K还是对于参考物体K’,真空中光的传播定律都是被满足的。例如沿着正x轴发出一个光信号,这个光的传播按照下列方程前进 x = ct
即以速度c前进。按照洛伦兹变换方程,x和t之间有了这个简单的关系,则在x’和t’之间当然也存在着一个相应的关系,事实也正是如此:把x的值ct代入洛伦兹变换的第一个和第四个方程中,我们就得到:
x'=(c-v)t/(1-v^2/c^2)^1/2
t'=(1-v/c)t / c^2)/(1-v^2/c^2)^1/2
这两方程相除,即直接得出下式:
x′=ct′
即参照坐标系K’,光的传播应当按照此方程式进行,由此我们看到,光相对于参考物体K’的传播速度同样也是等于c。对于沿着任何其他方向传播的光线我们也得到同样的结果。当然,这一点是不足为奇的,因为洛伦兹变换方程就是依据这个观点推导出来的(注!这一点是非常奇怪:即先用光速不变假设建立洛伦兹变换方程,再用洛伦兹变换方程证明光速不变假设竟然还觉得这一点是不足为奇的?)

解读:

爱因斯坦在此先认定“光的传播定律与相对性原理的表面抵触”是因经典力学借用了两个不确当的(绝对时空)假设,再认定“如果我们舍弃这两个假设,则光的传播定律与相对性原理的表面抵触”的两难局面就会消失,然后认定经典速度相加定理在此失效了,并认定真空中光的传播定律与相对性原理是可以相容的,于是在其因违反数学规律的(c+v=c)而根本不成立的光速不变假设的前提下,建立了做为其理论甚础或核心的根本不可能成立的洛伦兹变换,由此就在逢多必少的数学规律决定下使物理学就走上了科幻创作之路:即假设c+v=c成立,那么c+v=c若真运算起来则必然从v=L/s中得出下节的尺缩与钟慢的谬论。

※※※※※※
即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实
[楼主]  [3楼]  作者:wxlxa  发表时间: 2009/10/25 15:55 

相对论洛伦兹变换的推导存在很多问题,例如零比零问题、把两个光子的运动方程当成一个光子的运动方程的问题等。我一楼仅就爱因斯坦违反逻辑的问题谈了点看法。
[楼主]  [4楼]  作者:wxlxa  发表时间: 2009/10/29 13:26 

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