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物体的惯性质量是否各向同性?
[楼主] 作者:董银立  发表时间:2011/03/19 08:50
点击:2949次

通常认为物质的惯性质量是不具有方向性的,或者说物质的惯性质量是各向同性的。即通常认为一个大小恒定的外力作用在同一个物质上时,不论该物质朝哪个方向加速运动,该物质获得的加速度的大小都是相同的。但是本文提供了一种例外情况。

电场、磁场都是物质,它们都具有惯性质量,本文将以电场为例,探讨一下电场惯性质量的方向性。

以平板电容器为例,平板电容器充电后仅仅是电子从一个极板移动到了另一个极板,总的电荷数量并没有改变,但是充电后的平板电容器的惯性质量却增大了。如下例子有助于我们理解:

假设有两个一模一样的平板电容器AB,其中A没有充电,B充电。

——————                    ——————

   A        --------F                  B        ———F

——————                    ——————

如上图,用相同的外力F分别拉着AB向右座加速运动,我们会发现A的加速度大于B的加速度;

但是如果加速度的方向和电极板的方向不平行时,情况就不同了,似乎质量不是各向同性的?



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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/03/29 17:55 

第一,这个问题问得很好。要是惯性质量是各向异性,那么F=ma就要改为:
F^(i)=m^(ij)a^(j), 关于j求和。

第二,晶体(能带论)里面的电子有效质量就是各向异性的。
 [3楼]  作者:541218  发表时间: 2011/03/29 20:07 

愚者千虑必有一得!
董银力虽然愚蠢得不可理喻,但终于蒙对了一句!

我早就反复强调过 电磁场的惯性具有方向性! 对于球对称辐射的电场如电子所携带的电场的惯性就不具有方向!因为各项对称!所以非电磁场类物质的惯性就不具有方向性。关于这些我早在三十年前就作过详尽的论述。

并用圆柱形永磁体在高塔上作下落试验。

不过在90年冬天,我与复旦大学郑永宁教授面讨这个话题时,郑永宁表现出又惊奇又兴奋,他说这将有助于探索物质惯性的起源

 [4楼]  作者:老鹰110  发表时间: 2011/04/01 12:42 

明显的属于概念偷换。物质等于质量,就是偷换,虽然不是故意的,反而恰恰说明属于浆糊思维。如此思维还研究什么科学。说出来的也是胡说八道,何来什么科学道理。先把智商搞好。这三个浆糊凑一块了,可怜!

 如此非¥法逻辑:动物(物质)等于人(质量),人(质量)会说话(惯性),所以动物(物质)也会说话(惯性),因为蜗牛(电场等)是动物(物质)所以蜗牛(电场等)也会说话(惯性)。 概念的包含关系不是等同关系。

 [5楼]  作者:老鹰110  发表时间: 2011/04/01 12:44 

对【2楼】说:
你沈建其这个大白薯冒牌的专家,不比董强多少。浆糊加浆糊等于什么?你给我个答案。瞎胡乱思维,怎么可以研究科学。胡闹是你的本事。科妄没有学位的区别。因为学位不代表智商。
 [6楼]  作者:bxf77330  发表时间: 2011/04/03 10:45 

赞同楼主!
 [7楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/04/04 21:18 

请建其或者银立解释一下为什么你们会认为“我们会发现A的加速度大于B的加速度”!
 [8楼]  作者:鹏翱九宵  发表时间: 2011/04/06 08:20 

运动中的物体,它的惯性各个方向是不同的。
[楼主]  [9楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/08 11:05 

对【7楼】说:

原因如下: 

假设有两个一模一样的平板电容器AB,其中A没有充电,B充电。

——————                    ——————

   A        --------V                  B        ———V

——————                    ——————

如上图,当AB以相同的速度V向右运动时,B的动能大于A的动能,B的惯性更大,B更不易停下来。因为B除了具有“机械动能”外,B的两极板之间还产生了磁场(磁场能),而且该磁场强度与B的运动速度V成正比,该磁场的能量与V2成正比。

以上述匀强电场为模型计算出来电场的惯性质量:me=2We/C2   …………(1

(me表示电容器空间内电场的惯性质量,We表示电容器空间内电场的能量)

《电动力学》以点电荷周围球对称电场(库伦电场)为模型计算出来电场的惯性质量:me=4We/3C2         ……………………………………………………(2

在式(1)和式(2)推导过程中均不考虑因辐射损失的能量(当速度V远小于光速C时,辐射微小的可以忽略不计),式(1)和式(2)均符合能量守恒定律,即电场的动能me V2/2均等于该电场产生的磁场的能量。但是为何1)和式(2)却相差一个系数2/3呢?是否可以通过实验来检验哪一个正确呢?

先看等号左边,电磁质量me,它是一个可以测量的物理量,但是我们以往任何一种测量方案都无法区分“机械质量”和“电磁质量”,我们只能测量出电体(比如电子)的“总质量”。但是该“总质量”中到底有多大部分来自“电磁质量”, 式(1)和式(2)都可以自说自话。

再看等号右边的电场能We,而我们无法知道电子半径的准确值(目前我们使用的半径是计算出来的,而非测量出来的),也无法知道电子是“球壳”还是“球体”。等号两边都无法准确测量或计算,当然也不可能用实验来验证。

式(1)和式(2)哪一个更普遍呢?

 



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[楼主]  [10楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/08 12:21 

可以这样来理解,在一个电阻为零的导线中,假如其中有一个电流值,那么该电流将永远不会衰减,当然了,这靠的不是电子的“机械惯性”,而是因为电子具有“电磁质量”,电子具有“电磁惯性”;或者说导线中的电子具有“电磁动能”,该“电磁动能”的数值正好等于导线周围磁场的“磁场能”。

一个运动的带电物体,除了具有机械动能外,还具有电磁动能。但是假如该带电体不是“球对称”的话,那么它的质量将不再“各向同性”。

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[楼主]  [11楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/08 12:24 

总之,相对论的质能方程是错误的!

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[楼主]  [12楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/08 16:05 

式(1)和式(2)哪一个更普遍呢?

(1)式和(2)式使用了不同的“物理模型”。 (1)式使用的模型是“单位体积内的匀强电场”,(2)式使用的模型是点电荷周围的“库仑电场”。(1)式的适用范围应该比(2)式更广泛,因为任何“非匀强电场”都可以分解为无数多了“单位体积内的匀强电场”。而(2)式却不适用于“电荷束”(条状电荷)和“匀强电场”(板状电荷)。

但是上面在推导(1)式过程中隐藏着一个非常重要的前提条件,那就是电场的运动方向与电力线的方向垂直!因为公式:B=(E×V)/C2就是B=EVSinß/C2(其中ß为电力线方向与速度方向之间的夹角),也就说只有与运动方向垂直的电场分量才会产生感生磁场。因此我们必须将(1)式修改为:

me=2WeSinß/C2 …………………………………………(3)

于是我们不得不产生这样一个疑问,电磁质量具有方向性?!电磁质量不是“各向同性”的?!因为0≤Sinß≤1,因此在不同的方向上,0≤me≤2We/C2。(不过点电荷周围的库仑电场是“球对称”的,因此点电荷的电磁质量是各向同性的。)

我们可以由(3)式推导出(2)式,因为库仑电场在与“任一(运动)方向垂直的方向上”的分量都是整个电场的2/3。

(这可以用微积分的方法计算出来。也可以这样来理解,在一个三维坐标系中,有一个正方体,坐标系的x轴与正方体的一条棱平行,当正方体在x轴方向上运动时,在正方体的六个面中,与运动方向平行的面共有4个,也就是4/6或2/3。)

因此库仑电场的电磁质量是:me=2WeSinß/C2=(2We/C2)×2/3= 4We/3C2 。

可见(1)式、(2)式、(3)式都是正确的,它们之间可以相互印证,但(3)式——me=2WeSinß/C2才是最普遍的质能方程式。可见电场的惯性质量具有方向性。

相对论的质能方程算个什么东西呢?!


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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [13楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/08 19:03 

12楼的上下标不清楚,应该如下:

因为公式:B=(E×V)/C^2就是B=EVSin@/C^2(其中@为电力线方向与速度方向之间的夹角),也就说只有与运动方向垂直的电场分量才会产生感生磁场。因此我必须将(1)式修改为:me=2WeSin@/C^2

因此库仑电场的电磁质量是:me=2WeSin@/C^2=(2We/C2)×2/3= 4We/3C2 。

可见(1)式、(2)式、(3)式都是正确的,它们之间可以相互印证,但(3)式——me=2WeSin@/C^2才是最普遍的质能方程式。可见电场的惯性质量具有方向性。

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 [14楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/04/09 19:43 

对【9楼】说:
我原以为你说“用相同的个力F分别拉着A和B向右座加速运动,我们会发现A的加速度大于B的加速度”,是指B在加速过程中有能量辐身呢,既然你已谈到“推导过程中无法考虑因辐射损失的能量”,那我就不多说了,你提出的问题确实有意义!
但从你贴出的电场惯性质量公式看,公式(1)和(2)均与电容B的速度V或中速度A无关,又怎么认为它的惯性质量有方向性呢?至于电容A和B质量为何不同,我认为是可以理解和解释的,在为要让平板电容器的电子从一个极板移动到了另一个极板,必定要外部能量的作用,这部分能量的转移意味着有相应的质量转移,导致A和B的质量不一样。至于你提的为什么公式(1)和(2)不一样,你自己也说了,一个适用于匀强电场,一个适用于点电荷,两者不同,也正常啊。
但无论如何,你所提问题还是有意义的。
 [15楼]  作者:张崇安  发表时间: 2011/04/09 21:47 

董银立先生应该先搞清电场、磁场惯性质量的实质!
我记得你是以太派,那么电场磁场就是以太的激发,于是电磁场的惯性质量就是以太子群的惯性质量。
因为你的以太是随动的,所以以太群可以在牛顿空间中整体移动,我不认为这种运动具有方向性上的差异。
麦克斯韦理论建立在无限宽广的静止以太,也就是说以太无法在牛顿空间中整体运动,这种情况下,电磁场运动与以太有对比,就有惯性质量方向差异!
但麦克斯韦电磁以太被现代物理否定了,所以你的结论恐怕是不正确的。
希望你不要用麦克斯韦理论作为前题。错误的前题不可能得出正确的结论!
[楼主]  [16楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/10 13:21 

对【14楼】说:

 谢谢黄先生的关注!

公式(2)是现有教材中的公式,该公式中电荷的“电磁惯性质量”的确与电荷运动的速度方向无关。但是该公式仅仅适用于“球对称”的点状电场。教材没有发现电场电磁质量的方向性是教材的局限性。

公式(1)是我用“匀强电场”模型计算出来的“电场的惯性质量”。该推导过程的前提条件是“电场的运动方向与电场方向垂直”。

因此只有公式(3)才是普遍意义上的“质能方程式”。公式(3)明确了惯性质量的方向性。

既然三个公式都与相对论“质能方程式”不同,而且(1)、(2)、(3)式是可以互推的,那么是否可以判断相对论的“质能方程式”是错误的呢?



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 [17楼]  作者:wangyanqiang  发表时间: 2011/04/10 15:44 

董先生将脑筋急转弯的思维方式搬入物理学研究,可谓是一大壮举。哈 哈 哈
 [18楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2011/04/11 10:49 

对【10楼】说:

电流不变只有在超导的情况下才能实现。在超导的情况下也不是一点不变,只是变的很慢而已。

有电流就会有磁场,而磁场的变化会导致电压变化,由此引起电流变化。

这与电子质量无关,还有其他带电离子也会形成电流。

 

 

[楼主]  [19楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/04/11 12:50 

对【18楼】说:

1、我说的“电阻为零的导线”就是超导体,因为不存在绝对理想的超导体,因此电流会衰减,好比不存在绝对光滑的水平面一样。

 

2、恒定的电流产生恒定的磁场,不会感生出“自感电动势”。不会导致电压变化。你的这个质疑跑题了吧?

 

3、不仅仅是电子,任何带电体运动时,都会体现一个“额外的惯性质量”——“电磁惯性质量”。都会体现一个“额外的动能”(超出物体的机械动能的部分)——“磁场能”。



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 [20楼]  作者:hudemi  发表时间: 2011/04/11 17:44 

对【16楼】说:

既然三个公式都与相对论"质能方程式"不同,而且(1)、(2)、(3)式是可以互推的,那么是否可以判断相对论的"质能方程式"是错误的呢?

===========================

原来你是想否定相对论质能方程(E=MCC)的普适性啊,支持!请有关人士讨论。

 [21楼]  作者:silin007  发表时间: 2011/04/12 08:45 

质能方程(E=MCC)的普适性并沒错!

错的是爱因斯坦相对论对质能方程(E=MCC)的"不相对论"的解释!

例如:质量(M)相对什么运动?


彻底KO相对论--用高中知识两步搞定质能方程
[楼主] 作者:hosboyi

彻底KO相对论--用高中知识一步搞定质能方程!
[27楼] 作者:silin007 发表时间: 2011/03/24 17:34

已知在行星结构上万有引力与向心力是恒等关系:
F = GMm/rr = mu^2/r简化一下就搞定E = GMm/r = mu^2
即:当围绕引力中心(M)公转的行星(m)达到光速时就是E = mC^2

真正完备的质能方程是: E = GMm/r = mC^2 !其中:引力中心M为质子,行星m为电子,.......

※※※※※※
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]  [22楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/08/01 15:17 

支持相对论质能方程的人,出来练啊!

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[楼主]  [23楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/08/01 15:36 

对【3楼】说:
朱大侠这么厉害,怎么没有发现爱因斯坦的质能方程是错误的?

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 [24楼]  作者:__hegel  发表时间: 2011/08/01 20:58 

惯性与力场是对应的,朱顶余说的还是比较客观的,董银立喜欢大惊小怪

※※※※※※
孔德之容,唯道是从。
[楼主]  [25楼]  作者:董银立  发表时间: 2011/08/02 07:56 

对【24楼】说:

我又没说惯性与力场没有对应关系。

.

相对论的质能方程是错误的,而且物质的惯性质量不一定是各向同性的。你不必对此大惊小怪,而应该举旗反戈,直捣相对论老穴



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