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陈若凡提问： 第一个问题是时间是什么？第二个问题如下． 现有一根木棒，长２厘米，直径为１毫米，重１克．现在把它放在无引力的地方，给它一牛顿的力（一直给下去），它的速度会加速到什么程度呢？请大家告诉我一个公式．
1. 十五岁的初中生能提出这样的问题实在不简单。至少50%的大学教师对此都漠然置之，还不如陈若凡。 2。第一个问题太大，虽然表面上时间代表的是物质运动或变化的先后顺序，但相对论问世后，时间被认为是与力和速度有关的物理量。特别是从相对论继续深入推导，现在普遍认为在宇宙起源之前时间不存在，而且将终结于宇宙消亡之时。有一点必须承认：至少在一定的范围内相对论还是正确的：如质能转换及其方程，引力的传递速度等于光速（后一点最近刚被天文观测实验证实）。但不容忽视的是：正是从这一点可以作出推论，两个相对速度大于光速的物体之间引力消失！！！！！！！因为该引力来不及跟上。问题是现在大家都认为任何物体的速度都不能超过光速，理由是因为此时其质量无穷大。这一观点实质上犯有两个错觉：A：这等同于承认绝对静止参照系的存在；B：既然质量与速度相关而速度又是相对的，那么质量必然也是相对的，如M1相对于M2的速度为0。999999C，而M3与M1相对静止，那么在M2看来，M1的质量为接近无穷大；而在M3看来，M1的质量只是静止质量，现从M1上向前射出一颗子弹m，出膛速度为0。0001C，（待续） 而相对论认为:即使这样,子弹相对于M1的速度仍小于C, 而不是大于C,因为尺度缩小而时间放大,因此在M2看来子弹的"计算速度"仍小于C.但却忘了:在M3看来,子弹的速度却是从0增加到0.0001C,其质量也只是较静止质量有略微的增加而已,要做到这一点很简单:只需开一枪就行.而从M2的角度看来,子弹的质量在速度为C时等于无穷大,所以它不可能再加速.========这就怪了:在某一惯性系中轻而易举的事却因为在另一个惯性系不可思义而无法办到. 也有人认为:不可能将一把枪加速到0.999999C,因为能量不够.他们显然忘了:现代天文学家已观测到:"最"远处的星系正以近光速远离地球.---------连质量庞大的星系都能以近光速运动,为什么手枪却不可以??? 因此我们可以推测:在小于光速的情况下相对论正确(至少部分正确)而在超光速时相对论却不再正确! 3. 再谈小陈的第二个问题: 它分为两种情况:A:当所给的力F来自木棍的外部时,施力体受反作用力F'的作用,其运动方向与木棍相反,即施力体与木棍间的速度逐渐增大,当两者的分离速度大于C时,由于力的传递速度等于C,木棍所受的外力变为零,它不再加速. B:当木棍所受的力F来自内部时(类似于火箭的推力即施力体与受力体为同一物体),木棍将一直加速下去,直到能量枯竭.由于现有的技术限制,火箭不可能做得太大,只能将物体加速到每秒20公里.如果找到新的动力源,则火箭可以在自身推力的作用下加速到超光速. 我的回答：很明显lywcy的回答不是相对论的回答。 1、时间是什么，呵呵，这个问题辞海上的回答实在是抽象的太厉害了。我认同相对论的观点，我认为时间是：物质运动的过程的度量。物质运动有许多种：无规则运动、规则运动、周期运动等等。两个物体间运动过程的比较，才出现了时间的概念。比如A物体是一个钟摆，在地球上受到地球引力作用而周期性地来回摆动；B物体是一根香烟，在某个人的嘴里慢慢地呼成了烟雾。要比较抽一根烟过程，跟钟摆来回摆动过程的比较，就必须引入时间的概念。所以，时间就是不同物体运动过程之间的比较。为了给出标准的时间单位，人们定义了单位时间所对应的物体运动过程。而不同参考系之间的单位时间，则跟这些参考系之间的速度参数有关，都是相对的，没有绝对统一的、适用于任何参考系的单位时间。也就是说，不同参考系观察到的同一现象（比如某参考系内单位时间所对应的物体运动过程），至少在时间----物体运动过程的角度上，结论可能是不同的。 2、狭义相对论中，恒力F不再具有永恒的意义，因为F的定义F=ma中，质量m已经是一个跟速度有关的参数了，加速度a是速度v对时间的导函数，更是复杂。所以要得到恒力F，不是那么简单的事情了。如果你学过求导方法，那么可以用F=dmv/dt来进行推导，第一步就是用到公式F=dmv/dt=mdv/dt+vdm/dt，然后就是利用狭义相对论基本变换公式来进行求导、求导、再求导推演公式...以前我求过，不过是很复杂的公式，没有实际意义。 在陈若凡第二个问题的物理背景中，可以进行若干定性的分析： 假设地面上静止的观察者，他观察到木杆受到一个恒定大小方向推动力的作用下永远运动下去。这个恒定大小方向的推动力由下面定义。 关于恒定的推动力，必须说出“恒定”是相对于哪个参考系的。这样一来就有两个定义： 1、木杆参考系（这是一个相对于地面观察者加速的参考系）中测量出木杆受到1牛顿恒定大小方向的推动力。这里指出“恒定”是相对于木杆参考系而言的。 2、地面观察者参考系中测量出木杆受到1牛顿恒定大小方向的推动力。这里的“恒定”相对于地面观察者。 无论哪两种定义，都可以肯定的是，木杆相对于观察者不断地加速。随着木杆-观察者相对速度越来越大，地面观察者测量到木杆的质量越来越大。 i、在相对于观察者恒定的恒力作用下，木杆相对于观察者的加速度越来越小，最终加速度变成0，木杆相对速度达到光速，这是很明显的。 ii、在相对于木杆恒定的恒力作用下，由于木杆的相对质量也是越来越大，所以必须分析木杆受到的“恒力”在地面观察者眼里是否也跟木杆质量一起同步地增大而趋向于无穷。本人没有耐心进行这个数学计算，不过结论肯定是光速极限。同时需要注意的是：这个相对于地面观察者恒定的作用于木杆上的恒力，是否可能实现。还可以参考一个很明显的事实：为了维持不断增加质量的木杆的恒定加速度，必须提供不断增加的推动力能量，最终这个推动力在物体速度接近于光速的时候趋向于无限大而不可实现。 这里：光速极限速度，是相对于某一个具体的惯性系而言的。比如相对于地面参考系，有一个光速极限；相对于快速离开飞船惯性系而言，也有一个不同于地面光速极限的光速极限。要提到“速度”“质量”“时间”，必须明确地指出什么相对于什么的情况，否则都是无意义的，这是因为可以提供给一切惯性系作参考的绝对静止参考系，是不存在的。 超光速运动，在狭义相对论中属于“无意义”的范畴，就好像我们在讨论活人的大背景下，讨论死人在哪种情况下会感到快乐一样的毫无意义。 超过光速运动的物体，其相对于观察者的质量，不是0，也不是无限大，更不是负数，而是“虚数”。只有物体的静止质量为虚数的时候，得到的相对质量才是实数，我们才能够观察到这些物体的超光速运动。虚数的物理意义是什么呢？谁知道？所以，请不要随意说超光速运动下物体是什么样子的。什么“速度刚刚超过光速的那一刻，运动物体将会解体”之类的说法实在是无稽之谈。 ※※※※※※ 俞烨 |