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公转与自转有何根本差别:黄德民与梁彬彬等网友请进
[楼主] 作者:无忧仙人  发表时间:2013/03/18 22:53
点击:6525次

上一个系列讨论的任务已经完成,所以此处再重新开贴。

探索科学真理最忌怀有先入之见,但是德民却把无忧仙人怀疑应该是讨论结果的命题当做讨论的前提,说实在话,这种做法非常令人忧虑。所以无忧仙人在这里善意提醒各位:讨论之前请不要预设前提,好吗?如果真理本来就微妙难知,那么带着有色眼镜去寻找它不是自己难为自己吗?

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[楼主]  [2楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/18 23:15 

本来我觉得有些道理显而易见,但是在发现这么多人存在分歧之后方知事实可能不是这么一回事,所以就让我们从最基本的东西讨论开始,之所以这样是因为有时人的成见如此微妙以至于难以辨认它,同时它有时又如此根深蒂固以至于难以抛弃它,所以希望这个系列的讨论在让我们一起揭示真理的同时,也给予我们难得的批评与自我批评机会,望所有参与者珍惜。

我从德民与彬彬在前一个系列讨论的回贴中发现,公转与自转的区分不是我想象的那么容易,所以就让我们从研究非常具体的情况开始。下图描述的是一颗行星围绕太阳运行一个周期时的情况,从中可以清楚地看出该行星的双重身份:在公转的同时也有自转,为了准确把握二者的差别,也为了检视我们观念中对二者理解中的任何可能不一致,请二位根据图中信息回答:

如果我们有意计算该物理场景中涉及的Sagnac效应,请问所用的角速度应该是多少?注:为了方便起见,图中显示的时间单位假定为秒(s),同时角度的单位取为弧度。

 [3楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 08:04 

1、公转与自转本质上无区别,只不过表现形式不一样(转心内外问题);
2、对于地面上小范围的实验(比如光纤的S效应实验),是地球在“自转”,但对该实验系统来说,实质上是该系统在绕地心“公转”(因为旋转中心在实验系统外);
3、对于你所说的图示情况,转动角速度是地球自转与公转的角速度迭加!如果S效应是纯粹的运动效应,由对应的S效应也是两者的迭加;如果S效应既与运动效应有关也与“类以太”等物质的存在形式有关,很可能S效应只与地球自转角速度有关;
4、讨论自转与公转是否有本质区别,应从研究其本质入手。而不是通过外在东西(比如S效应)来“说明”它们是否有本质的区别!请好好思考上述第2条,所谓自转与公转要看是对谁说的(比如地球和地面上的实验系统。)
 [4楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2013/03/19 09:00 

曹博士:
你好!好像讨论的不是公转与自转的区别,而是:自转不属于惯性系,公转属于惯性系。这个命题成不成立。
如果是前一话题,你挖了一个坑,我可不会往里跳。这种区别还是很多的:1一个离心力与引力基本平衡,一个不是。2公转是椭圆,自转是圆。3公转基本上保持角动量守恒,摄動的时候不守恒。自转如果有角动量,那是基本上守恒,本人沒考察过这种情况。自转是不均匀,会受极移影响。4公转軌道受行星引潮力摄動作用,会发生升交点西移及倾角值的波动。自转轴受日月等引潮力作用会发生岁差和章动。兩者看上去有点类似,以至于刘岳泉网友要用统一的陀螺理论去处理。我开始也想这样,可后来发现不能。一个是质点動力学,一个是刚体動力学。先说这些。

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天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。
 [5楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2013/03/19 09:08 

至于后面一命题,是我给你挖的一个坑,你敢往里跳吗?
呵呵,逗你玩的。讨论目的是为了说服你而不是压服你!

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[楼主]  [6楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/19 10:02 

对【4楼】说:
你说的这些内容可能都不是问题,但是现在我们最好就事论事,以避免问题复杂化。
[楼主]  [7楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/19 10:10 

对【6楼】说:

明人不做暗事,我下面的讨论策略就是,对黄德民所说尽可能进行质疑,因为他喜欢预设命题;而对梁彬彬所说则尽可能求同存异,因为他喜欢让证据说话。

当然,要是我说了无根无据的话,那么我自己的信誉将会受损,所以请论坛网友监督。

[楼主]  [8楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/19 10:24 

对【3楼】说:

德民先说,“公转与自转本质上无区别,只不过表现形式不一样”;然后又说,“讨论自转与公转是否有本质区别,应从研究其本质入手。而不是通过外在东西”;

我的问题:

一、既然“公转与自转本质上无区别”,那我们还有必要“讨论自转与公转是否有本质区别”的问题吗?

二、可以请德民界定一下本质与非本质的不同吗?

[楼主]  [9楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/19 10:30 

对【5楼】说:

你要是愿意,可以回答我【2楼】中的问题。接下来还有会更复杂的情况,以便检查大家的理解。

 [10楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2013/03/19 10:44 

对【9楼】说:
好像黄德民己掉进你2楼的陷阱里了。不过我觉得黄版主认为公转与自转无区别是指兩者都不属于惯性系。2楼的回答是绝对角速度,如果相对地球静止就是公转角速度1.991e-7rad/s。

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[楼主]  [11楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/19 12:56 

对【10楼】说:

我也是这个答案。如果把图中的t=8秒当做简化的模型中地球的周期,那么(绝对)角速度就是2Pi/8=Pi/4 (1/秒)了。注意,这里自转的角速度恰好等于公转的角速度,也就是一件事物扮演了两个不同角色,因而这里不存在叠加问题。但是黄德民好像与我们俩的理解不一样,要不然他何以搞出了个叠加(或双倍)的角速度来呢?不过我相信他的这种态度将面临困难或挑战。

稍后再说。

 

 [12楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 13:31 

对【6楼】说:
我说的这些都是针对你的问题谈的!
 [13楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 13:33 

对【8楼】说:

一、既然“公转与自转本质上无区别”,那我们还有必要“讨论自转与公转是否有本质区别”的问题吗?

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

我前面说的亮明我的个人观点,后面是说要求对该观点进行讨论。

 [14楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 13:34 

对【10楼】说:
哈哈,你认为我会掉进去吗?
 [15楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 13:37 

对【11楼】说:

我以为你说的是地球的自转与公转!

 

 [16楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/19 13:41 

致无忧仙人,讨论问题要讨论本质:
假设有一个实验室在地球赤道上,实验室内有一静止的光纤陀螺,光纤环与赤道平面平行,地球自转。你认为实验室中的光纤环是在自转还是在公转?
 [17楼]  作者:541218  发表时间: 2013/03/19 23:28 

对【16楼】说:
既在自转同时又叠加着公转
[楼主]  [18楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 03:43 

对【16楼】说:

德民,你要与我讨论“本质”,可是你连本质是什么都没有告诉我,而且这还是在我对你做了定义“本质”的明确要求之后。

那么是不是我没事找事,故意把简单问题高神化呢?我敢保证不是,因为我有可信的证据来证明其实你自己也不明白本质是什么;不信请看下贴。

顺便提一下我自己如何研究这个问题:我不预设本质与非本质的概念,我先考察两种运动所带来的物理学效应是否有所不同,如果在某种(重要)场合下它们的物理效应确有不同,那么我就可以认定它们有本质区别,而且同时我也就给本来抽象的“本质”概念赋予了具体含义,而在此之前“本质”一次对我来说是不完全清楚的。

再回到具体场合,比如地球的公转与自转运动,既然已经有了大量实验证据表明公转不可探测而自转可以探测,或者等价地,公转不会带来S(agnac)效应而自转能够,那就清楚地说明二者确实是有差别的,至于我们叫它本质差别还是非本质差别其实不过都是文字的选择,重要的是我们已经准确地知道它们有何差别。

再来具体地谈论地球上的S效应。明明是地球的自转带来了S效应,但是德民却偏要刻意地把它跟实验仪器的所谓“公转”联系起来,可是问题是,你这样做还能搞清楚S效应的真正原因吗?你先把S效应同时与两种不同性质的运动联系起来,其实是把自己的解释思路封死了,因为你现在可以声称,公转与自转肯定都不是S效应的原因,于是S效应必须另找原因。但是当你把真正的原因错过之后,你还能找到另外的真实原因吗?恐怕可能性等于零。

那么问题究竟出在了哪里呢?你说S效应从一方面看是地球自转引起的,但是从另一方面看(实验室系统)又是公转引起的(注:你没有做这样的原始表述,但是在我们探讨S效应的成因时你这样更换看问题的角度,不是必然(或逻辑上等价地)导致以上结论吗?);可是问题是,你的这种思维方式经得起推敲吗?请注意,这是一个预设的命题;你事先意识到并考察了它们的等价性问题了吗?恐怕没有吧?不仅没有,我还敢保证它们是不等价的(见下)。

待续。 

说明:我现在实行多贴多发,以便减少贴子的受审难度以及丢失的可能。

[楼主]  [19楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 04:17 

对【18楼】说:

那么你的前述思维方法是否有缺陷呢?我敢保证有缺陷;首先,你更换了角度看问题其实就是更换了参照系,其次,你也知道,转动其实是有(某种)绝对性的,既然更换了角度就等于更换了参照系,那么就有了更换了参照系之后得出的结论是否相同的问题。那么两个参照系真的等价吗?我想你也知道不同的非惯性系其实是不等价的。所以,这里你又预设了一个未经推敲的命题而不自知;不仅不自知,明明是个错误的命题但是却还要偏偏地接受它。为什么是错误的?当你从不同的角度得出相反的结论时(自转的结论与公转的结论),不是恰恰说明其中的一个角度是不合适的吗?当你把两种不同性质的运动与同一个物理效应相联系时不是清楚地说明你的做法出了问题吗?难道两种截然不同性质的运动可以导致同一个物理效应吗?这符合因果律吗?

举个例子,你可以认为地球是在围绕太阳公转,但是反过来,从纯粹运动的角度,显然你也可以认为是太阳在围绕着地球公转,但是问题是,若是你坚持认为后者,那么太阳系的众多其它天文现象也就失去了简洁的形式,当然可能还有更严重的问题。我只想借此说明看问题的角度不是可以随便切换的,因为物理上或逻辑上它们未必等价。

待续。

[楼主]  [20楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 04:50 

对【19楼】说:

那么问题究竟出在了哪里呢?问题就出在,你先把形式的东西当做本质的东西,所以形式相同就等价于了本质相同,于是当你再试图寻找本质不同时,这种不同对你来说也就自然不存在了。那么我为什么说你把形式当做本质呢?因为你事先把公转与自转归结为只是旋转中心不同的同一种运动;而其实这只是一种形式类似,不是本质类似。那么本质是什么?就运动来说,本质不同只能意味着它们所带来的物理效应的不同。所以,不从形式上说本质,也不抽象地谈论本质,而只从运动所带来的物理效应上认识本质,这正是我与你研究运动时方法上的根本不同。那么哪种方法更可靠呢?我相信稍后就会见分晓。

当然,还有一种形式的类似可能会误导人,我不知道你的看法是否受到了这一因素的影响,这就是公转与自转看起来都是拟匀速直线运动,也就是在一阶近似上它们都是匀速直线运动,但是,如果我前面的看法是正确和经得起推敲的,那么这种归类方法同样陷入了误区,因为如前所说,我们应该从运动的后果,也就是运动所带来的物理效应,来考察运动性质的异同,而不是简单观察它们的形式类似与否。

待续。

[楼主]  [21楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:14 

对【20楼】说:
 

好了,现在让我把我对这个问题的思考与研究方法简单地描述如下:

 

首先,我注意到在地球上,自转能够导致S效应而公转却不能够,证据是光速在没有自转而只有公转(设想)的地球上,也就是ECI内,是常数而在转动的地表参照系ECEF却不是,于是前者的角速度在计算地球上的S效应时要用到而后者的角速度却不必考虑其中,于是我初步推断自转是S效应的成因而公转却不是。

 

其次,为了检查我对自转、公转以及它们与S效应的关系的理解,我把地球的运动分解为围绕太阳的公转平动与围绕某个中心的转动(理论上,该中心可以在地球内,也可以在地球外;虽然就真实的地球来说,这个转动中心就是地心),然后我考察一下没有自转而只有公转的地球是什么样子,特别地,我想知道这样设想的地球上是否还存在S效应(参见图二);我的结论是,这种情况不存在S效应,这个结论同前一段落中的理解是一致的。

 

图二、没有自转而只有公转的地球:

[楼主]  [22楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:16 

对【21楼】说:
但是反过来,如果公转平动也能产生S效应的话,那么对于真实的地球来说,既然它的运动是作为转动的自转与作为平动的公转的叠加,那么计算地球上的S效应不是应该同时考虑它的自转角速度与平动公转角速度吗?但是事实并非如此,这就增加了我对转动引起S效应而平动不能引起S效应的信心。请注意,此时问题的实质已经从自转与公转的区别问题转化为了转动与平动的区别问题。

 

最后,为了进一步证实以上的理解与理论,我决定考虑一种全新的情况并对其S效应进行预测(见以下图三);我得出结论,如果公转平动不会对S效应产生任何贡献,而只有纯粹的转动才对它负责的话,那么计算图三中的S效应所用的角速度应为2*2Pi/8=Pi/2,而不是任何别的数值。

图三、S效应有待预测的一种有别于图一的新情况:

[楼主]  [23楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:35 

对【22楼】说:

小结:

自转、公转以及它们与S效应的关系问题其实也就是转动、平动以及它们与S效应的关系问题;转动可以引起S效应,而平动却不会,这就是无忧仙人的初步结论,而至于转动的中心究竟是在物体之内还是物体之外,其实这一点并不重要,而重要的是转动的角速度,正因为如此,图二中的平动公转才不会产生任何S效应。

另外,平时当我们说公转不会产生S效应时,我们显然已经默认或假定了这种公转是纯粹平动的公转。

所以,如果地球上的S效应有一个实质问题,那么这种实质应该是转动与平动在它们所带来的物理学效应上的区别问题而不是其它。这就是我对德民【16楼】中问题的答复(也就是说德民的问题问错了:-))。

[楼主]  [24楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:43 

对【17楼】说:

小心黄德民把你诱入歧途:-)



※※※※※※
-150
[楼主]  [25楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:45 

对【23楼】说:
好了,又是一周备课时,88

※※※※※※
-150
[楼主]  [26楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 06:57 

对【16楼】说:
另一答复:光纤环是包括地球在内的转动系统的一部分;而如前所述,这个系统围绕太阳的平动公转对S效应无贡献。
 [27楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/20 08:01 

对【18楼】说:

1、自转与公转的本质都是转动!(这还用说啊?),其区别是一个转心在外,一个转心在内!

2、你有何根据说“ 有了大量实验证据表明公转不可探测而自转可以探测”???地球的公转角速率太小,一般的实验难于检测,或者说被关注较少。目前我没有看到充分证据说明该效应不可检测。更主要的是,其不可检测的原因不在于转动不转动,而在于其它物质作用! 

3、请问你地球的同步卫星算不算绕地球的公转?其中的光纤陀螺能能不能测量到这种“公转”效应?

4、我让你回答16楼,不是你想像的这些内容,你还是老实回答吧!

5、对不起,我从没有一会说地球上的S效应是地球的自转引起的,一会说是由公转引起的。我只说过是两者的迭加!!!! 

 [28楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/20 08:03 

对【21楼】说:
你只需回答个问题:“绕地公转”的同步卫星,其中的光纤陀螺能测量到这一“公转”相关的S效应吗??
 [29楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/20 08:10 

对【26楼】说:
对不起,如果你的说法正确,“绕地公转”的同步卫星上的光纤陀螺就测量不到这种公转带来的S效应,就会表现出异常!你听到过这种说法吗?
[楼主]  [30楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2013/03/20 08:12 

对【27楼】说:
德民,请先思考,然后再回复。最核心的东西:平动与转动。难道二者没有区别吗?

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