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相对论和牛顿力学的分歧点
[楼主] 作者:张祥前  发表时间:2014/01/03 13:19
点击:275次

很多人认为,相对论是在牛顿力学基础上发展起来的,二者提出的相对原理不一样。牛顿力学认为,相互以匀速度运动的两个观察者无法确定究竟是谁在真正的运动,就是做力学实验也无法确定,运动只有相对的意义。相对论把相对性原理扩展了,认为,相互以匀速度运动的两个观察者做各种力学实验【包括电磁力学】都无法确定究竟是谁是静止的,谁在真正的运动,绝得静止和绝对运动没有意义。

相对论性原理不是牛顿力学和相对论的分歧点。

牛顿力学和相对论的分歧点开始于对时间的认识上。牛顿力学认为时间于观察者的运动没有关系,时间如同滴答滴答的闹钟在走,时间只能给观察者描述物体在空间中运动提供一个参考的标准,也就是说时间只是一个参数。

这个如同两个长跑运动员在赛场上跑步,时间只是运动员手上手表中的数字。牛顿力学认为时间于运动速度无关,长跑运动员们就是跑得累要死,绝对不会影响到手表的上的数字。

可是,相对论却认为,运动员们如果跑得太快了,接近光速,会影响到他们手上手表的测量。本来两只手表走时都是一样的,现在他们都抱怨对方手表走慢了。

到了这一步很关键,相对论和牛顿力学的分歧点才暴露出来,二者矛盾尖锐对立起来,对于时间和观察者的运动有没有关系,一个回答"有!"一个回答"没有"!

乍一看,相对论就是胡扯八道,观察者的运动为什么会影响到时间的测量?

如果你转念一想,为什么观察者的运动就一定不会影响到时间的测量?要回答这个问题,最好的办法是我们知道时间的本质是什么,我们就可以回答这个问题:观察者的运动是否影响到时间的测量。

遗憾的是人类不知道时间的本质到底是什么,按道理讲我们是不能够回答以上问题。

但是,以上问题就是一个定性的判断问题。

如果我们从哲学、战略高度看问题,自然界是一个统一的整体,时间于空间、观察者的运动速度不是不相关的,而是有紧密的联系,相互存在又相互制约,我们自然的认为相对论有正确合理的部分。

如果我们认为空间、时间、观察者的运动速度之间毫不相干,独立存在,那相对论就无疑是错误的,我们又回到了牛顿力学时代。

反对相对论的人意识到这一点最重要,他们就可以大致判断一下相对论到底是错误的还是正确的。

在我个人看来,牛顿力学对时间的看法明显是一种落后的、平庸的思想,远远的落后于相对论对时间的看法。

熟悉相对论产生的历史的人都知道,相对论中质速关系、洛伦茨变换、长度缩短,甚至质能关系,在爱因斯坦之前,已经有人搞出来了,为什么人们仍然把相对论归功于爱因斯坦呢?爱因斯坦关键的是指出了同时是相对的,一个观察者认为同时发生的一件事情,在另一个运动的观察者发现这个事情不是同时发生的。

同时的相对性是相对论的画龙点睛之笔。

不能够认识到相对论和牛顿力学的差异来自于对时间概念的认识上,你就不可能真正的理解相对论,网上许多反对相对论人其实都是没有正确的认识到这一点。

我们再来看看,如果一旦认为时间于观察者的运动有关,观察者的运动会影响到时间的测量,时间既是速度中分子位移的函数,又是速度中分母时间的函数,那我们在考虑运动的叠加上,牛顿力学的伽利略变换中"一加一等于二"这样简单的线性加法就行不通的,伽利略变换必须要修改,这个修改相对论中就是洛伦茨变换,相对论利用洛伦茨变换对牛顿力学展开了修改。

至此,相对论给我们关于时间的认识是:时间于观察者的运动有关,于光速有关,于空间有关。但是,时间的本质是什么,相对论没有告诉我们。

在我所提出的"统一场论"【腾讯网搜张祥前新浪博客可以搜带】把这层窗户纸捅破,给出了时间的物理定义为:

宇宙中任何物体【包括我们人】周围空间都以光速C辐射式的运动,时间是观察者周围空间以光速辐射式运动给观察者的一种感觉。

简单一句话,时间就是人的感觉,没有人,就不存在时间。有人认为,在没有人类之前的宇宙照样有时间,所以时间是人的感觉的观点是错误的。其实"没有人类之前"这句话是一个病句,没有了"人"哪来的"没有人类之前"。没有我们人哪来的前后,上下左右,东西南北?

时间的数学定义为:我们把空间看成无数个点构成,称这些点为空间几何点,时间与我们观察者周围空间几何点以光速运动所走过的路程成正比。

数学方程为:

r(t)  = Ctr】= xi+ yj + z 

     式中r为空间几何点的位移,t为时间,【r】为沿r方向的单位矢量,i,j,k分别是沿x轴、y轴、z轴的单位矢量。

    如果认为光速在某种情况下可以为矢量,则上式可以为:

    r(t)  = C t = xi + yj + z 

    将上式两边平方,结果为:

r²  = C²t²= x²+ y² + z² 

以上方程可以叫时空同一化方程,这个方程反映了时间和运动变化的空间本来是同一个东西,只是我们人把运动空间叫做时间而已。

从时间的物理、数学定义可以很容易解释光速为什么不变。

相对论中的光速不变是指甲乙两个相互以匀速度v(v>0)运动的观测者发现同一束光的速度C是一样的。

光速不变的原因是:任何一个物体(包括我们观测者自己)周围空间都以光速C辐射式的离开,光是静止于空间中,被空间这种运动带着向外跑的,而由于时间的本质就是观测者周围空间以光速辐射式的离开给我们观测者的一种感觉。

时间t在数量上正比于空间以光速移动的距离r,即:

时间=以光速运动的空间

为了不使上式两边的量纲发生混乱,我们乘上一个常数C,

时间t = C乘以运动的空间r

C就是光速,也就是:t = C r

C = r/t

当甲乙相互运动时候,导致观察者发现对方的空间位移r发生了变化,但是,时间t本质就是空间位移r(是我们人把空间位移r描述成时间t),所以,一定会随着r的变化而同步变化。分子r和分母t同步变化,结果是光速C不变。

还可以给出一个推论:两个观测者相互无论做什么复杂的运动,观察到的光速都是一样的。

腾讯网搜 张祥前新浪博客 可以看到用时间物理、数学定义导出洛伦茨变换的详细文章。

 

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 [2楼]  作者:silin007  发表时间: 2014/01/03 14:53 

牛顿力学和相对论的分歧点开始于速度合成。


第三章 从经典的速度合成到光速不变 光学现象中的疑难
  
  上一章的核心问题是速度合成规律,它是经典力学的重要规律之一。这一章我们来讨论,当从经典力学发展到相对论时,速度合成这个概念应有怎样的发展。
  
  首先我们要指出,经典速度合成规律的正确性是有限度的。
  
  现在,我们用速度合成公式来分析一下有关光的传播现象。根据光学知识,我们知道,我们之所以能看到某个物体,那是由于该物体发出的光(或者它反射的光)传到了我们的眼睛里。不发光、不反射也不吸收光的东西,是不能被看到的。
  
  下图表示K及K’两个人在玩投球运动。K投球.K'接球。K'看到球是由于球发出的(或反射的)光到达了K'。当球在K手中静止时,如果球发出(或反射)的光的速度是C,而K与K'的距离是d,则K'看到K即将投球的时刻要比K本身即将投球的时刻晚Δt=d/c。
  
  当K刚刚将球投出去时。球速为u。如果光的运动也和运动员投掷标枪一样,满足经典力学的速度合成律,那么,这时球发出的光的速度应当大一点。是c+u。因而,K'看到球刚刚从K手中投出的时间要比K作这个动作的时间晚Δt'= d/(c+u)。

  比较Δt和Δt',就会发现,由于C十u>c,故有Δt'<Δt。意思是说,K'会先看到K已将球投出,随后才看到K即将投球。更形象地说,K'将先看到球飞出,而后才看到K的投球动作!这就是把前述速度合成公式应用到光传播问题上得到的一个混乱结果,它使我们先看到后发生的事,后看到先发生的事。然而,这种颠倒先后的怪现象谁也没有看到过。这就证明,光速并不满足速度合成公式!
  
  有人会说,光速是很大的,因而Δt及Δt'实际上都近于零。所以即使Δt'<Δt,也是觉察不到的。的确,在日常生活中涉及的速度与光速相比都是很小的,把光速看成无限大上述矛盾就没有了。但是,在天体的大尺度上,光速不能被认为是无限大的,光传播中的矛盾就不可能避免。下面就是一个真实的例子。

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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
 [3楼]  作者:丁明良  发表时间: 2014/01/03 16:13 

相对论毫无物理意义,怎么跟牛顿力学相比?
 [4楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/01/03 17:02 

楼主有一些可取的认识,但整体来说还是漏洞太多。

首先,楼主认识到“没有人类就没有时间”,这个人是对还是不对,取决于怎样定义时间,或者与如何赋予“时间”的内涵有关。在物理学中,说的时间绝大多数都是几年、几天、几点、几分、几秒等等,它们是物理量,而不是客观存在,如果将此定义为时间,则“没有人类就没有时间”是成立的。然而,有时候人们会把事物的运动运动变化定义为时间,则在这种时间定义下,“没有人类就没有时间”是不成立的。

而通常情况下,人们往往将上述两者不同内涵的时间混为一谈,这就造成认识上的混淆,一方面说时间是客观的,一方面又说时间是主观的,左右不是。

因此,从物理学、从常用“时间”指称的对象来说,时间定义为“一种物理量”或定义为“对事物运动变化的一种量化结果”更好一些,把“事物的运动变化”从混淆的“时间”概念中分离出来,而成为“时间”的描述对象。

有了如此的分离和时间定位,就很容易明确物理学中、时空变换中的时间,它们都是物理量、是人造品。

既然时空变换中的“时间”是人造品,那么,时空变换的形式就与人类有很大的关系,是人类可以选择和设计的。不同的计量设计可以得到不同的变换关系,这包括伽利略变换、也包括洛仑兹变换,它们不是你死我活的对立关系,都是可成立的。因此,无论是“同时绝对性”还是“同时相对性”都是人类的设计,不存在必然成立和必然不成立的问题,只存在人类如何设计、如何选择的问题。
[楼主]  [5楼]  作者:张祥前  发表时间: 2014/01/03 17:27 

宇宙是由物质点和空间构成,没有第三种与之并存的东西,一切物理现象都是我们对物质点在空间中运动的一种描述,没有观察者,运动和静止状态都不确定,宇宙给我们的景象如同照相机的一个定格镜头,意识到这一点,当今世界是没有几个人。
 [6楼]  作者:silin007  发表时间: 2014/01/03 18:06 

宇宙是由物质点和空间(物质点的引力场)构成,没有第三种与之并存的东西,

宇宙给我们的景象如同照相机的一个(个)定格镜头,

理解了这两点,世界就清楚了。

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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

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