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上一主题:(转帖)无偏二极管不是“永动机” 下一主题:为什么基础理论研究被冷落
 [271楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/07 17:57 

[楼主] [270楼] 作者:jiuguang

老刘,本想通过具体探讨牛顿力学与相对论的关系,使你能清晰的理解“尺缩钟慢”形成的原因,但是与前面探讨干涉条纹公式一样,你始终抱着:自己不具体推理论证,也不想听对方的推理论证,只坚持自己的认识结论。

没办法,较细致、较深入的道理就没法讲下去了。
 [272楼]  作者:jufei2000  发表时间: 2014/04/07 18:42 

楼主的问题,类似于我们看1万光年之外的恒星,当这颗恒星突然消失时,我们在1万年内,仍然会看到它发出的光,直到1万年之后,我们才能直到它消失了。
[楼主]  [273楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/07 19:28 

 [271楼]  作者:sxgdyl

'“尺缩钟慢”形成的原因' 是可以直接从时空图中看到的。
比较一下牛顿力学的时空图(或许你没有看到过,其实是比洛伦兹变换时空图更简单一些的图)与平常见到的时空图的不同,自然可以看到尺缩的原因。
图中既然已经显示的很清楚了,不知道老宋是否也看到了?如果你已经看得很清楚了,而且认为仍然有必要进一步分析,那也可以的。
只是我的感觉是,你的分析并不是在很好的理解了“尺缩钟慢”的原因的基础上进行的。通过时空图是可以直观的看到其原因的。
 [274楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/08 12:12 

[楼主] [273楼] 作者:jiuguang

通过相对论的时空图,可以分析出相对论坐标系间的时空关系,可以对“尺缩钟慢”进行推理、分析。但是相对论的时空图中没有牛顿力学的时空计量信息,除非你是神人,否则,无论如何都不能通过相对论的时空图无中生有地分析出牛顿力学的计量信息、分析出相对论与牛顿力学的“度量相同”,分析出“为什么牛顿力学没有尺缩钟慢、相对论有尺缩钟慢的推论”。

老刘,如果你坚持认为你能做到,能够仅仅通过A的信息分析出A与B之间的相同或不同之处,那只能是一种神奇。
[楼主]  [275楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/08 12:39 

[274楼] 作者:sxgdyl

仿照相对论的时空图,按照牛顿力学的原则,画个牛顿力学的时空图,是很简单的事,我给黄德民画过。一点都不神奇。
只是本论坛贴图比较困难,否则可以贴出来让诸位评论。想看的也可以通过我的邮箱索取。
E-Mail: liu_zbo@163.com
 [276楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/08 13:27 
 [277楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/08 13:27 

帖子在审核中。我的邮箱:sxgdyl@sina.com。

另,论坛可以贴图,但不要用360浏览器,用最原始的e浏览器就可以。
 [278楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/08 13:27 

[楼主] [275楼] 作者:jiuguang

这个可以画,但是想研究牛顿力学和相对论之间的计量关系,必须将两者联系起来考虑,而独立分析各自的计量,你不可能得到两者的联系与区别,更不可能准确地分析出两者的度量关系。比如说,如果把两个理论体系的时空图融合在一起,也可以分析出牛顿力学与相对论的度量差异,只不过这种融合不是很好说明和理解。

无论你用何种方式将牛顿力学和相对论的计量联系起来对比分析,都必须找到两者联系的切入点。我们知道,在相对论的计量体系下,每一个坐标系都满足光速各向同性,而牛顿力学只能有一个坐标系具有光速各向同性,因此,相对论与牛顿力学可以共同拥有一个计量完全相同的坐标系,这就是能够将两者计量联系在一起的切入点。

需要注意的是,这个切入点不具有唯一性,与人为约定有关。换句话说,相对论与牛顿力学有共同计量的那个坐标系不是唯一的,是那一个取决于人为规定。比方说,如果我们规定在太阳系,牛顿力学和相对论具有相同的计量,则在其它坐标系下,包括我们生活的地球系,牛顿力学就不能具有光速各向同性。而实质上,由于我们生活在地球上,我们会更倾向于规定:在地球系牛顿力学和相对论的计量完全相同,如此一来,在太阳系牛顿力学的计量就不能具有光速各向同性,在太阳系牛顿力学和相对论将有不同的计量,其中包括度量的不同。
[楼主]  [279楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/09 11:08 

278楼] 作者:sxgdyl

牛顿力学时空图很简单,一点都不神奇。只是原来没想过应该是什么样的?
比较两种时空图,两者的不同是很明显的。一是与参考系无关绝对同时,一是由参考系决定的同时,因速度不同而有不同的同时。这些都与XY方向的度量及度量的差异无关,进与速度有关。速度改变的是“同时”,而不是度量。尺缩的原因就是“同时”的不同。
只有前面都认识清楚了,才需要讨论度量是否有问题。
不知道可以画牛顿力学的时空图,应该是认识的还不够深入,或不够清晰吧。
 [280楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/09 11:33 

[楼主] [279楼] 作者:jiuguang

神奇的不是牛顿力学或相对论的时空图,而是你仅仅通过相对论的时空图就能得出相对论的度量与牛顿力学的度量相同,不把两者联系起来,无需严格的数理推导或论证,你就能“看到”两者的度量相同,这才是超人!

通过时空图也可以分析相对论与牛顿力学度量的差异,但需要找到能够将两者度量联系在一起的切入点,如此就可以将牛顿力学和相对论的时空图画在同一张图上,对比分析就可以得出度量的关系。

因此,你现在的问题是不知道如何建立相对论与牛顿力学之间的计量关系,也不具备这种关联的意识。而没有这样的关联,你凭什么就“看到”两者的度量是相同的,凭什么就“感觉”到相对论的“尺缩钟慢”与度量无关?不是神奇又会是什么。

所以,你可能认为自己的认识深度足够清晰“尺缩钟慢”,但是,只要你不能极有条理地把你的认识结论完全分析清楚,那么你的认识深度就还存在缺陷,需要继续向前走。
 [281楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/09 11:41 

老刘,接下来我提一个建议,请先思考这样一个问题:

如果相对论的时空坐标用(x,y,z,t)表示、牛顿力学的时空坐标用(X,Y,Z,T)表示,则能否找到两者的联系,能否找到两者间的数理转换关系?只有把两者的数理关系搞清楚,你才能判定你的认识结论对还是不对,才会知道相对论的“尺缩钟慢”与那些因素有关,才会知道相对论的度量是否与牛顿力学相同。否则,你的认识永远是浅层的、感性的。
[楼主]  [282楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/09 13:52 

[281楼] 作者:sxgdyl

我想,你说的是运动参考系吧?在S'中,相对静止的尺的计量无论是在牛顿力学中,还是在相对论中都是没有问题的。只有相对运动的尺,即静止于S'中的 尺,要在S 中进行“同时”测量,才能在相对论中出现尺缩,原因就是相对论中,S与S'有不同的同时。在牛顿力学中是没有同时性问题的,也就没有尺的长度变化。
XY方向有不同的度量或计量,在这些理论中都是不存在的。相对论的尺缩是由矢量V决定的,相对静止V=0,就没有尺缩了。
 [283楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/09 18:09 

[楼主] [282楼] 作者:jiuguang

你说的这些不沾边,而是要通过分析相对论与牛顿力学之间的联系与差异,来找出相对论为什么会有尺缩钟慢这样的推论。为此,必须先找到两者之间明确的数理关系,然后才能得出理性的、可靠的结论。

比方说有两个坐标系S、S',相对论与牛顿力学各自按照自己的要求选择设计两个坐标系的计量,按照你的感觉,你会认为:在S系和S'系牛顿力学和相对论的度量能够完全相同。对于你的这一认识,我们可以通过一定的推理逻辑来严格论证。

我们不妨设,在S系相对论与牛顿力学具有完全相同的度量,以此为前提,通过伽利略变换和洛伦兹变换,我们可以推理出:在S'系牛顿力学和相对论的时空计量关系,分析这一计量关系就会得出:在S'系,相对论和牛顿力学的度量一定是不同的,从而可以证明你的感觉是错误的,即:我们可以建立两套不同的计量体系,一套满足伽利略变换,另一套满足洛伦兹变换,但不可能使得这两套计量体系在所有坐标系中都有相同的度量,而这种度量的不同加上“同时”概念的不同就是造成两者在“尺缩钟慢”的推论差异。
[楼主]  [284楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/10 00:32 

[283楼] 作者:sxgdyl

认为XY方向有不同的度量只是一种错觉。不论牛顿还是爱因斯坦的理论,S'的XY方向都是有相同度量的。两种理论用的是两种时空变换,主要是同时的不同,得到的结果当然是不同的。但不同的结果,并不妨碍在XY方向的度量相同。
我想老宋并没有认真想过时空图中的伽利略变换、洛仑兹变换及各自的逆变换吧?你看到的形式上的不同,仅仅是形式上的,本质上是另外一回事。
 [285楼]  作者:caozhongyin  发表时间: 2014/04/10 06:45 

如果一个理论有很多的歧义和佯谬,这个理论一定不是一个科学的理论。
 [286楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/10 08:44 
 [287楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/10 08:44 

[楼主] [284楼] 作者:jiuguang

老刘,结论不能仅仅停留在嘴上说或看到,如果你坚持你的结论,那就应该拿出严密的推理,请你用数理逻辑证明:这两套时空变换在XY方向拥有相同的度量。你能做得到吗?
[楼主]  [288楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/10 18:12 

[287楼] 作者:sxgdyl

此事不应该我来证明。通过 爱因斯坦文集 等,按照相对论者们作出的解释,他们是这样认为的。除非你能做出相反的证明。不过必须是与相对论的原理一致的证明,否则恐怕得不到认可。
如果你能通过时空图看到伽利略变换与洛仑兹变换的不同,包括其逆变换。大概就不会简单的得出XY方向有不同度量的结论了。
 [289楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/11 15:05 

[楼主] [288楼] 作者:jiuguang

既然你没有对你的认识结论作出证明,相对论本身也没有这方面的证明,那么你的认识结论是否可靠就值得深究,这也是我建议往前走、不要限于认为或能从时空图看到这一结论的原因。

实质上,无论是维相者还是反相者都没有把相对论和牛顿力学放在平等的地位上思考,维相者把牛顿力学视作相对论低速下的近似,反相者则把相对论视为一个错误的理论体系,这种有你没我的思维意识导致人们从来没有把洛伦兹变换与伽利略变换放在同一水平线上对比分析。

因此,你的认识结论是否正确,牛顿力学和相对论本身都没有现成的答案,而是需要后来者改变有你没我的思维意识,潜心地、细致地做出深入的分析研究,如此才会得出可靠的结论。
[楼主]  [290楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/12 01:06 

289楼] 作者:sxgdyl

相对论的惯性系是 各向同性 的。你应该知道很多相对论者这么说。而你提出的XY方向有不同的度量,实际上就是对各向同性的否定。
我的意思并非不可以再进一步,而是说把前面的都了解清楚了再往前走也不迟。
你再进一步的根据是什么?
或许你已经不你们自信了?
 [291楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/12 09:41 

[楼主] [290楼] 作者:jiuguang

“各向同性”最终体现在计量结果上,与计量对象和计量方法都有关,不是无条件的。

是什么原因导致相对论在所有坐标系下都具有“光速各向同性”,而牛顿力学却不能在所有坐标系下具有“光速各向同性”,恰恰就是因为两者度量和同时约定的不同。

因此,相对论与牛顿力学在XY方向上具有不同的度量,恰恰是对相对论光速各向同性的支持,而不是否定。而以你目前所处的层面,你永远理解不清其中的道理,必须向前走,才能找出结论不同的根源。
[楼主]  [292楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/12 11:39 

[291楼] 作者:sxgdyl
牛顿力学的空间是各向同性的。相对论的惯性系空间也是各向同性的。
只有老宋自己在坚持XT方向有不同的度量。
那就请证明自己的观点。
给出证明的出发点即可。
 [293楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/12 13:54 

[楼主] [292楼] 作者:jiuguang

什么叫“空间各向同性”?你很清晰其内涵吗?如果这个概念在你的头脑中有着清晰的、无歧义的内涵,并且有着确定的判定准则,那很好,你可以用“空间各向同性”来说事情,否则不建议盲目使用。

由于没有看到“空间各向同性”明确的内涵和判定准则,我不会用这样一个笼统的、模糊的说辞来当前提。只有在具体化、明确化之后我才会用到,比如“光速各向同性”可以明确为:在某种计量约定下或某理论体系下,如果所有方向的光速都计量为相同,则称在该计量约定下或该理论体系下“光速各向同性”。

假如你理解的“空间各向同性”限于“空间度量”的问题,那么,这个话题可谈,却不好谈。对于“度量各向同性”是需要约定的,而且不同的理论体系所约定的“度量各向同性”可以不同。比如,有两把尺子A、B,你可以约定:尺子A无论在那一位置、无论如何旋转,都定义为1米,并称在这种约定下这把尺子的度量具有各向同性,如果一个物体在这把尺子的计量下同样满足无论何种位置、无论如何旋转计量结果都不变,则可称在该计量约定下该物体的计量结果具有各向同性;同样,你也可以选择尺子B做这样的约定。但是,一定要注意,选择尺子A与选择尺子B约定的“度量各向同性”不一定是等效的。

因此,关于“空间各向同性”这个问题并不好讲,我讲了你也不一定能接受。只有自己深入地研究下去,才会理解其中的道理。以度量来说,牛顿力学和相对论各自都可以把自己的度量约定称为“度量各向同性”,但是这是两个不同的“度量各向同性”,以牛顿力学约定的“度量各向同性”来判定,相对论的度量不具有“度量各向同性”,反过来,以相对论约定的“度量各向同性”来判定,牛顿力学的度量不具有“度量各向同性”。

关于这个话题,就说这些,如果你不往前走,真的很难理解。
 [294楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/12 15:59 

关于计量结果各向同性,我再说一个结论。

牛顿力学和相对论可以拥有一个计量约定完全相同的坐标系,我们把这个坐标系用S0来表示,而其他坐标系用S来表示。

对于S0系中的一个物体,如果在牛顿力学下的计量结果具有各向同性,则在牛顿力学的任一坐标系看来,该物体的计量结果都具有各向同性。在这样的前提下,从相对论来观测此物体,则只有S0系下该物体的计量结果具有各向同性,相对论的其它坐标系下该物体的计量结果不具有各向同性。

在牛顿力学的某坐标系S中(S0坐标系除外),如果一个物体的计量结果具有各向同性,则在牛顿力学的任一坐标系看来,该物体的计量结果都具有各向同性。在这样的前提下,从相对论来观测此物体,仍然只有S0系下该物体的计量结果具有各向同性,相对论的其它坐标系下该物体的计量结果不具有各向同性。

在相对论的某坐标系S中(S0坐标系除外),如果一个物体的计量结果具有各向同性,则在相对论的任一其他坐标系看来,该物体的计量结果不具有各向同性。在这样的前提下,从牛顿力学来观测此物体,在牛顿力学的任一坐标系下该物体的计量结果都不具有各向同性。

因此,关于“各向同性”不是那么简单的,也不是那么好理解的,只有搞得清楚,这些东西才能当做辩论的依据。
 [295楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/13 10:02 
 [296楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/14 05:46 

下面,我们可以假设你的认识结论是正确的,即“在所有坐标系,相对论和牛顿力学有完全相同的空间度量”,如果由此推导出一个矛盾的结论,则可以证明你的认识结论不成立。

 

现有三个坐标系SS'S",我们约定,对应这三个坐标系,相对论的时空坐标系依次表示为(xyzt)、(x'y'z't')、(x"y"z"t"),牛顿力学的时空坐标依次表示为(XYZT)、(X'Y'Z'T')、(X"Y"Z"T"),且已知在相对论下S'相对S的速度为v' 在相对论下S"相对S的速度为v"v'不等于v"

 

按照前述假设,在所有坐标系中牛顿力学和相对论的空间度量完全相同,因此,对于S系可设:

X=x……………………………………….(1)

Y=y……………………………………….(2)

Z=z………………………………………..(3)

T=at+bx+fy+gz…………………………..(4)

对于确定的坐标系S,(4)式中的abfg为不变量。由以上各式可得:

dX/dT=(dx/dt)/(a+b(dx/dt)+f(dy/dt)+g(dz/dt))

 

设在牛顿力学下S'相对S的速度为u',在牛顿力学下S"相对S的速度为u",则根据上式可得:

u'=v'/(a+bv')……………………………(5)

u"=v"/(a+bv")……………………………(6)

 

根据洛伦兹变换我们有(其中,r(v')1-v'2/c2开方的倒数,r(v")1-v"2/c2开方的倒数):

x=r(v')(x'+v't')…………………………(7)

t=r(v')(t'+v'x'/c2)…………………….(8)

x=r(v")(x"+v"t")………………………..(9)

t=r(v")(t"+v"x"/c2)…………………….(10)

 

根据伽利略变换我们有:

X'=X-u'T

X"=X-u"T

将(1)、(4)代入以上两式可得:

X'=x-u'(at+bx+fy+gz)………………..(11)

X"=x-u"(at+bx+fy+gz)……………….(12)

 

(5)(7)(8)代入(11)整理得:

X'=ax'/(r(v')(a+bv'))-v'(fy+gz)/(a+bv')

由于在所有坐标系中牛顿力学和相对论的空间度量完全相同,因此X'恒等于x',由上式可知:ax'/(r(v')(a+bv'))-v'(fy+gz)/(a+bv')恒等于x'。而要确保ax'/(r(v')(a+bv'))-v'(fy+gz)/(a+bv')恒等于x',则需要f=0g=0,且有:

a/(r(v')(a+bv'))=1……………………(13)

 

同理,将(6)(9)(10)代入(12)可得:

a/(r(v")(a+bv"))=1…………………..(14)

再由(13)(14)可得:

v'=v"

该结论与所给的前提v'不等于v"相矛盾,因此,“在所有坐标系中牛顿力学和相对论的空间度量完全相同”不成立,你的认识结论是错误的。

 

[楼主]  [297楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/14 11:05 

[296楼] 作者:sxgdyl

X=x……………………………………….(1)

Y=y……………………………………….(2)

Z=z………………………………………..(3)

上面的式子可以成立,但有条件。前面已经多次说过了,就是要求相对静止,即u',u",v都等于0.不满足条件,则上面的式子就未必成立。因此也就不能保证你后面是推导的正确性。
 [298楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/14 13:23 

[楼主] [297楼] 作者:jiuguang

请说明你要求谁跟谁相对静止?如果要求u',u",v都等于0,那就只有一个坐标系,还需要谈时空变换吗?

老刘,你眼里好像是只有一个坐标系,或者只有一个一个互不相干的坐标系。不错,单独拿出任何一个坐标系,牛顿力学与相对论约定的空间度量可以相同,但是你并没有考虑各个坐标系之间需要保持什么样的关系,而是割裂了牛顿力学或相对论中各个坐标系间的关系。

我们论证的范畴不仅仅针对一个坐标系,而是所有坐标系。[296楼]的推理论证说明这样一个结论:相对论和牛顿力学拥有两套不同的计量,在各自满足洛仑兹变换和伽利略变换的基础上,两套计量最多只能在一个坐标系下具有相同的空间度量,而不能在多个坐标系下具有相同的空间度量。至于这个具有共同度量的坐标系是哪一个,取决于我们的约定,一旦选择约定某个坐标系具有共同的空间度量,则在伽利略变换和洛仑兹变换的共同约束下,其它的坐标系不能再具有共同的空间度量。
[楼主]  [299楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/04/14 22:46 

[298楼] 作者:sxgdyl

不是一个坐标系,而是在任意一个惯性系中,在相对静止的前提下,牛顿力学与相对论的空间度量都可以相同。
相对运动则对应这伽利略变换和洛仑兹变换这两种不同的变换,当然会有所不同。从时空图中,也可以很清楚的看到其中的不同。
 [300楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/04/15 10:42 

[楼主] [299楼] 作者:jiuguang

这里需要做一个说明,前面说在“同一坐标系”中牛顿力学与相对论的度量如何,这其中“同一坐标系”要理解为:牛顿力学和相对论在同一参照物下各自建立的坐标系,即“同一(参照物下建立的)坐标系”,是满足各自理论要求的两个相对静止的坐标系。如果你所说的“在相对静止的前提下”是这个意思,那么没问题,前面谈论的就是这样两个相对静止坐标系的间的度量关系。否则,请说明你说的“在相对静止的前提下”是指谁相对谁静止。

老刘,请亲自做一下推理论证,只要把相关的细节都想清楚,就一定会得出:在伽利略变换与洛仑兹变换的共同约束下,相对论与牛顿力学只能有一个(同参照物)坐标系具有相同的空间度量,否则,不能保证两套计量体系分别满足伽利略变换和洛仑兹变换。

当然,你也可以试着推理一下:要使伽利略变换和洛仑兹变换在各自的计量体系下都成立,牛顿力学和相对论之间应该满足一种什么样的计量关系。

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