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相对时空与绝对时空在牛顿力学中的融合(简化版)
[楼主] 作者:sxgdyl  发表时间:2014/05/10 09:19
点击:311次

 

摘要:本文论述的主要目的,是希望通过“绝对时空”与“相对时空”在牛顿力学下的共同展现,转变“绝对时空”与“相对时空”有你没我的对立意识,认识到:“否定其中任意一方的成立就等同于对另一方的否定”,无论站在那一方反对另一方都是自己反对自己,永远没有胜者。

 

一、时空展现的基本约定

时空展现:以选定的时空坐标为基础,通过一系列的约定或定义,用以描述事物的运动变化,由此获得与时空有关的描述或推论。

由上述定义可知,时空展现与选定的时空坐标有关,它可以是按照一定的计量方法直接测量得到的时空坐标(简称实测时空坐标),也可以是基于实测时空坐标按照一定的函数衍生规则衍生的时空坐标(简称衍生时空坐标)。在相同形式的约定或定义下,选定不同的时空坐标可以有不同的时空展现。

若选定的时空坐标表示为(x,y,z,t),则作如下(部分)基本约定:

1、时空坐标的一组具体值称为时空坐标值。任一事件在任一坐标系中都对应着一组唯一的时空坐标值。

2、称时空坐标中的(x,y,z)为空间坐标;称空间坐标的一组具体值为空间坐标值。空间坐标值用来表示某物体、某坐标点的空间位置或某事件的发生位置。

3、称时空坐标中的t为时间坐标;称时间坐标的一个具体值为时间坐标值。

4、某坐标系S中,一个事件对应的时空坐标值包括空间坐标值和时间坐标值,其中,称空间坐标值为该事件在S系的发生位置,称时间坐标值为该事件在S系的发生时间(或发生时刻)。

5、在某坐标系S中,如果两个事件的发生时间相同,则称这两个事件为S系的同时事件,否则称这两个事件为S系的非同时事件。

6、在某坐标系S中,单位时间内物体A相对物体B的位移矢量即为S系中物体B相对物体A的速度。

根据以上约定,特别强调以下两点:

一是,时空展现与选定的时空坐标有关,选择不同的时空坐标可以有不同的时空展现。当所谈问题涉及多个不同时空展现时,为避免混淆,可给予适当的命名,以示区别。例如,时空展现A、时空展现B,或A时空展现、B时空展现等等。

二是,时空展现中所约定的概念与选定的时空坐标有关,不同的时空展现下具有不同的内涵,不能等同视之。以“同时”事件为例,不同的时空展现下,“同时”概念的内涵可以不同,可以有不同的描述结论,此时空展现下可能具有“同时绝对性”,彼时空展现下可能具有“同时相对性”;再以速度为例,不同的时空展现下,速度概念的具体内涵也不相同,此时空展现下的光速不一定等于彼时空展现下的光速,此时空展现下坐标系间的速度变换可能满足矢量合成法则,彼时空展现下坐标系间的速度变换可能是另外一种表达形式。为避免混淆,当所谈问题涉及多个不同时空展现时,可在所约定的概念前增加一个定语,比如A时空展现的同时事件、B时空展现的同时事件,甚至需要加上某某坐标系做定语,以便区分同一时空展现中不同坐标系的“同时”。

 

二、相对时空与绝对时空在牛顿力学下的融合

无论是牛顿力学还是相对论都有自己的时空计量方法,如果选择牛顿力学的实测时空坐标进行时空展现,时空展现的结果就是我们通常说的“绝对时空”,如果选择相对论的实测时空坐标进行时空展现,时空展现的结果就是我们常说的“相对时空”。

在现有的意识中,绝对时空与相对时空是对立的、矛盾的,几乎没有人怀疑这一认识的正确性。然而,能够进行时空展现的不仅仅是实测时空坐标,以下论述会颠覆我们原来的认识。

我们知道,牛顿力学的实测时空坐标满足伽利略变换,基于该时空坐标的时空展现中,只能有一个坐标系满足“光速各向都等于c”, 我们把这个坐标系用S0来表示。

假设,在牛顿力学的实测时空坐标下,有一个坐标系SS相对S0沿X轴以速度v0匀速运动(注意v0的特殊性),其实测时空坐标表示为(X,Y,Z,T)。现基于(X,Y,Z,T)衍生一套新的时空坐标(x,y,z,t),并约定两者之间满足如下衍生关系:

x=X/(1-v02/c2)1/2

  y=Y

  z=Z

  t=(1-v02/c2)1/2T-v0X/(c2(1-v02/c2)1/2)

可以证明,按照上述衍生关系获得的新时空坐标满足洛伦兹变换(根据约定的衍生关系和(X,Y,Z,T)满足伽利略变换进行证明,证明略),如果选择(x,y,z,t)进行时空展现,所展现的结果与相对论所说的“相对时空”完全一致。

以上论述告诉我们,在牛顿力学中,既能展现出“绝对时空”,也能展现出“相对时空”。“绝对时空”与“相对时空”不是你死我活的关系,两者之间有着非常紧密的联系,否定其中任意一方的成立就等同于对另一方的否定。

另外,通过计量设计,衍生时空坐标也可以成为实测时空坐标,上述(x,y,z,t)在牛顿力学下是衍生时空坐标,如果通过一定的计量将(x,y,z,t)直接测量出来,就完全转化为相对论的时空体系,这也说明相对论与牛顿力学隐含了不同的计量约定。

 

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 [2楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 12:09 

我们最多只能分别约定两个参照系系的时空测量标准,但却不能在分别约定了两系的时空测量标准的基础上,再约定两系之间的相互关系。两系之间的相互关系,只能是用我们约定的两系内部的标准,分别在两系进行测量才能确定。
 [3楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 12:10 

显然,讨论外星人或游轮上的人另外规定了一套与地面毫无关联的时空测量标准,无任何意义。讨论从地面带到游轮上的时空测量标准会不会发生变化,发生了怎样的变化,用它们会测量出什么样的物理规律;或者,讨论两个不同的参照系,在什么样的条件下才能具有相同的物理规律,可能更有意义一些。
[楼主]  [4楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 12:25 

【2楼】-【3】 作者:董加耕

为连贯起见,建议把你这两帖放到你原来的主贴下,我在那里回复你。
[楼主]  [5楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 12:45 
[楼主]  [6楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 13:11 
 [7楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 13:11 

本文论述的主要目的,是希望通过“绝对时空”与“相对时空”在牛顿力学下的共同展现,转变“绝对时空”与“相对时空”有你没我的对立意识,认识到:“否定其中任意一方的成立就等同于对另一方的否定”,无论站在那一方反对另一方都是自己反对自己,永远没有胜者。

那不就是没有是非标准了?
 [8楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 13:11 
 [9楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 13:12 
 [10楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 13:12 
 [11楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/10 13:12 

在我们所在的参照系内部,当我们说牛顿时代的测量不精确,而现在的测量精确,是针对于同一套时空测量标准而言的,这套标准就是我们现在实际使用的标准。在牛顿看来,不同参照系中的标准是相同的,或者说,标准从一系带到另一系后,不会发生变化。但用现在的标准进行精确测量,会发现另一套标准从一系带到另一系后,处在不同的运动状态下,会发生变化。但是,根据本文第一部分的讨论,我们完全有理由将一个参照系内部的“运动物体的长度不变”、“运动物体上的过程所用时间不变”作为一组与时空测量标准等效的物理规律,并进而找到与这组物理规律对应的“直尺”和“时钟”。当然,这套实物标准肯定与我们现在实际具体使用的直尺和时钟不同。用这套标准测量,也许牛顿的理论是精确成立的,不同运动状态下,物体的长度及物体上的过程所用的时间不会变化,因而,在不同的参照系中,物体的长度及物体上的过程所用的时间也不会变化,标准本身在不同的运动状态下,在不同的参照系中,也不会发生变化。
[楼主]  [12楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 13:14 

简单地说,在牛顿力学中:

如果以直接测量获得的(X,Y,Z,T)定义发生时间、时间间隔、长度、速度、同时等基本概念来描述事物的运动变化,展现出来的就是我们所了解的“绝对时空”。

如果不以直接测量的(X,Y,Z,T)定义基本概念,而是以(X,Y,Z,T)按照特定规则衍生的(x,y,z,t)定义发生时间、时间间隔、长度、速度、同时等基本概念来描述事物的运动变化,展现出来的就是我们所了解的“相对时空”。
[楼主]  [13楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 14:18 

[11楼] 作者:董加耕

【我们完全有理由将一个参照系内部的“运动物体的长度不变”、“运动物体上的过程所用时间不变”作为一组与时空测量标准等效的物理规律】,这个不可以完全人为约定,但不在本楼做解释。
[楼主]  [14楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 14:18 

[7楼] 作者:董加耕

甲说3*7=21(隐含了十进制的前提),乙说3*7=25(隐含了八进制的前提),结果甲乙只看到结论形式上的“矛盾”,全然不顾也不知两个结论的来历,甲说乙错、乙说甲错。

目前,人们对“绝对时空”与“相对时空”的争吵恰似甲乙之间的争吵。你说,如此争吵下去,甲乙之间会有胜利者吗?
[楼主]  [15楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/10 14:41 

如果有学过计算机的网友,则可如此理解时空展现:

如果将时空展现比喻为C++中的“类”,则选定时空坐标下的时空展现相当于“类”的一个实例。
 [16楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/05/10 19:41 

两种时空能够共存吗?
地面上检测到的相对速度0.8c+0.8c=1.6c,与两个粒子之间的相对论速度不超过光速c相比较,两种(相对)速度矛盾。因此,地面上检测的相对速度1.6c,否定相对论速度。

参考文章【验证超光速、否定狭义相对论。(二) 】。

 [17楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/05/10 19:43 

版主的文章近水楼台了-----维相却能置顶。
 [18楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/11 00:53 

假设,在牛顿力学的实测时空坐标下,有一个坐标系S,S相对S0沿X轴以速度v0匀速运动(注意v0的特殊性),其实测时空坐标表示为(X,Y,Z,T)。现基于(X,Y,Z,T)衍生一套新的时空坐标(x,y,z,t),并约定两者之间满足如下衍生关系:
“宋氏关系或董氏关系”可以证明,按照上述衍生关系获得的新时空坐标满足“宋氏关系或董氏关系”(根据约定的衍生关系和(X,Y,Z,T)满足宋氏关系或董氏关系”(进行证明,证明略),如果选择(x,y,z,t)进行时空展现,所展现的结果与宋氏关系或董氏关系”所说的“宋氏或董氏”时空完全一致。
 [19楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/11 00:53 

假设,在“宋氏力学或董氏力学”的实测时空坐标下,有一个坐标系S,S相对S0沿X轴以速度v0匀速运动(注意v0的特殊性),其实测时空坐标表示为(X,Y,Z,T)。现基于(X,Y,Z,T)衍生一套新的时空坐标(x,y,z,t),并约定两者之间满足如下衍生关系:
x=X/(1-v02/c2)1/2

  y=Y

  z=Z

  t=(1-v02/c2)1/2T-v0X/(c2(1-v02/c2)1/2)
可以证明,按照上述衍生关系获得的新时空坐标满足洛伦兹变换(根据约定的衍生关系和(X,Y,Z,T)满足伽利略变换进行证明,证明略),如果选择(x,y,z,t)进行时空展现,所展现的结果与相对论所说的“相对时空”完全一致。
[楼主]  [20楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 08:37 

[18楼]-[19楼] 作者:董加耕

不知你想表达什么意思?
 [21楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/11 09:58 

在唯一的一个前提下,只能有一个唯一的结果。改变前提,结果也会随之改变。如果在唯一的一套时空测量标准和唯一的一个参照系内部,即可以有牛顿力学成立,也可以有相对论成立,怎么可能?相对论和牛顿力学,只能对应着不同的时空测量标准。但在我们现在实际使用的、唯一的一套时空测量标准和我们所在的参照系中,究竟谁成立呢?这是一个试验判决的问题。
 [22楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/11 10:17 

我相信你没有仔细读我文章的第二部分
 [23楼]  作者:董加耕  发表时间: 2014/05/11 10:21 

我发现,许多人存在如下两个问题:一是思维不清晰,逻辑上不严密;二是有固有偏见,不源暂时搁置固有偏见来听一听别人的看法。
[楼主]  [24楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 10:34 

这个论坛回个帖子太难了。
[楼主]  [25楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 17:10 

牛顿力学中,既可以展现出“绝对时空”,也可以展现出“相对时空”,还可以展现出无数种不同的未命名的“某某时空”。仅仅一个“绝对时空”和一个“相对时空”就把人们搞得焦头烂额,无所适从,如果再加上“无数个”,那就更难理解了。然而,想要走出时空的迷局,这一关是必须要过的。

所谓这个时空、那个时空,都不过是人类为反映事物运动变化所建立的一套“认识模型”,它包括:计量基准的选择、计量规则的制定、以及若干基本概念的约定,当涉及多个坐标系的时候,还包括坐标系之间在“基准选择、规则制定、概念约定”方面是否要满足某种一致的要求,由于这些相关的要素都不是“唯一的”,必须有人为的参与,理论上这类“认识模型”可以有无数种。

“认识模型”是人造品,与所有人造品一样,“认识模型”的建立总是带有目的性或功利性的。就如同房屋的建造可以有无数种的设计,但是人类的选择不是随机的,总要带有“方便居住、方便使用、安全”等等一系列的目的性。相似的道理,无论是“绝对时空”还是“相对时空”,都是人类在一定的目的下,从无数的“认识模型”中精选而来的,切切不要看做是“必然的、唯一的”。

“绝对时空”和“相对时空”本来都是人类一手抚养的孩子,再也不要硬生生地将亲兄弟视作互为对立的仇人!
[楼主]  [26楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 18:06 

其它的帖子怎么还不显影?
[楼主]  [27楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 19:46 

[22楼] 作者:董加耕
你后续的部分我都看过,但与第一部分的思想都严重地分离,想当然的东西太多。
[楼主]  [28楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 19:46 
[楼主]  [29楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/11 19:47 
[楼主]  [30楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/05/12 04:29 

[21楼] 作者:董加耕

请注意,“唯一的测量”不等于有唯一的“展现”。比方说,同一台计算机,其内核是确定的、唯一的,但是经过不同的包装,却可以有不同的编程语言,为了实现同样的功能,可以有不同的语言展现形式。

“时空展现”就类似于计算机的编程语言,牛顿力学下,在时空测量标准和规则一定的情形下,我们可以用其直接测量的物理量来描述事物的运动变化(就好像用二进制的机器语言来编程),但并非必须如此,从数理的角度讲,我们也完全可以先对直接测量的物理量进行加工包装(相当于给计算机的内核进行包装),然后用加工包装后的数据来反映事物的运动变化(相当于用C语言、COBOL语言、C++等等来编程)。如果你不能理解,也可以反演回去,这种反演就如同把高级语言的编程编译为低级语言、机器语言,各自表现形式不同并不代表它们是对立的。

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