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上一主题:简单一招 强大中国 下一主题:物有引斥力原理揭示下的物质本源...
伽利略变换与洛仑兹变换在同一时空图中的表示
[楼主] 作者:jiuguang  发表时间:2014/07/18 10:28
点击:969次

我发新帖被小编删了,莫名其妙。只好重写

伽利略变换与洛仑兹变换有很大的差异,一般认为二者是相互矛盾的,一个正确则另一个必然错误。
本人想到一种方法,可以将两种变换产生的参考系S'系,表示在同一个时空图中。并同时保持了两个S'系的各自的特性。伽利略变换得到的S'系,不同方向有不同的光速,没有钟慢尺缩。而洛仑兹变换得到的S'系,则光速各向同性,并且有钟慢尺缩。
这里的时空图只是示意图,虽然可以保留各自特性,但并非给出了精确的结果,只是近似结果。
尽管如此,我们仍然可以通过这个时空图看出相对论的钟慢尺缩是如何形成的,已经两种变换的主要差异。

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 [2楼]  作者:tyger01  发表时间: 2014/07/18 18:14 

这个论坛好像有点怪,发了的回复已经看到过了,甚至也有人回复过,可是等下次再来看的时候发现又没有了。不知道什么原因。

还有的时候提交不成功,再次提交后发现里面一下出来几个重复的回复。

本想来看看你的图的,可是没看到。

[楼主]  [3楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/19 01:00 

读帖时,帖子不存在
 [4楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/07/19 07:17 
[楼主]  [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/19 17:55 

读帖时,帖子不存在
[楼主]  [6楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/19 18:00 

图已经在我的相册中了,不知贴图的时候,是不是还会遇到很多困难,想先睹为快的朋友可以去看看。只是还欠缺很多解释,回来慢慢补上。
 [7楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/20 17:16 

读帖时,帖子不存在
[楼主]  [8楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/20 17:28 

读帖时,帖子不存在
 [9楼]  作者:叶建敏温州  发表时间: 2014/07/20 23:32 

2个时空的变换式, 不能在一个时空中成立的,
[楼主]  [10楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/21 04:40 

读帖时,帖子不存在
 [11楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/21 10:10 

读帖时,帖子不存在
 [12楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/21 10:33 

接11楼再补充一点

也就是说,你所画的合并图必须满足这样的要求:给出图中的某一特定点,你可以根据所画的合并图“读出”该点对应x-t、x'-t'、X'-T'的三组坐标值,且这三组坐标值之间要满足洛仑兹变换或伽利略变换。如果你达不到这一点,那么,你所画的合并时空图就是失败的,最多只是形似或示意,有些结论你是分析不出来的,甚至会因此得出错误的分析结论。
 [13楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/21 10:43 
 [14楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/21 10:45 

读帖时,帖子不存在
[楼主]  [15楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/21 11:22 

读帖时,帖子不存在
 [16楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/21 11:53 

读帖时,帖子不存在
[楼主]  [17楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/23 07:22 

读帖时,帖子不存在
 [18楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/23 19:25 

我画过一些标有精确数据的时空图,可以发到论坛中,也可以发给你,但还是希望你能亲自做一下,分析清楚之后再做结论。
[楼主]  [19楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/24 00:57 

读帖时,帖子不存在
 [20楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/24 05:54 

有两个惯性系S、S’,S’相对S沿X轴正方向以0.6c的速度运动,设S系相对论与牛顿力学的计量完全相同,于是可以得到三套不同的时空图。其中,S系时空图用x-t表示,由于相对论与牛顿力学在S系的计量相同,因此x-t图既是相对论的时空图,也是牛顿力学的时空图;S’系牛顿力学的时空图用X’-T’表示;S’系相对论的时空图用x’-t’表示。

 

时空图x-t、X’-T’、x’-t’可以各自独立画图,也可以画在同一张图中。当各自独立画图时,各图之间的关系可以是松散的,也可以要求满足某种约定的约束。只有当x-t、X’-T’、x’-t’之间满足特定的约束关系,才能融合在同一张图中。

 

要将x-t、X’-T’、x’-t’融合或合并在同一张图中,通常情况下,我们会把三个时空图中的一个约定为正交坐标,并把光速约定为1单位,先画出具有正交坐标的那个图,再根据洛伦兹变换、伽利略变换将其他两个时空图融合进来。其中,洛伦兹变换与伽利略变换就是对x-t、X’-T’、x’-t’之间相互关系的约束。据此画图约定,我们就可以得到以下三套合并的时空图。

 一、第一套合并时空图

约定x-t图的两个坐标轴正交,则在该约定及伽利略变换、洛伦兹变换的约束下有如下配套的时空图:

 

二、第二套合并时空图

约定x’-t’图的两个坐标轴正交,则在该约定及伽利略变换、洛伦兹变换的约束下有如下配套的时空图:

 

 

三、第三套合并时空图

约定X’-T’图的两个坐标轴正交,则在该约定及伽利略变换、洛伦兹变换的约束下有如下配套的时空图:

 

 

在以上三套合并时空图中,每一个指定点都有三组时空坐标值,用三种不同的颜色表示。其中,x-t坐标下的时空坐标值用黑色字体表示,X’-T’坐标下的时空坐标值用红色字体表示,x’-t’坐标下的时空坐标值用绿色字体表示。黑色坐标值与红色坐标值之间满足伽利略变换,黑色坐标值与绿色坐标值之间满足洛伦兹变换,而红色坐标值与绿色坐标值之间的数量关系反映的是S’系牛顿力学与相对论之间的计量关系。

 

例如,在“*标注五”中,A代表x-t的一个时空点,其在x-t中的坐标值为(1,1);B代表X’-T’的一个时空点,其时空坐标值为(2/5,1);C代表x’-t’的一个时空点,其时空坐标值为(1/2,1/2)。A、B、C三个时空点是重合的,其对应的每一组坐标值都能在相应坐标轴中准确定位。而尤其需要关注的是,B、C对应S’系的同一点,比较B、C的坐标值可知,对于S’系的同一点,牛顿力学与相对论的计量结果是不同的。

 

而通过图中其它的4个标注,我们可以分析出S’系牛顿力学与相对论在计量单位上的差异(比较四个标注中的红色坐标值与绿色坐标值)。

 

标注一说明,同是S’系原点处的时钟,当牛顿力学原点时钟为1单位时,相对论原点时钟为4/5单位;标注二说明,同是S’系原点处的时钟,当相对论原点时钟为1单位时,牛顿力学原点时钟为5/4单位。这说明,在S’系牛顿力学与相对论的时间计量单位是不同的。

 

标注三说明,同是S’系X方向同一点的坐标,当相对论的坐标值为1单位时,牛顿力学的坐标值为4/5单位;标注四说明,同是S’系X方向同一点的坐标,当牛顿力学的坐标值为1单位时,相对论的坐标值为5/4单位;这说明,在S’系牛顿力学与相对论在X方向的长度计量单位是不同的。

 

另外,虽然这三套合并时空图的表现形式不同,但所表现的内容却是等价的,差别仅仅是所约定的正交坐标不同,从而造成画出的图形不同而已。

 

 [21楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/24 13:06 

读帖时,帖子不存在
 [22楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/24 13:11 

对20楼的图补充一点说明:

1、同一条直线上(含实线和虚线)如果有不同颜色的两段,则代表这两种不同颜色的直线是重合的。比如图中x轴用黑线表示、X'轴用红线表示,两轴是重合的,图中用一段红线加一段黑线表示两轴是重合的。
2、时空图中的每一点都可以由相应的坐标轴确定其坐标值。比如“标注五”中的A、B、C是图中的同一时空点,可以由x、t轴确定该时空点在S系中的坐标值(见黑色虚线与x、t的交点),可以由X'、T'轴确定该时空点在S'系中的牛顿力学坐标值(见红色虚线与X'、T'的交点),可以由x'、t'轴确定该时空点在S'系中的相对论坐标值(见绿色虚线与x'、t'的交点)。其它时空点的三组坐标值都可以如此确定。

因此,合并时空图能够非常融洽地将绝对时空与相对时空融合在一起,类似“绝对时空与相对时空水火不容”的认识实在是人类认识上的一大错误。

[楼主]  [23楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/24 22:47 

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 [24楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/25 13:18 

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 [25楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/25 14:30 

读帖时,帖子不存在
[楼主]  [26楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/26 10:18 

老宋,我明白你的意思。你这样想是没有错的,问题是你的想法是否符合自然规律?
如上面的图所示的精确的解释,假如我们任意取一个标准长度单位,在与X',x'方向垂直的时候,我们可以规定,具有这个长度沿X'和x'垂直方向的标准尺,就是S'系的标准尺。但当标准尺转动X',x'方向时,则标准尺只可能与X'或x'的单位长度相等,原因就是二者的单位长度不相等。那就只能说另外一个单位长度与标准尺不相等的是一阶近似。
当然如果你能找出分别符合两种变换规律的两种尺,那就证明你是正确的了。否则,不论你分析的多么精确,说的多么符合逻辑,结果与自然规律不符,那就都是枉然。
实际上,以地心系作为S'系,在垂直X'方向取些一样长的不同材质标准尺,随地球转动90度,这些尺会变的不一样长吗?(假设没有温度等的影响)。其实这样的转动每天都在进行,没有人发现这样的变化,除非你能发现这样的变化,否则说的再好也是没用的。
 [27楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/27 10:32 

读帖时,帖子不存在
 [28楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/27 11:46 


例二,结合牛顿力学和相对论来说,有三把相对论的米尺a、ax、ay,三把牛顿力学的米尺b、bx、by。已知,在某一方向(此方向称为Y)a、ay、b、by放在一起且完全重合,ax、bx放在一起与Y方向垂直(把ax、bx所在方向称为X方向),ax、bx只有一端重合,另一端不能重合,把a、b两尺从Y方向旋转到X方向,结果发现,a与ax完全重合,b与bx完全重合。
=======
老刘,不知你是否认真思考过我前面所说的例子,以前面例二来说。

以此例为基础,如果要进行计量单位的约定,则至少有四种形式不同的约定:

第一种计量约定:Y方向的计量单位约定为ay,X方向的计量单位约定为ax。
第二种计量约定:当a与Y方向一致时作为Y方向的计量单位,当a与X方向一致时作为X方向的计量单位。
第三种计量约定:Y方向的计量单位约定为by,X方向的计量单位约定为bx。
第四种计量约定:当b与Y方向一致时作为Y方向的计量单位,当b与X方向一致时作为X方向的计量单位。

在第一种计量约定下,有如下结论:
1、a在Y、X两个方向的长度保持不变。
2、by在Y方向的长度与bx在X方向的长度不相等。切记,不能因此反过来说,Y方向与X方向的计量单位不同。
3、b在Y、X两个方向的长度是变化的。切记,不能因此反过来说,Y方向与X方向的计量单位不同。

在第二种计量约定下,有如下结论:
1、ay在Y方向的长度与ax在X方向的长度相等。
2、by在Y方向的长度与bx在X方向的长度不相等。切记,不能因此反过来说,a在两个不同方向的长度发生变化或a在两个方向的计量单位不同。
3、b在Y、X两个方向的长度是变化的。切记,不能因此反过来说,a在两个不同方向的长度发生变化或a在两个方向的计量单位不同。

在第三种计量约定下,有如下结论:
1、b在Y、X两个方向的长度保持不变。
2、ay在Y方向的长度与ax在X方向的长度不相等。切记,不能因此反过来说,Y方向与X方向的计量单位不同。
3、a在Y、X两个方向的长度是变化的。切记,不能因此反过来说,Y方向与X方向的计量单位不同。

在第四种计量约定下,有如下结论:
1、by在Y方向的长度与bx在X方向的长度相等。
2、ay在Y方向的长度与ax在X方向的长度不相等。切记,不能因此反过来说,b在两个不同方向的长度发生变化或b在两个方向的计量单位不同。
3、a在Y、X两个方向的长度是变化的。切记,不能因此反过来说,b在两个不同方向的长度发生变化或b在两个方向的计量单位不同。

在上述四种计量约定下,第一种与第二种计量约定的计量结果是一致的,第三种与第四种计量约定的计量结果是一致的。因此,即使相对论中找不到一个旋转到不同方向保持长度不变的实体,相对论的计量约定仍然是成立的、可实现的;即使牛顿力学中找不到一个旋转到不同方向保持长度不变的实体,牛顿力学的计量约定同样是成立的、可实现的。
[楼主]  [29楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2014/07/27 12:58 

读帖时,帖子不存在
 [30楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2014/07/27 13:43 

老刘,你还是没有理解所说的例子,无论现实中是否有我所说的例子,都不会否定相对论的约定或牛顿力学的约定,请仔细看28楼,尤其是最后一段话。

你可能固执地认为,如果自然中没有你说的例子,就是违背自然。首先这是理论分析,其次,对于某一方向两个相互重合的物体,我们不能保证自然中任何材质的物体、在任一背景下、两个物体在任何方向都能始终重合,再次,即使自然中不存在这样的例子,人为总是可以强行构造出这种情形。只要是可以实现的,都不是对自然的违背。

而最重要的是,所说例子重点在于说明“变”与“不变”是一个相对的概念,而你的头脑中应该缺乏这种“相对”的认识,对基准问题的认识还有相当的差距。

还有不要把计量约定与计量误差混淆。计量约定不存在误差的问题,而计量误差则是指,在确定的计量约定和计量规则下,测量的结果与实际应该计量结果有一个偏差。

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