(x'-ct')=λ(x-ct)的获得其实属于待定系数法:
高中解析几何题目:
一条直线斜率为k,它通过点(x,y)=(x0,y0),求出这条直线方程。
反应灵敏的学生马上可以写出“点斜式”方程:
y-y0=k(x-x0)。
CCXDL在高中肯定也这样做过。
反应慢一些学生这样得到:
直线的一般方程y=kx+b,
将特解(x,y)=(x0,y0)代入,得到b,于是得到所求直线方程。
与上面例子略有不同的是:
用x'=ct', x=ct代入ax+bt=a'x'+b't',得到(b'/a'), (b/a) 的取值,其中的特解x'=ct', x=ct不是简单的解(而是隐含数解。上面(x0,y0)是确定的数值,但这里t',t本身也是变量(函数),所以x'=ct', x=ct是函数解(相当于有点类似“泛函”))。
总之,无论是(x0,y0)这样的数据解,还是x'=ct', x=ct这样的隐函数解,以上方法都属于待定系数法。
它不是糊涂数学,而是正经的数学。
只要承认时空变换是线性变换,那么必然存在系数a,a',b,b'使得ax+bt=a'x'+b't'恒成立,然后再用特解x'=ct', x=ct定出这些系数。这难道有错吗?
其实“时空变换是线性变换”也不必一定要在相对论中才承认,在牛顿力学中也照样成立与承认:
x'=fx+gt, t'=f'x'+g't' (其中f=f'=1, g=v为参考系相对速度, g'=0,这就得到Galileo变换:x'=x+vt, t'=t)
结论:只要一个变换具有形状x'=fx+gt, t'=f'x'+g't',那么必然存在系数a,a',b,b'使得ax+bt=a'x'+b't'恒成立。
所以,“必然存在系数a,a',b,b'使得ax+bt=a'x'+b't'恒成立”这一条在牛顿力学中也是成立的。
相对论与牛顿力学的区别在于:(下面的字母中,u为粒子速度,v为参考系相对速度)
相对论认为:x=ut, x'=[(u+v)/(1+uv/cc)]t' 是ax+bt=a'x'+b't'的一组特解 (这一点我在几个月前就向HUDEMIN展示过)。
顺便指出,当普通粒子速度u=c时,那么特解x=ut, x'=[(u+v)/(1+uv/cc)]t'就退化为光波方程x'=ct', x=ct。光波方程x'=ct', x=ct自然也是ax+bt=a'x'+b't'的一组特解;
而牛顿力学认为:x=ut, x'=(u+v)t’才是ax+bt=a'x'+b't'的一组特解。
相对论与牛顿力学选择了不同的特解,那么系数a,a',b,b'的取值自然就不同了,这就导致两个理论的差别所在。
下面讨论牛顿力学如何用特解x=ut, x'=(u+v)t’得到ax+bt=a'x'+b't'的系数a,a',b,b'。
将ax+bt=a'x'+b't'变形为x'+(b'/a')t'=(a/a')[x+(b/a)t],
将特解x=ut, x'=(u+v)t’代入x'+(b'/a')t'=(a/a')[x+(b/a)t],得到:
[u+v+(b'/a')]t'=(a/a')[u+(b/a)]t,
由于t,t'为变量,要求上式恒成立,那么只能让系数[u+v+(b'/a')]与(a/a')[u+(b/a)]为0,所以就有解(之一)
(b'/a')=-u-v, (b/a)=-u
将它代回x'+(b'/a')t'=(a/a')[x+(b/a)t],
得到
x'-(u+v)t'=(a/a')[x-ut].
此时与特解x=ut, x'=(u+v)t’相比较,我估计CCXDL又要喊了:这又是0=λ×0问题,所以牛顿力学也是糊涂数学。
(顺便指出:在牛顿力学中(a/a')=1,这与牛顿力学t=t'的要求有关的;在相对论中,(a/a')=sqrt[(c+v)/(c-v)]。
就t与t'而言,选择不同的函数关系,那么就有不同的(a/a')取值。
我以前多次说过:无论是Galileo变换,还是lorentz变换,无论是马国梁变换,还是其他谁的变换,其实都是“兄弟变换”,而且存在无穷多兄弟变换,各自为政,各自内部自洽,谁也不比谁特殊或者高尚。谁也不能以某个变换的特点为判断标准,去质疑其他变换不自恰。
黄德民先生等人以Galileo变换为判断标准,去质疑其他变换。我批评说这属于“思想狭隘”,他先验地假定了一个判断标准。这在思想上不对头。
以上我又一次证明了:无论是Galileo变换,还是lorentz变换,都是“兄弟”关系,区别在于线性组合系数a,a',b,b'取值不同,因为选择的特解不同,所以不同的特解导致不同的系数,从而导致不同的变换。
尽管马国梁变换也是一个自洽的变换,是一个与Galileo,lorentz具有兄弟关系的变换,但是我不欣赏马国梁变换,因为它导致不少对称性破坏,不满足群论要求(变换不成群)。而物理学很多变换都是满足群论要求的,这是一个基本信念。尽管这个基本信念不是什么严格理论意义上的信念,但是它的确是一条建构物理学理论的指导思想。)
沈建其 2003、12、16