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速度=距离/时间差
就这个简单问题,也值得讨论一下。什么是时间?时间是物质运动量被基准运动物体的量化和对比。把基准运动物——时率固定的钟分别放到马车上和汽车上,看它们从起点走到终点经过这30米,标准基准物分别运动了多少次。马车用了30秒,汽车用了1秒。
这个30秒和1秒都是怎么来的呢?它们是读取同一个钟表在起点和终点的两个时刻数,然后做减法,把那个描述具体时刻的因素消除掉,获得的时间差。这个减法就把马车是从哪年哪月哪时哪分从这里路过的信息删除掉了,时间差就和具体时刻没有关系了,上午路过和下午路过这30米用的都是30秒。用同一个运动基准物是速度测量的原始要求。对于不携带随车运动基准物的,就要在这路段的两端分别放置钟表。对钟的意义是保证使用两个钟和使用一个钟的效果一样,即要求马车通过这路段时,两地钟表的读数之差等于车载钟表读数之差。
所以,如果采用异地时钟,就要把它们对准,使两钟能成为绝对同时的钟。这样,马车到达起点、终点的时刻才可以用来做减法,获得和车载钟表同样的时间差。这样计算出的马车速度是能够真实反映运动马车物理状态的。
如果两地钟表不是绝对同时的,比如人为调整终点的钟表滞后29秒,这个29秒实际上属于两地钟表的误差δ。它并不应该出现在物理计算公式中的时间差之内。误差是不反映物理量的。误差的作用就是使物理量的测量值偏离真值,它是应该要消除的东西。
时间是物理过程,它是两个绝对同时的钟表或一个单独的车载钟表的刻度之差。钟表刻度指示了过程开始时刻和过程结束时刻。两时刻相减后得出过程持续时间。时间并不是两个不同时的钟表的刻度之差!
用两个绝对同时的钟表对两个不同时的异地时钟进行比较,其中有一个钟的时刻指示比另一个提前或落后了δ,那在测量结束后,计算时间差时要把δ的影响减掉,这才是正确的物理做法。消除误差后的时间差反映的是运动物体真实的物理过程量。物理量时间差=两地钟时刻之差-δ。计算速度只需要物理量时间差,不需要误差δ。
相对论不但不消除这个误差,还堂而皇之以相对同时的理由公然修改它,并把含有误差的时间差当作真的物理量来使用。这样就把误差也作为物理量的一部分使用了。马车实际通过路段的物理时间差是30秒,而两地钟相差29秒,结果两钟刻度数相减得出的1秒,含有29秒的误差。这样计算出来的马车速度能真得了吗?速度为1米/秒的马车被相对论计量成30米/秒,它反映出的“速度”就已经不完全是物理量了。
很显然,把30米的路段标成900米,这1米的长度就不是基准米的长度了,而是自定义长度。把钟表调整了时率,它的1秒也不是基准秒了,而是自定义秒了。这就是说,和t'发生关系的那个c,是自定义光速!即便用洛伦兹变换凑足了数值部分为299792458,但它的单位是:自定义米/自定义秒。
我们说,古代的1斤是16两,那个斤不是我们现在用的市斤,古代的1里也不是我们现在的1里。比如说十里长街是10里长,用古代的里量可能就是12里长。那么我们计算十里长街一个来回的路程,去时用现在的里,回来时用古代的里,我们说一个来回的路程是10里+12里=22里,行吗?对吗?
绝对是不可以的!物理上,不同计量单位的物理量是不能进行加、减、相等的操作的。相对论的做法就是把 |
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我已经证明
当x'=γ(x-Vt/n) y'=y z'=z t'=γ(t-xV/nc^2) 时,有 γ^2=1/(1 -V^2/n^2c^2) 存在,使得 x'^2+y'^2+z'^2=c^2t'^2 在数学表达式上成立。n为非零正数。特别地,当n=2时,有 γ^2=1/(1 -V^2/4c^2) 从而可以在不考虑物理情况下把任意相对速度V代入而无虞。 这证明γ并不唯一。 |
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相对论说,在S系原点O发出的光在S系看是以原点O为球心的球面波,在S'系看也是以S'系原点O'为球心的球面波。现在我在S'系原点O'也放置了一个光源,我把两光源发出的光进行对比!
有比较才有鉴别。相对论的同学们,你们说说,在S'系看,O和O'发出的两光都是以O'为球心的球面波吗? 物体发光,即光子从电子中发射出来都是有一个过程的。比如说光子的发射过程是10^(-9)秒,光源B在发一个光子的光头时,是在0秒时刻,在发光尾时,是在10^(-9)秒时刻,这时发光的那个电子已经随原点O'运动了Vt=0.5c*10^(-9)=15米,因此光子B脱离B光源时,O'就已经和O点有了15米的距离。 人比人得死,货比货得扔。所以,一切都怕做比较。我在S'系的O'点也放一个光源,其目的就是制造出对比、制造出矛盾。 O点的光源A发出的光子在脱离母体电子时没有横向的速度,因此A光源发出的光是以O点为球心的球面波。O'点的B光源发出的光是以x=15米位置为球心的球面波。两光源发出的球面波的球心是不重合的。 |
| 不矛盾。就看你想选无穷个变换中的哪个来变就是了。你选n=1,就是沿用老洛伦兹变换;你选n=2,就是适合所有相对速度V的变换。两坐标相对速度还是V,照样往里代就是了。 |
| 我说过很多次,时空变换本质上是一种计量规划关系(注意这不是书本的内容),表现为:在具有确定计量规划关系的各个坐标系下,只要知道某事件在一个坐标系中的计量结果,即可根据变换获得该事件在其它任一系中的计量结果,所以变换的重点是数字关系,只要能够区分是哪个坐标系的物理量,各系物理单位的名称可以相同也可以不同。 |
| 就如同E=mc^2和E=(1/2)mc^2一样,把2写成固定的量程扩展系数就行了,V该怎么算还怎么算。 |
| 这就如同你把半个圆里的点集映射到另外一个矩形里,我这是把一个整圆内的点集映射到一个矩形内一样。 |
| 虽然存在无数种n值满足光速不变,但除了n=1是传统的|V|<c的洛伦兹变换,n=2的满足|V|<2c的有用外,其它n值的变换意义不大,因为参考系相对速度绝对值最大也不能超过2c了。采用n=2的变换,根本不用再考虑虚数不虚数的问题了。无论V是不是大于c,都一概采用1/2这个因子。 |
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比如其它无用的变换我一概不用,我就把变换公式强行写成 x'=γ(x-Vt/2) y'=y z'=z t'=γ(t-xV/2c^2) γ^2=1/(1 -V^2/4c^2) 它就满足 x'^2+y'^2+z'^2=c^2t'^2 也依然满足两参考系点对点的一一对应关系(映射关系)。这就是扩展了量程的增广洛伦兹变换式。 |
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《大学物理》1998年8月第17卷第8期关于《洛伦兹变换的推导》(王笑君,关洪)就是我【115楼】提到的问题的来源。 这里提到 “这就是Einstein的早期工作里得出的初步公式,其中含有一个未经确定的、仅含速度参数v的公共函数因子φ(V)。这一因子的存在,反映了把任意参照系的空间和时间尺度乘上同一个系数,不会影响光的速度。从式(2)不难看出,如果采取光速c=1的自然单位,空间和时间的变换就显现出某种对称性。但是,如果限于讨论两个惯性系之间的变换,单凭这种对称性或者单凭光速不变的要求,无法确定函数因子-(v),因此亦得不出完整的洛伦兹变换公式。” 后面的我在【115楼】已经做了评说。现在就从这段话进行分析,也能得出它本是个不定式的判断。这就好比,两个圆在一个指定的零点相切,则这两个圆有无数种组合。 爱因斯坦因为这些推导都是在零上进行的,也注定了有无数种对应关系是满足变换后光速不变的。 |
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我不同意王普霖先生所言(“爱因斯坦在这篇推导里用了多少把右边等于零的等式用等号等起来,再把等式含有的0给去掉的地方?比比皆是”)。实际上,爱因斯坦这里不是“把零抹掉”,而是推广,以特解(x-ct=0和x'-ct'=0)作为出发点(作为线索),然后推广,认为对于任意情形,也要满足x'-ct'=λ(x-ct)。这属于思维的跳跃,不是数学上的恒等变形。物理学研究,经常出现思维的跳跃,从一些特殊情形(作为线索),进行推广。
其实,这个问题在本论坛十多年前已经讨论过了。有很多人也提出类似问题。不是王先生首先提出(你说“这个问题如果不是老王我提出来,恐怕再过十年、二十年也不会被发现! ”) 洛伦兹变换的推导,有很多方法,即使上面“《狭义与广义相对论浅说》爱因斯坦著 杨润殷译 胡刚复校”内的推导令人不满意,也无所谓,这本《狭义与广义相对论浅说》,本来就是一个浅说,有意采用这种直观的方法。 另外,王先生下面所举的例子,也不太合理: 【【【爱因斯坦把两个等于零的式子互相等起来也是一种数学错误。我举一个简单例子: 有两个方程 x^2-6x+9=0…………(1) 这是一个一元二次方程,它有两个相同的解x1=x2=3, x^2+14x+49=0…………(2) 这也是一个一元二次方程,它也有两个相同的解x1=x2=-7, 这两个方程的右边都等于0,我们能否把这两个方程用等号等起来呢?我们来看一下,让(1)=(2) x^2-6x+9=x^2+14x+49 我们化简它,最后我们看看能化简成什么? x+2=0! 最后倒是可以解出一个x=-2,可是3和-7这些解全没了! 】】】 上面不太合理的地方是:你的变量x,仅有一个。严格地说,你应该提出另一个变量x',也就是要把x^2+14x+49=0改为x'^2+14x'+49=0。这样让(1)=(2)联立,于是在x^2-6x+9=x'^2+14x'+49中,不但x1=x2=3在,x'1=x'2=-7也在, 而且还可以得到其它无穷多个解,这正是跳跃性思维推广的结果。 |