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从相对运动的绝对性来看劳伦兹变换的矛盾
[楼主] 作者:julia132  发表时间:2004/03/19 13:54
点击:608次

  运动的相对性是说,对于一个物体、它的运动是随所选的参照物(参照系)的不同而不同的。这是基于我们大量的观测经验而得到的反映客观的真理。然而,这条真理却隐含着相对运动的绝对性,即两个物体间的相对运动不随参照物(参照系)选择的不同而改变。因为相对论默认了此条才给出了劳伦兹变换(表现在承认k 系中的 v ),本人就以此为据来揭开该变换的矛盾。下面以一例来展开。

    在 M 惯性参照系中有三个物体 o 、 o' 、 p 在XOY平面作匀速直线运动,o的速度最慢,且在 To 时刻 o 、o' 、p   三物体交于一点。我们来观测三者相对运动的关系:

    根据测量公理可得T (T>To) 时刻使三角形闭合的有向线段:oo'^ o'p^ po^ ,

   因为     oo'^ + o'p^ + po^ + =  O        

  而有    (  oo'^ / T - To  ) + ( o'p^ / T - To ) + ( po^ / T - To ) = O

   令,第一项为 u ,第二项为   v '  ,第三项为 - v ,则有

            -v + v ' + u = O       此式为三物体相对运动的速度关系。换种写法:v  = v ' + u ,就是伽利略变换下的速度合成法则。根据测量公理,无论选择 o 为静止参照系还是选  o 为静止、 o'为运动参照系,只要在伽利略变换下都满足两物体相对运动的绝对性,即不随参照系的选择而变化。而劳伦兹变换却存在对此承认与违背的矛盾:

      如它承认 k 系中的  v  ,但在 k'  系中却测不到 v 。我们以一维运动为例(对上述的平面运动这只是测量一个分量):

  [ x'( p ) - x' ( o )] / t ' = v' + u =\= v  , 而 v 、v' 、u 构成速度三角形,因

  v' ^2 + u^ 2 -- 2 v' u cos q  =\ = v ^2   又破坏了三物体构成的三角形的闭合性。这是违背几何学的。如果人们承认两个物体相对运动的绝对性和测量公理更基本,所得的结论必是对劳伦兹变换的否定,对光速不变原理的否定。

    

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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/03/19 22:53 

您研究的是“几何速度”,不是“动力学速度”。类似这个问题多次有人提出。

您研究的是“几何速度”,不是“动力学速度”。类似这个问题多次有人提出。

只有动力学速度才是满足相对论速度合成法则的。

在牛顿力学中,几何速度与动力学速度是一致的,但在相对论中,两者并不一致。

举例说:

地面上观察者看到飞机A向东飞行,速度大小为v,飞机B向西飞行,速度大小也为v。

地面观察者观察到的“飞机B相对飞机A的相对速度”是2v,这个“相对速度”就是几何速度(观察者是地面上的人)。

Julia132讨论的正是以上种类的速度。

飞机A观察到的“飞机B相对飞机A的相对速度”是(2v)/(1+vv/cc),这个“相对速度”就是动力学速度(观察者是飞机A)。

同样是“飞机B相对飞机A”的相对速度,在相对论中就有区别,在牛顿力学中无区别。

细细体会一下,就知道我们需要区分这两种速度:几何速度与动力学速度。这我多次提出过。

 

[楼主]  [3楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/03/20 10:29 

回复:我有几点不明望能施教。

   1,劳伦兹变换由光速不变得到,但光速不变没有以动力学的原因为条件,只指出它是极限速度。再者速度是对物体在时空中运动状态的描述,属于运动学问题,是认识动力学原因的前提。一种逻辑的推演本身包含着条件,你说这个变换中的速度是动力学速度,请问,这个动力学条件在哪里?

    2,在 k  系中的 v  是劳论兹变换承认的,它是不是相对速度?它为什么不能在 k' 系中测得?对这个 v 你用什么去分辨它是几何速度还是动力学速度?

    3,我依据的是人们公认的运动的相对性所揭示的恰是两物体相对运动的绝对性,即不随选择其它参照系而变化。这一认识错了吗?如果不错,这种唯一的客观存在对其它参照系是不可测的、不可知的?不用劳论兹变换就不能得到?

     4,对物体运动的测量本身就属于几何学的范畴,难道它是动力学问题?在劳伦兹变换中 d x /d t , d x' /d t' 是几何速度还是动力学速度?

     5,按你的认识还有相对论运动学吗?运动学不涉及原因,只由观测来认知,它就不是动力学的问题,而是认识客观世界的第一步。

     6,我看的书少,不知你提到的“动力学速度”出自何处?

 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/03/20 18:25 

请您细细体会一下“地面观察者看飞机A相对飞机B的速度”与“飞机B看飞机A相对飞机B的速度”。

1,劳伦兹变换由光速不变得到,但光速不变没有以动力学的原因为条件,只指出它是极限速度。再者速度是对物体在时空中运动状态的描述,属于运动学问题,是认识动力学原因的前提。一种逻辑的推演本身包含着条件,你说这个变换中的速度是动力学速度,请问,这个动力学条件在哪里?

【【【【“地面观察者看飞机A相对飞机B的速度”与“飞机B看飞机A相对飞机B的速度”,这两个速度在牛顿力学中毫无区别,但在相对论中有区别。为了区分这两个速度,于是有的书上就把前者取名“几何速度“,满足v+v公式;把后者取名”动力学速度“,满足相对论的叠加公式。

一般来说,前者速度没有什么意思,不关心前者速度,所以教科书上也就不再提什么“几何速度“,”动力学速度”。我们说的速度都是指后者速度。但是有些科普书上会提及一下。有些科普树上指出这两种在牛顿力学中一致的速度在相对论中是有区别的,然后介绍相对论知识。

Julia132正是把前者速度的分析来代替后者速度了。请您细细体会一下“地面观察者看飞机A相对飞机B的速度”与“飞机B看飞机A相对飞机B的速度”。】】】】】】】】】】】】】】

    2,在 k  系中的 v  是劳论兹变换承认的,它是不是相对速度?它为什么不能在 k' 系中测得?对这个 v 你用什么去分辨它是几何速度还是动力学速度?

【【【【【这个v是动力学速度。

如果还存在第三个参考系的话,这个参考系上的观察者看到k'相对k的速度就是“几何速度”,但是这个几何速度恰好也是v,因为(v-0)/(1-v0/cc)=v。】】】】


    3,我依据的是人们公认的运动的相对性所揭示的恰是两物体相对运动的绝对性,即不随选择其它参照系而变化。这一认识错了吗?如果不错,这种唯一的客观存在对其它参照系是不可测的、不可知的?不用劳论兹变换就不能得到?

【【【【【您的文章没有错,但是您讨论的是几何速度。您没有涉及动力学速度。请您细细体会一下“地面观察者看飞机A相对飞机B的速度”与“飞机B看飞机A相对飞机B的速度”。】】】】】

     4,对物体运动的测量本身就属于几何学的范畴,难道它是动力学问题?在劳伦兹变换中 d x /d t , d x' /d t' 是几何速度还是动力学速度?

【【【【【在劳伦兹变换中 d x /d t , d x' /d t' 是动力学速度。

您的几何速度的例子就是“地面观察者看飞机A相对飞机B的速度”。而我们讨论的动力学速度是“飞机B看飞机A相对飞机B的速度”。这两个“飞机A相对飞机B的相对速度”是有区别的。】】】】】】】】】


     5,按你的认识还有相对论运动学吗?运动学不涉及原因,只由观测来认知,它就不是动力学的问题,而是认识客观世界的第一步。


     6,我看的书少,不知你提到的“动力学速度”出自何处?

[楼主]  [5楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/03/20 21:45 

回复:建其,我首先谢你给我作的动力学速度的解释.但我认为这仅是一块补丁.

   爱因斯坦在狭义相对论中不承认真空有物质,当然他的光速不变并无动力学机制,也只能看成运动学效应。因此,把物体在参照系中的运动速度解释成动力学速度我认为实在有些牵强。在你的解释中提到“飞机B看飞机 A 相对飞机B的速度”,其实,哪个参照系测得的物体的速度都是“飞机B看飞机 A 相对飞机B的速度”。因为两物体间的相对运动是互为参照的,这种相对运动的绝对性,即这种唯一存在的客观事实并不随人选择的其它参照系而改变,也就是说,人们在哪一参照系上测量都必须得到同样的事实。在劳伦兹变换中k 系中的 v  , k'  系中的 v' ,k 与k' 的相对速度 u 都是这样的速度。它们不但在静止参照系可测,在运动参照系也可测。不管这些速度是怎样产生的,都不能在测量上出现矛盾。以你所说来看,v 与 v'非用劳伦兹变换不可,也就否定了它们在在运动参照系中的可测性。但我看到的一本狭义相对论对此是否定的。

    我们在认识上不一致是因为我们的理念不同。

[楼主]  [6楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/03/21 08:51 

回复:有段话望您能重新陈述.在劳伦兹变换中无论您承认哪个速度是几何速度,则它们就都是几何速度.

  "......,如果还存在第三个参考系的话,这个参考系上的观察者看到k'相对 k 的速度就是“几何速度”,但是这个几何速度恰好也是v。因为 ( v --o ) / ( 1 --v o /cc ) = v."

  在此讨论区中常用的符号意义如下:对一个物体在静系  k 中的速度用   v,  在动系k'中的速度用v',而k 与k' 系的相对速度用 u  。

   问题: 1,从您的结论上看并不存在第三参考系。因为公式中您的第三参考系相对 静系k 的速度u  = o ,仍是 k系。k 与 k'  系的相对速度 u  而不是 v 。

                2,说穿了,参照系就是观测另一个或另一些物体运动的一个特殊物体。因此,这三个速度v 、v' 、u都是劳伦兹变换中两两物体的相对速度。只要您承认其中的任何一个是几何速度,它们就都是几何速度。您说的动力学速度只是绑在劳论兹变换上的速度,是为相对论所作的一种辩护!动力学讲的是因果律,是有内容的。动力学速度有什么动力学内容?又有什么区分几何速度(观测速度)的动力学特征?

   

 

 

 

 

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