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领略爱因斯坦的“幸福思想”(五)——广义相对论一般不能建立全局时空坐标系的含义
[楼主] 作者:清华小猪  发表时间:2004/04/13 12:27
点击:554次

jiuguang在44868帖中写道:

虽然也有相对论解释。你看到的相对论Sagnac效应公式不是广义相对论公式。[[小猪:我早表达过同样观点,所以我们在相对论的基础上达成了一致:不管你用什么坐标系,度规场(G)与坐标系(S)是作为一个整体变换的,G(S)所描述的时空流形——物理实在——不变,只与能量-动量的分布有关。这段文字几乎就是我以前帖子中的原话。]]问题不是你用什么样的坐标系都行,而是符合相对论要求的坐标系一般是不存在的,因此广义相对论用无穷小的时空坐标系。

[[小猪:第一,牛顿理论的所有结论都作为低速近似包含在相对论中了。对Sagnac效应,经典理论能预测,相对论也能预测,因此不能以经典论可以作出预测来反相对论。

第二,经典理论只能预测Sagnac的一阶效应。在旋转光纤实验中,经典论预测到的光双向传播时差是惯性系中的钟测得的时差,而固定在光纤环上(ECEF)的时钟测得的时差与此并不一样,差一个因子sqrt(1-ωR/c2)。

第三,相对论预测ECEF中静止在不同半径点的时钟有速率差别,牛顿理论做不出这个预测。

第四,即使不能建立全局时空坐标,也不能成为反对广义相对论的理由。

在广义相对论中,场方程的解自动地包含了能量-动量的时空分布,也就是包含了空间物质分布在时间中的演化,也就是包含了运动的全部信息。

在牛顿的框架中,是用动力学方程来描述物质的相互作用的,动力学方程的解可给出物质的运动学方程。然而,简单的三体问题都是不可积的。也就是说虽然给出了三体问题的动力学方程,但并不能得到三体问题的运动学方程。

三体问题的广义相对论解内含了三体的运动方程,即建立三体问题的精确时空坐标系和度规场等价于得到了三体的运动方程。而三体问题的内禀复杂性不会因为使用广义相对论而变化,所以三体问题在广义相对论中也不会有精确解。

广义相对论不能建立全局时空坐标系等价于牛顿力学不能给出三体问题的运动学方程。这有什么好责难的呢?

我们在牛顿力学中用近似处理,比如计算行星轨道时不考虑其它恒星的影响,对此无人异议。

在广义相对论中,不考虑远处天体的影响实质就是建立分块时空区域的坐标系,如地球附近区域或太阳附近区域。

这个分块坐标系并非久光先生所说的无穷小坐标系,相反,它覆盖了我们在具体问题中所关心的全部时空区域,如GPS。]]

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 [2楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2004/04/13 15:55 

小猪一相情愿!

[[小猪:第一,牛顿理论的所有结论都作为低速近似包含在相对论中了。对Sagnac效应,经典理论能预测,相对论也能预测,因此不能以经典论可以作出预测来反相对论。没错


第二,经典理论只能预测Sagnac的一阶效应。在旋转光纤实验中,经典论预测到的光双向传播时差是惯性系中的钟测得的时差,而固定在光纤环上(ECEF)的时钟测得的时差与此并不一样,差一个因子sqrt(1-ωR/c2)。括号里面应当是1-ω2R2/c2,少了平方符号。要记住在这里的这个因子,是出自爱因斯坦多次说过的,旋转的圆,周径比不等于pi的说法。周径比的推导很不严格,而且没有实验证据证明尺缩。这个因子是否存在是未得到证实的。


第三,相对论预测ECEF中静止在不同半径点的时钟有速率差别,牛顿理论做不出这个预测。不知道有没有实证。


第四,即使不能建立全局时空坐标,也不能成为反对广义相对论的理由。应该是不能建立符合相对论的全局时空坐标系,但是建立经典全局坐标系是没有问题的。不应将全局理解为无穷大,而应当理解为一个完整的区域。以太阳附近为例,时空弯曲表现为太阳附近时间变慢,作为全局坐标系的要求,应该给出太阳时间坐标于地球时间坐标的差值。这个差值是ns,s,小时还是年,我们是看不到的,这取决于0点的选择。相对论是不愿意讨论沿时间的积分的,而我们平常所说的几亿年前只能是经典概念的时间,在相对论坐标系中几以年前的地球太阳的时间之差怎么处理,假设现在为0时间。


在广义相对论中,场方程的解自动地包含了能量-动量的时空分布,也就是包含了空间物质分布在时间中的演化,也就是包含了运动的全部信息。


在牛顿的框架中,是用动力学方程来描述物质的相互作用的,动力学方程的解可给出物质的运动学方程。然而,简单的三体问题都是不可积的。也就是说虽然给出了三体问题的动力学方程,但并不能得到三体问题的运动学方程。


三体问题的广义相对论解内含了三体的运动方程,即建立三体问题的精确时空坐标系和度规场等价于得到了三体的运动方程。而三体问题的内禀复杂性不会因为使用广义相对论而变化,所以三体问题在广义相对论中也不会有精确解。说废话?


广义相对论不能建立全局时空坐标系等价于牛顿力学不能给出三体问题的运动学方程。这有什么好责难的呢?完全是两回事,时空点只能用坐标表示,没有坐标系就什么都不能表示了。


我们在牛顿力学中用近似处理,比如计算行星轨道时不考虑其它恒星的影响,对此无人异议。你不考虑,不等于别人不考虑,取决于对计算精度的要求。理论与计算(数学)是两回事。广义相对论恐怕从来没考虑过其他行星的影响。没有全局时空坐标系,如何表示行星在某时的位置?


在广义相对论中,不考虑远处天体的影响实质就是建立分块时空区域的坐标系,如地球附近区域或太阳附近区域。太天真啦!局域惯性系存在于无穷小时空中。


这个分块坐标系并非久光先生所说的无穷小坐标系,相反,它覆盖了我们在具体问题中所关心的全部时空区域,如GPS不是我说的,是爱因斯坦说的。多数相对论书中都是这么说的,小猪只是一相情愿]]   另外不要错用我的名字----久广

 [3楼]  作者:和满  发表时间: 2004/04/13 18:21 

小猪指出的问题正是当代中国研究相对论的关键

当代中国研究相对论的渊源来自哪里?来自“造原子弹”。造原子弹只用到一点狭义相对论,用不到广义相对论。但那时中国社会形成了一个常识:“相对论就是造原子弹的理论”这个常识是正确的,但是不全面的。

这个不全面的常识延续到当代,使得很多人看不到广义相对论与狭义相对论的根本差别。狭义相对论是能建立全局时空坐标的。这使得包括本人在内的很多人,误认为“广义相对论也是可以建立全局时空坐标的”。

我在以前的帖子中和小猪讨论过“地日双引力背景双种问题”。这个问题我多年来都是与核物理专家们讨论。这些核物理专家的时空框架都是狭义相对论的。所以我越和他们讨论越糊涂。最后我对所有物理学问题都糊涂了。

现在我才明白,“广义相对论与狭义相对论的差别”不小于“狭义相对论与古典力学的差别”。狭义相对论的“动力学框架”仍然是古典力学的,不同只是定量不同。而广义相对论的“动力学框架”是一种新的框架。这两种框架对“单引力背景问题”都可以解决,但前者无法处理“多引力背景问题”。可现实是多引力背景的。

我认为理解“广义相对论动力学框架”的关键就是理解爱因斯坦的“坐标教导”。这个教导小猪在以前的帖子中已经介绍了。我以前读过的广义相对论教材没介绍这个教导,没帮我们建立新的动力学框架就教我们具体的广义相对论数理推导。我后来是从一位哲学教授那里才得知这一教导的。小猪讲广义相对论,在基本框架上很清楚,所以我建议小猪以后编本好点的广义相对论教材。

 [4楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/04/13 19:22 

小猪找到了自在的乐天世界,我们应该为他感到高兴。
领略爱因斯坦的“幸福思想”(五)——广义相对论一般不能建立全局时空坐标系的含义
 [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2004/04/13 19:59 

回复:还要等小猪多懂一点
不知道是否有专家认为自己真懂广义相对论了?我说的当然不只是指教材,看懂教材的人肯定不少,虽然我还看不大懂。但是写教材的人是否真懂了呢?我想没有吧。
 [6楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/04/13 20:53 

就只知道跟 300 年前的 Newton 理论相比。

 

 新的 Newton  理论功能不比广义相对性理论差多少的。

 [7楼]  作者:和满  发表时间: 2004/04/14 01:52 

回复:还有“新牛顿力学”?在哪里能学到?
领略爱因斯坦的“幸福思想”(五)——广义相对论一般不能建立全局时空坐标系的含义
 [8楼]  作者:王建华850  发表时间: 2004/04/14 08:20 

回复:在民科们的研究成果中
在反相网站中民科们所发表的反相、修改牛顿理论的文章中能学到。
 [9楼]  作者:和满  发表时间: 2004/04/17 08:24 

回复:“新牛顿力学”怎么解释核聚变反应中的能量质量关系?
缺损的质量与产生的能量正好符合相对论质能关系公式。这是确定的,可重复实验。
 [10楼]  作者:和满  发表时间: 2004/04/20 08:17 

小猪 我问两个问题

1 全局时空坐标就是传统意义上的"参照系".你以前学广相是直接学"直接算世界线"解题方法的,还是先学"参照系"解题方法,再学"直接算世界线"?

2 你认为广相实践使用的最大难点在哪里?如何克服?

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