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绝对静止参考系有两种模型
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2019/11/07 12:26
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绝对静止参考系被我定义为:全宇宙所有物质(含场物质)总动量为零、总角动量为零的参考系。

 

在这个定义下,还有两种模型:

一种是宇宙中没有任何宏观运动物质,只有处处宏观静止、处处密度宏观均匀的场物质的参考系。这种参考系是光的参考系,但它是宇宙中不实际存在的,它是只能存在于理论中的模型。

另一种是宇宙中有宏观运动物质,也有宏观运动、密度不处处均匀的场物质的参考系。这种参考系不是光的参考系,但它是宇宙中实际存在的,虽然我们很难确定出它。

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[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/07 14:55 

在前面这个模型下讨论光速问题时,不能用后面的模型偷换。
 [3楼]  作者:马国梁  发表时间: 2019/11/08 08:42 

参照系的选择方法
参照系是指我们所特别规定的某物质系统,是我们研究其它物质系统的运动情况的参考基准。在真空物质上建立参照系虽然非常公正,但是因为它的“空虚”特性使我们用起来非常不便,故必须放弃此法;在无限的实物质的质心上建立参照系也非常公正,可我们不知道该质心究竟在哪儿,故该法也不现实。剩下的只有在有限的物质系统上了,可所有的物质系统都在不停的做绝对运动,所以真正理想的绝对静参照系我们是找不到的。

那么做绝对匀速运动的惯性系呢?根据牛顿第一定律似有可能:当物体不受外力或受平衡外力作用时,原来运动的物体将永远保持原有的运动状态,以大小不变的速度和方向沿直线运动下去。可是实际上宇宙中的物体没有一个不受力的,即使受力平衡也只是暂时性的。所有的物体都在宇宙空间中做着各自不同的曲线运动。所以真正理想的运动惯性系我们也是找不到的。

但我们可以找到近似理想的参照系。现代科学研究结果表明,物质系统的级别越高,它做绝对曲线运动的情况就越简单,速度变化就越慢。如地心的绝对运动除绕日心转(公转周期是1年)外还有随日心在银河系内的公转(公转周期是2亿年),随银河心在太空中的运动(运动情况不详);太阳中心除绕银河心公转外还要随银河心在太空中运动;而银河心则只有在太空中运动一项了。由此可知,物质系统的级别越高,就越接近匀速直线运动,就越适合作运动的惯性系。如一般情况下地球是一个良好的惯性系,如将太阳作为惯性系精度就更高些,而银河系的情况则将会更好。

当物体的加速度一定时,如果研究所需的时间段越小,那么物体的速度变化就越少,它与惯性系就越接近。如在地面上研究单摆的振动,如在几分钟之内是可以将地面作为惯性系的,但经过几小时就不行。

由于任何物体都有惯性质量,所以任何物体的运动速度都不会发生突变,都只能是连续的渐变过程。就是说任何物体都有一定程度的惯性运动。不管加速度是多少,只要时间足够短,就可将该物体当作惯性系。但此时须给被研究的物体附加一惯性力。只有当物体只在万有引力作用下做变速运动时,才可不用附加惯性力。因为按照广义相对论原理,只有此时惯性力才能被万有引力恰好抵消。

当在惯性系中研究各物体的运动时,参照物体不得与被研究的物体有相互作用。如果这种作用不可避免,那么必须将它对参照物的扰动尽量减小。根据牛顿第二定律,当作用力一定时,加速度与质量成反比,所以这就要求参照物体的质量必须远大于被研究物体的质量。如研究一般物体的运动将地面作为惯性系即符合这一要求。两质量不相上下的物体就不宜将其中任何一个作为惯性系,此时可取它们共同的质心作惯性系,因为内力作用并不改变质心的运动状态。当然此时也可以高级物质系统作为惯性系来研究低级物质系统及其内部物体的运动。

同理,还要求被研究物体的转动惯量必须远小于参照物体的转动惯量。所以被研究物体离开参照物体质心的距离,被研究物体的大小及运动范围都必须在较小的限度内。

关于绝对静参照系可这样来近似确定:A、当在绝对运动速度很低的惯性系中研究高速运动(接近光速)的物体时,可将该惯性系近似当作绝对静参照系;B、当在惯性系中研究做闭合曲线运动的物体时也可将该惯性系近似当作绝对静参照系;C、当在惯性系中只研究各物体的相对运动时,自然可将该惯性系当作静参照系。如研究物体中分子的热运动就可选物体的质心作静参照系,研究原子中电子的运动可以原子核作为静参照系。

研究表明,有许多物理现象、规律在不同的惯性系中都具有相同的表现形式,与惯性系的绝对运动无关,但并非所有的现象、规律都如此。原“狭义相对性原理”的论断言过其实,故它不应再作为一条规律。

事实上,我们已在不自觉的使用着高级惯性系。如我们将在地球周围能够观测到的部分恒星组成天球作为静参照系(天文惯性参照系)来研究太阳系内各星球的自转、公转及相对运动。还发现高速转动体的轴线在空间中的朝向具有绝对不变性,总是做平动运动,并将之运用于导航技术。如地轴总是指向北极星,还有研制成的陀螺仪等。

应用上述原理,我们可以很容易的解决牛顿水桶的问题,这个问题在历史上曾有过争执。在铅垂线下端悬挂一装满水的桶。现在桶周围的物质空间与宇宙万物是同属一体的。水面凹不凹与桶的转不转没有多少关系,关键是看水体与宇宙万物有无相对转动。A、当两者相对静止时水面不凹陷;B、当两者相对转动时则水面凹陷。此时可看作是水体转动,宇宙万物静止;也可看作是水体静止,宇宙万物转动——但这种情况不存在。因为宇宙万物的转动惯量远大于水体的转动惯量,在力矩的相互作用下转动起来的只能是水。故水面的凹陷与否的确反映了水体在空间中的绝对运动情况。

还有为了解释迈克尔逊—莫雷实验结果,从当初到现在就不断有人提出各种形形色色的拖拽理论,先是完全拖拽,后是部分拖拽。什么“地面以太被被完全拖拽,而高空以太只被部分拖拽”,“地球公转拖拽以太,而自转并不拖拽”,还有什么“地球的引力场就是以太”等等。可是这些拖拽者们根本给不出“以太拖拽程度和地球质量的关系”,更无法回答“当地球获得独立后,其赤道半径又为何随自转增大”的问题。一旦地球和周围的物质脱离关系,它的自转和不自转在力学上还有什么不同?

由上述分析可知,参照系的选择并不是随意的。应根据研究需要按照一定的原则来选取。即要应用方便,又要精确可靠。

P.G.柏格曼在《相对论引论》一书中曾指出:“我们对惯性系的最终定义实际上可能是:惯性系是相对于整个宇宙物质具有零加速度的参照系。”(人民教育出版社1961年12月第1版第166页脚注)。这与我们上述的指导思想是一致的。
 [4楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2019/11/08 10:19 

水面凹不凹与桶的转不转没有多少关系,关键是看水体与宇宙万物有无相对转动。
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我猜想,在太空做这个实验,水面是凸出来的。
 [5楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2019/11/08 10:26 

任何太空星体(不论固态,气态,液态),它旋转轴所处的两极都不会凹下去,再怎么变扁都是外凸形。
[楼主]  [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/10 16:55 

[3楼]马老师:
设想:在有很多物质存在的绝对静止参考系,有一个物体已经运动起来了,如果此时让这个物体周边的所有物质都瞬间消失得无影无踪,没有任何物质对这个物体产生影响了,这个物体在这个参考系中将如何继续运动呢?
 [7楼]  作者:马国梁  发表时间: 2019/11/10 22:20 

在绝对真空中,如果只有一个物体,那么它动与不动又有什么区别呢?能产生不同的效应吗?有物理意义吗?
[楼主]  [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/10 23:26 

[7楼]马老师:
我的用意不在这里。
 [9楼]  作者:马国梁  发表时间: 2019/11/11 17:30 

王老师:惯性是需要以太背景物质来维持的。如果失去了惯性,我不知道接下来物体究竟会怎样。
[楼主]  [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/11 17:45 

对[7楼]马老师说:
在其它物质消失前,我已经建立了一个非物质的、纯数学上的坐标系,并已经确定这个物体在这个坐标系上运动起来了。其它物质都瞬间消失了,但坐标系不是物质,它依然存在。
 [11楼]  作者:马国梁  发表时间: 2019/11/11 21:38 

一个没有惯性的物体,还是不知它会怎样表现。
[楼主]  [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/11 21:50 

马老师:
“不知”是个很好用的词。
[楼主]  [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/11 22:47 

不知不要紧,瞎想象一下总是可以的吧?

您说它没有了惯性,那它的质量还有吗?
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/12 21:44 

我在周边物质消失之前,先把坐标系平移到物体的质心上,这样并不改变该物体在周边的物质中运行这个事实。如果周边的物质突然消失得一干二净,在质心坐标系原点的这个物体还在。周边物质消失对该物体的最大影响是压力突然降低。这个物体可能因此就四分五裂。但是,这个四分五裂后的物质碎片,其质心依然在原点,它又变成了一个小宇宙。
 [15楼]  作者:马国梁  发表时间: 2019/11/13 16:21 

你怎么知道该物体是在周边物质压力下保持平衡的呢?该物体也许内部引力占了优势,缩成一个奇点。
[楼主]  [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/13 18:39 

[15楼]马老师:
不会。它外部各向同性均匀的物质对它们的引力作用是零。
[楼主]  [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/13 18:47 

就是说,在物体外有无穷物质的时候,这些物质并没有产生把物体各部分向外拉、阻止它缩成一个点的力。
[楼主]  [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2019/11/13 23:28 

对[15楼]马老师说:
我等的就是大家的说法。为了方便思考,我把这个物体看作一个西瓜被三个互相垂直的面均匀切割成的八块西瓜再组合成的球。每块西瓜占一个卦限。

假设原来这个西瓜外围全是无边无际的密度均匀的场物质,并且它们也有质量。这些场物质对每一块西瓜向外的拉力(引力)为零。场物质的存在丝毫没有起到阻止它们缩成一个点的作用。

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