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赵凯华的观点才是错误的
[楼主] 作者:马国梁  发表时间:2020/05/15 23:45
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赵凯华:“有人认为,按照相对性原理,一个系统,若在一个惯性系内能量守恒(不变),则在所有惯性系内观察它,能量都守恒(不变) 这一看法是绝对错误的.”

我认为:赵凯华的观点才是错误的;“有人”的观点则是正确的。

因为能量守恒的前提是:孤立物质系统。

1物质系统只有孤立,才没有外力作用。它才能做惯性运动,并成为惯性系。且相对任何惯性系都速度不变,动能守恒。

2物质系统只有孤立,才没有能量的输入或输出。内力都是成对出现的,它们不可能改变总内能。

3总内能的大小与参照系的选择有关,但其守恒却与参照系的选择无关。

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 [2楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/16 09:55 

能量是物质间相互作用效果的度量,能量和参考系没有关系。
 [3楼]  作者:fanglian2  发表时间: 2020/05/16 22:41 

我认为,相对性原理的基础应该是不同的参照系应有相同的比较基准,爱因斯坦的相对性原理,就是否定用相同的不较基准的,用让比较基准变化的方法使物理定律形式上不变的方法是不可取的?
 [4楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/17 07:16 

对【2楼】说:
没有相互作用或者不考虑相互作用在内,相对论乃至牛顿定律都是不符合存在的。设想宇宙只有两个物体体。在宇宙中它们有相对运动速度,但是假设它们之间没有任何相互作用。那么在相对论、牛顿理论之下,它们所谓的,和速度有关的质量、能量都有表达式,但都不符合事实。由它们组成的运动系统里没有能量可言。
 [5楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/17 08:26 

对【4楼】说:
洛伦兹变换只有参考座标系速度,这种速度可任意想象一个。可以想像认为我们在相对一个宇宙参考点运动,运动速度是任意的。那么按这个变换的结果也是仼意的。这样的话,物理量就毫无逻辑根据也毫无意义了。
 [6楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/17 15:36 

在地面举起一个重物,用牛顿理论说它有了势能。如果没地球和该物体间的吸引作用,它根本就没有势能,它不会掉到地面,不会有势能转化动能的能量守恒说法。
 [7楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/17 15:41 

对【6楼】说:
能量是物质间相互作用的变化,本质上和速度是无关的。
[楼主]  [8楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/19 08:56 

参照系不得与被研究系统有相互作用,否则,它就不是惯性系了。被研究系统不能只取它的一部分,因为它不是封闭的。
 [9楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/19 08:56 

对【2楼】说:
如果设想宇宙只有两个物体,再设想它们之间没有任何相互作用,那么在由它们组成的系统中就无所谓能量(当然这里不考虑物质内部组成的相互作用和所谓能量),这和它们间的运动速度及相对位置都没关系。
 [10楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/22 19:34 

楼主马老师,您的观点是正确的。不过不知道赵凯华老师是如何得出你描述的概念的,我觉得他做为知名的相对论专家,是不可能有上述错误的。
相对性原理告诉我们,所有惯性系中的物理规律都是一样的,那么在一个惯性系中成立的能量守恒定律,自然也在所有的惯性系中成立。所以赵老师不可能得出上面的结论。
 [11楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/22 19:36 

对【2楼】说:
能量是一种客观存在,或许还是整个宇宙存在的本原。
 [12楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/22 19:43 

对【3楼】说:
这是你个人的理解吧,应该是不对的。我们首先要有和大众相同的概念,然后才有共同讨论的语言。若个人有质疑,也要在共同理解的基础上 提出不同意见。能提出有益的不同意见,就是新发现的开端。
[楼主]  [13楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/22 22:07 

对【10楼】说:
有人发给我赵凯华最新发表的文章。给我个邮箱,我可发给你看看。
 [14楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/23 21:05 

对【13楼】说:
yuajin@sina.com
[楼主]  [15楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/23 22:27 

对【14楼】说:
已发!
 [16楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/26 10:41 

对【15楼】说:
收到了 ,谢谢。消化消化再说。
[楼主]  [17楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/26 16:04 

第 39 卷第 1 期 大 学 物 理 Vol.39 No. 1
2020 年 1 月
COLLEGE PHYSICS Jan. 2020
收稿日期:2019-08-30;修回日期:2019-09-16
作者简介:赵凯华(1930-),浙江杭州人,北京大学物理学院教授. 荣获 2015 年度国际物理教学奖章.
澄清对相对论性原理和协变性的误解
赵凯华
(北京大学 物理学院 ,北京 100871)
摘要:近来有些文章断言,在一个惯性参考系里能量守恒的物理系统,在别的参考系看来能量也一定守恒.实际上这些作
者混淆了物理方程式的协变性和相对性原理.本文将澄清这一误解.
关键词:相对性原理; 协变性; 能量守恒
中图分类号:O 313 文献标识码:A
文章编号:1000-0712(2020)01-0012-02
【DOI】10.16854/j.cnki.1000-0712.190405
有人认为,按照相对性原理,一个系统,若在一
个惯性系内能量守恒(不变),则在所有惯性系内观
察它,能量都守恒(不变). 这一看法是绝对错误的.
这个问题 20 多年前在《大学物理》杂志上讨论过,
《大学物理》杂志以朱如曾先生的文章 [1] 和“编者的
话”
[2] 作为结论,并决定对此问题不再讨论.近来有
一些文章出现在不同杂志上 [3-5] ,继续争论这个问
题,并且认为《大学物理》当年的“编者的话”不对.
本人作为当年《大学物理》的主编,郑重声明,该“编
者的话”没有错.《大学物理》编辑部已决定不接受
讨论这类问题的文章.本文不参加争论,而是再次澄
清对有关的一些物理概念的误解.
伽利略在比萨斜塔上掷出重物,发现了自由落
体定律(图 1).一个水手从正在行驶的帆船桅杆顶
部放下一个铅球,看到铅球沿桅杆竖直下落;码头上
一人用望远镜观察,却发现铅球的轨迹是抛物线
(图 2).水手做的实验可能比伽利略晚几百年,地
点可能离比萨十万八千里,但他们都看到重物以重
力加速度 g 垂直下落. 这说明了“相对性原理”,它
对人们以相同的条件在不同参考系里做的实验,保
证得到相同的结果. 水手和伽利略干的是不同的事
件,码头人与水手观察的是同一事件在不同参考系
里的表现.后者存在着自然规律是否“协变”的 问
题. 下面我们讨论“协变性”问题,及其与“相对性原
理”的关系.
普遍的物理规律是由数学方程式(微分方程)
描述的,如牛顿运动方程,麦克斯韦方程等.“相对性
原理”要求这些方程在不同惯性参考系里具有相同
的形式,即它们对参考系变换是“协变”的.但是描述
图 1
图 2
一个具体的物理过程,只有基本方程(微分方程)是
不够的,还需有一些附加条件,如初始条件、边界条
件、规范条件等,这类条件通常是不协变的,所以同
 [18楼]  作者:yuajin  发表时间: 2020/05/26 16:04 

对【7楼】说:
能量和速度的关系,就是动能啊,当然和速度有关系的呀。速度越大,动能也越大。能量或增或减,应该是有关系的。除非是孤立系统能量守恒,才与系统的速度也就是坐标系的选取无关。
 [19楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/26 21:50 

对【18楼】说:
那是初中或高中的东西,谢谢你提醒。
 [20楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/27 13:30 

马老师说的赵老师的文章《澄清对相对论性原理和协变性的误解》,在《大学物理》的网页上可以下载。
 [21楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/27 15:48 

相对性原理是当初几个物理学家片面总结归纳的说法,不是物理规律。要就一个不存在、不确定的规律讨论,赵老师文章和参考文献里几位作者的文章争论没有意义。
 [22楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/27 16:52 

赵老师文中用火车上弹簧振子举例子来说明不守恒问题是错误的。弹簧振子的能量在站台和匀速火车上看应该都是守恒的。从这两个观测系看,计算振子的动能-势能只和小球的加速度有关,两个观测系的加速度是相同的,这正符合所谓的相对性原理。因此这个例子完全不能证明他主张的“不守恒”。
 [23楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/28 19:26 

在牛顿理论下,如果不同观测系的运动加速度相同即表示没有外力作用,也就没有能量增减,能量总是守恒的
 [24楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2020/05/30 12:11 

赵的观点没有错.


何为相对性原理?

在应用指的是它的数学形式.没有预先校钟就建立不起两惯性系时空的关系,也就写不相对性原理的数学形式.

爱的狭义相对性原理的数学表述:一切物理规律具有洛伦兹变换的协变性.


然而,胡克定律万有引力定律和库伦定律不满洛伦兹变换协变.如果假定这些定律它满足,必推出能量不守恒.
 [25楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/30 12:39 

对【24楼】说:

如果如你这样的说法,相对论是不会建立。

历史是这样的:是爱因斯坦最初认为相对性原理普遍适用所有物理规律,并认为光速不变就必须是符合相对性原理的一个规律,所以才列出了方程,进而导出洛伦兹变换式(应该说正好是洛仑兹给的式子),他把洛仑兹提出的式子原来说法给予了新的解释。牛顿理论下肯定守恒,相对论下也守恒。

 

[楼主]  [26楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/30 21:30 

如果在不同参照系内,能量有的守恒,有的不守恒,那么各参照系就不等价了。
 [27楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2020/05/30 22:19 

胡克定律涉弹簧材质学,不讨论。库伦定律与洛伦兹力结合满足伦兹变换协变.涉及引力,爱走向了广义相对论的道路,解决了参照系等价问题。
[楼主]  [28楼]  作者:马国梁  发表时间: 2020/05/30 23:59 

对【27楼】说:
广义相对论的参照系等价了,但狭义相对论相对论的参照系还是不等价,与当初的假设相矛盾。
 [29楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/31 08:09 

赵老师文和参考文献都没深涉相对论来讨论,赵试图用相对论来说,但是他会说不清(谁都说不清楚)。一个参考系里的运动规律是f方程,在任何一个与它有线性相关速度的参考系里,描述这个规律只要添加个常数项F=f+c。原因很简单,新参考系是不会对运动有任何作用力和能量添、减,F和f间就是个数学变换。
 [30楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2020/05/31 08:25 

对【29楼】说:
观测系(参考系)对运动是没有物理作用的,只影响速度和位移量。这就是匀速直线运动可以等效为静止的道理。

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