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移来齐心的一棵大“毒草”,大家先批判着……
[楼主] 作者:旁观人群  发表时间:2004/05/30 20:59
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简述对牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观的综合发展

齐新 

——为祝贺北京相对论研究联谊会第二届年会于7月25—28日在上海召开而作

    在物理学发展过程中,牛顿首先建立了绝对时空观,绝对时空观诞生后对物理学的发展曾发挥了重要作用。但是,随着物理学发展,不断有人对绝对时空观提出了严厉批评,正是在此基础上,爱因斯坦相对论时空观应运而生。相对论时空观诞生后对物理学的发展也发挥了积极作用,然而,随着物理学发展,也不断有人对相对论时空观提出了严厉批评。目前物理学的时空观现状是:有人全面拥护相对论时空观,对绝对时空观持彻底否定态度;有人全面拥护绝对时空观,对相对论时空观持彻底否定态度;也有人对相对论时空观和绝对时空观均有批判和继承,并有所发展。作者认为,作为人类对客观时空的探索认识,相对论时空观和绝对时空观都有正确内容,但是作为人类对客观时空的历史性认识,相对论时空观和绝对时空观也都有认识错误,为此,我们应该对相对论时空观和绝对时空观的正确内容给予继承,认识错误给予扬弃,在此基础上通过继续探索客观时空,发现前人未认识到的客观事实,从而积极地发展物理学的时空观。
    
    一、对牛顿绝对时空观的批判继承
    首先应该指出,物理学使用的时间和空间这两个名词,或者物理学的时空理论,它们的描述对象是客观存在的,对于物理学的时间和空间这两个名词,或者物理学的时空理论所描述的客观事物,我们又可以称之为客观时间、客观空间,或者客观时空。
    在牛顿运动学理论中,牛顿对时间这个名词的描述对象是这样表述的:绝对的、真正的数学的时间,本质上是一种与外界无关的匀速流动;对于空间这个名词的描述对象,牛顿是这样表述的:绝对的空间,本质上是与外界事物无关的,永远是相同和不动的。
    在牛顿运动学理论中,牛顿是基于定量描述运动的需要才如此定义时间和空间的。为了定量描述运动,牛顿需要一些时钟,按着牛顿的要求,这些时钟应该与其它事物无关地,而且是永远匀速地显示时间,这样的时钟都是同步时钟,这样的时钟所显示的时间就是牛顿的绝对时间。同样是为了定量描述运动,牛顿需要一些"空空无物"的运动舞台,按着牛顿的要求,这些"空空无物"的运动舞台应该与其它事物无关,而且是永远不变的,具有这种特点的"空空无物"的运动舞台就是牛顿的绝对空间。为了定量地给出这种"空空无物"的运动舞台,牛顿定义了一些量尺和坐标系,按着牛顿的要求,这些量尺的长度应该与其他事物无关地,而且是永远地相等,这样的量尺都是同长量尺,这些坐标系的形状应该与其他事物无关地,而且是永远地相同,具有这种特点的量尺和坐标系就是牛顿绝对空间的代表物。
    在牛顿运动学理论中,所有的运动研究者,他们都使用如上所述的时钟、量尺和坐标系构成的运动参照系来描述运动。在这种情况下,对于同一运动物体:不同运动参照系各自使用上述量尺和坐标系测得的物体的形状完全相同;不同运动参照系各自使用上述时钟测得的物体的相应运动时间完全相同;不同运动参照系各自使用上述时钟、量尺和坐标系测得的物体的坐标和时间,它们的变换关系是伽里略变换。而上述运动参照系也就是"绝对参照系"。
    以上所述就是牛顿绝对时空观的主要内容。但是,在牛顿时代,物理学和计量学均无法满足牛顿的这些要求,给他制造出上述时钟、量尺和坐标系。实际上就是在今天,物理学和计量学也满足不了这样的要求,也制造不了这样的时钟、量尺和坐标系。正是因为如此,通过把牛顿绝对时空观与人们面对的客观时空相比较,人们发现在许多情况下二者都是相差甚远的。首先,牛顿定义的绝对时间和绝对空间高度理想化,人们在客观世界中找不到它的对应物。而在实际情况中人们使用的时间和空间这两个名词却对应着多种事物,例如作为物理概念的时间和空间分别定性地描述了客观时间和客观空间,作为物理量的时间和空间分别有可操作的量值确定方法。其次,牛顿定义的"理想"时钟按着理论要求显示绝对时间,所有的"理想"时钟都显示相同时间,而人们实际使用的时钟却按着客观规律显示时间,不同的时钟很难成为同步时钟。牛顿定义的"理想"量尺按着理论要求显示绝对长度,所有的"理想"量尺都显示相同长度,而人们实际使用的量尺却按着客观规律显示长度,不同量尺很难成为同长量尺。还有,牛顿的绝对参照系只能存在于理论研究中,在客观世界中很难以找到它……。基于上述差别,牛顿绝对时空观诞生以来,不断地有人批判牛顿的绝对时空观脱离实际。
    可以说,牛顿绝对时空观的主要不足就是脱离实际甚远,它只能存在于思想世界中,而无法存在于客观世界的实际情况中。但是,尽管如此,牛顿绝对时空观却可以成为许多实际情况的理想抽象,具有理论研究上的存在意义,在理论研究中获得存在价值,在实际情况中找到应用场合。恰如在物理学中,在理论上研究物体的运动和相互作用时,在可以忽略物体的形状和大小的影响的情况下,人们可以把物体抽象为只有质量、没有大小和形状的质点,作为对物体的理想抽象,质点实际上并不存在,但是它却可以理论研究上获得存在意义,在理论研究中获得存在价值,在实际情况中找到应用场合一样。此外,牛顿绝对时空观还可以成为人们发展时空观的重要基础
    
    二、对爱因斯坦相对论时空观的批判继承
    在相对论时空观中,爱因斯坦使用时间这个名词描述的基本上就是时钟的读数,这个作为时钟读数的时间通常总是与一个物理事件紧密相连。例如在1905年爱因斯坦建立狭义相对论的第一篇论文《论动体的电动力学》中,爱因斯坦对时间发表了如下看法:"如果我们要描述一个质点的运动,我们就以时间的函数来给出它的坐标值。";"用我的表的短针的位置来代替时间,";"一个事件的时间,就是在这事件发生地点静止的一只钟同该事件同时的一种指示"(参见商务引书馆1977.7《爱因斯坦文集》第二卷85、86页)。在相对论时空观中,基于定量描述运动的需要,爱因斯坦定义了一些按着相对论时空观要求显示时间的时钟,这些时钟在不同情况下按着不同的要求显示不同的时间。具体地说:在同一惯性参照系,按着相对论时空观要求,不同的时钟均显示相同的时间;在不同的惯性参照系,不同惯性系的时钟按着相对论时空观光速不变假定的要求,以及由此推导出的洛仑兹变换和动钟变慢的要求显示不同的时间;在引力场中,不同的时钟按着相对论"引力场中的时钟方程"的要求显示不同的时间。
    在相对论中,爱因斯坦使用空间这个语言描述的分别是空空无物之地,物体之间的间隔距离,以及物体的外表形状等等。例如在爱因斯坦建立狭义相对论的第一篇论文《论动体的电动力学》中,爱因斯坦曾使用过"空虚空间"一词;在后来1907年的《相对性原理及其结论》一文中,爱因斯坦还作过这样的表述:"两个空间上相隔开的点事件";在1917年发表的《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文中,爱因斯坦又作过这样的表述:"这个超曲面上的点形成一个三维连续区,即一个曲率半径为R的球面空间"(参见商务引书馆1977.7《爱因斯坦文集》第二卷84、156、359页)。在相对论中,基于定量描述空间和运动的需要,爱因斯坦定义了一些按着相对论要求显示长度的量尺。这些量尺在不同情况下按着不同的要求显示不同的长度。具体地说:在同一惯性参照系,按着相对论时空观要求,不同的量尺都显示相同的长度;在不同的惯性参照系,不同惯性系的量尺按着相对论时空观光速不变假定的要求,以及由此推导出的洛仑兹变换和动尺变短的要求显示不同的长度;在引力场中,不同的量尺按着相对论"引力场中的量尺方程"的要求显示不同的长度。
    在相对论中,所有运动研究者,他们都使用以上述时钟和量尺为基础建构的参照系来描述运动。在这种情况下,对于同一运动物体:不同惯性系各自使用上述量尺和坐标系测得的物体的形状,由洛仑兹变换和动尺变短确定;不同惯性系各自使用上述时钟测得的物体的相应运动时间,由洛仑兹变换和动钟变慢确定;不同惯性系各自使用上述时钟、量尺和坐标系测得的物体的坐标和时间,它们的变换关系是洛仑兹变换。不同的任意参照系测得的物体的形状、运动时间和时空变换等等,则由引力场方程来给出。
    以上所述就是爱因斯坦相对论时空观的主要内容。把爱因斯坦的相对论时空观与人们面对的客观时间和客观空间,时钟及其时间关系,量尺及其长度关系,具体参照系等等相比较,人们发现二者在许多情况下都相差甚远,而且相对论时空观中还存在着曲解实验、逻辑困难和数学困难等。
    1.在相对论时空观中,时间和空间这两个名词内涵不定,使用混乱。作为物理概念的时间和空间没有被明确指定描述了物质的哪些可观测性质,作为物理量的时间和空间没有明确的可操作的量值确定方法。而在实际情况中作为物理概念的时间和空间是有明确定义的,作为物理量的时间和空间是有明确的可操作的量值确定方法的。
    2.相对论时空观的时间和时钟,空间和量尺,对时钟时间和量尺长度提出特别要求的同时的相对性、光速不变假定、洛仑兹变换、动钟变慢、动尺变短、引力场中的时钟方程和引力场中的量尺方程、运动参照系的时空变换关系等等,它们都不是爱因斯坦对客观存在的时间和时钟,空间和量尺,时钟显时规律,量尺显长规律,运动参照系的时空变换关系,以及时间和空间与相对运动和相互作用的关系等等进行广泛深入研究而得出的实践认识,而是爱因斯坦基于有限的事实而给出的的自由假定及其推论。在实际情况中,并不存在按着相对论时空观的要求显示时间和时间关系的时钟,按着相对论时空观的要求显示长度和长度关系的量尺,以及按着同时的相对性、光速不变假定、洛仑兹变换、动钟变慢、动尺变短、引力场中的时钟方程和引力场中的量尺方程、运动参照系的时空变换关系等等的特殊要求显示时间和长度的时钟和量尺。
    3. 把相对论时空观与所谓的实验证据进行全面深刻的比较可见,许多所谓的实验证据实际上并不支持相对论时空观,相反,有些所谓的实验证据还是反对相对论时空观的,相对论时空观对这样的实验所作的解释实际上是曲解了实验。例如相对论时空观的动钟变慢认为两时钟的相对运动会使两时钟发生相对性的变慢,即与两时钟运动的观测者都看到对方的时钟变慢。而在所谓的支持动钟变慢的原子钟实验中,相对运动的原子钟却是一个绝对地变慢,另一个绝对地变快,即实验中不但存在绝对的动钟变慢,而且存在绝对的"动钟变快"。可以说,"动钟变快"不但不支持相对论时空观,相反倒是反对相对论时空观的,相对论时空观对这样的实验所作的解释实际上是曲解了实验。
    4.在相对论框架内,相对论时空观存在着许多逻辑困难。例如在两个相对静止的光源分处异地,一个相对两光源静止的观测者与一个相对两光源运动的观测者分别观测两光源发出的光信号的情况中,根据物理事件定义对于静止观测者和运动观测者而言,两光源分别发出光信号是两个物理事件,两个光信号分别到达观测者则是另外两个物理事件,在上述情况中,每个观测者分别面对四个物理事件,对于静止观测者和运动观测者而言,两光源分别发出光信号这两个物理事件的先后,与两个光信号分别到达观测者这另外两个物理事件的先后,并不是一回事。但是,相对论时空观的同时的相对性却把两光源分别发出光信号这两个物理事件的先后,与两个光信号分别到达观测者这另外两个物理事件的先后,混为一谈,这里显然存在逻辑困难。
    5.在相对论框架内,相对论时空观存在着许多数学错误。例如根据数学 "球"的定义,一个球有球心、球面和球半径等要素,它们的关系是从球心到球面任意点的距离都等于球半径,一个球只能有一个球心、一个半径和一个球面。但是,相对论时空观的光速不变假定的数学表达式却给出了一个违反数学"球"定义的球面光波,相对运动的两个参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测得同一球面光波的球心分别在自己参照系的原点,即这个球面光波有两个分处异地的球心,以及不等长的球半径,或者不重合的两个球面,这里显然存在数学困难。
    也正是因为以上原因,爱因斯坦基于有限的事实,使用假设推理的方法建立的相对论时空观,也遭到了后人的不断批评。
    不过,尽管相对论时空观存在这样那样的不足,但是与牛顿绝对时空观相比较,爱因斯坦相对论时空观仍有许多进步意义。
    首先,在客观世界中,实际的时钟按着时钟显时规律显示时间,并存在相应的时间关系,通常不同的时钟都是非同步时钟,实际的量尺按着时量尺显长规律显示长度,并存在相应的长度关系,通常不同的量尺都是非同长量尺。在绝对时空观中,牛顿定义的理想时钟与其它事物无关地永远显示绝对的数学的时间,牛顿定义的理想量尺与其它事物无关地永远显示绝对的空间或长度,牛顿定义的时钟和量尺是永远显示相同时间的理想时钟,以及永远显示相同长度的理想量尺,这显然是比较远离实际情况的。在相对论时空观中,爱因斯坦也定义了一些理想时钟和理想量尺,这些理想时钟和理想量尺它们按着光速不变假定、洛仑兹变换、同时的相对性、动钟变慢、动尺变短、引力场中的时钟方程和引力场中的量尺方程等等的要求,在不同情况下显示不同的时间和不同的长度,这虽然也是远离实际情况的,但是,与牛顿的理想时钟和理想量尺相比较,却向实际情况迈近了一步。这是爱因斯坦相对论时空观较牛顿绝对时空观的进步意义之一。其次,通过研究时间、空间、相对运动和相互作用人们就能发现,时间描述的物质的可认识性质存在于一切物质,空间描述的物质的可认识性质也存在于一切物质,相对运动和相互作用描述的物质的可认识性质也存在于一切物质,因此,统一于物质一体的时间、空间、相对运动和相互作用它们必然存在着本质上的联系。在牛顿绝对时空观中,时间和空间是独立的,彼此毫无关联的,与相对运动和相互作用无关的。在相对论时空观中,爱因斯坦通过光速不变假定把时间、空间和相对运动联系到了一起,通过引力作用把时间、空间、相对运动和引力作用联系到了一起,这是爱因斯坦相对论时空观较牛顿绝对时空观的进步意义之二。
    总的来说,爱因斯坦相对论时空观既有积极的认识内容,例如关于时间、空间、相对运动、电磁力和引力之间相互关系的认识;也有远离实际的内容,例如关于实际情况中根本不存在的理想时钟及其时间关系,以及理想量尺及其长度关系的内容;还有认识失误的内容,例如曲解实验的动钟变慢、存在逻辑困难的同时的相对性、存在数学困难的光速不变假定等内容。可以说,爱因斯坦相对论时空观的积极的认识内容,它们可以成为继续发展时空观的基础;那些远离实际的内容,它们虽然只能存在于思想世界中,而无法存在于客观世界的实际情况中,但是,它们仍可以成为许多实际情况的理想抽象,具有理论研究上的存在意义,在理论研究中获得存在价值,在实际情况中找到应用场合;至于那些认识失误的内容,它们就只能被扬弃掉了。
    
    三、对牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观的综合发展
    继承牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观的正确内容,继承物理学和科学其它学科关于时空的正确认识,独立地面对客观时空进行探索认识,我们可以给出如下时空认识。
    1.关于时间的定义和量值确定方法。一般地讲,时间这个语言描述的是一切物质都具有的连续变化这种可认识性质。具体地讲,时间这个语言,它可以被用来描述物质的连续变化这种可认识性质的各种具体情况。根据计量学约定:在一定条件下,铯原子从一个特定的高能量状态转移到一个特定的低能量状态时,铯原子发出的电磁辐射的振动过程,为一切物质的连续变化这种可认识性质的量值基准。这种电磁辐射的9192631770次电磁振动,为一切物质的连续变化这种可认识性质的量值单位一基准秒。基于这样的约定,人们可以制造能够连续稳定地提供时间的量值基准和量值单位的装置,这也就是通常人们所说的铯原子钟。在一般情况下,由于铯原子钟非常庞大复杂,工作条件要求也很高,所以,是不便于用来比较确定其他物质的连续变化这种可认识性质的量值的,因此,人们可以制造铯原子钟的多种代用物,例如当前人们广泛使用的石英钟。这样在不同情况下,人们就可以分别相对铯原子钟的时间,或者石英钟的时间去定量描述其他物质的连续变化这种可认识性质,也就是确定时间的量值。
    2.关于空间的定义和量值确定方法。一般地讲,空间描述的是一切物质都具有的间隔距离这种可认识性质。具体地讲,空间可以用来描述物质的间隔距离这种可认识性质的各种具体情况。根据计量学约定:在一定条件下,光在真空中所走过的路程为一切物质的长度的量值基准(也就是空间的量值基准)。在1/299792458基准秒里,光在真空中所走过的路程为一切物质长度的量值单位一基准米(也就是空间的量值单位)。基于这一约定,人们可以设计制造许多种能够稳定地提供长度的量值基准和量值单位的装置。例如利用激光提供长度的量值基准和量值单位的各种装置,这也就是通常人们所说的基准米提供装置。在一般情况下,由于提供基准米的装置非常庞大复杂,工作条件要求也很高,不便于用来比较确定其他物质的长度的量值,因此,人们可以制造许多种代用物。例如当前人们广泛使用的固体尺。这样在不同情况下,人们就可以相对基准米提供装置,或固体尺的长度去比较描述其他物质的长度,也就是确定长度的量值。
    3.关于时钟显时规律和时钟时间关系。对目前人们制造的各种时钟,例如提供基准时间值的铯原子钟,以及提供一般时间值的石英电子钟进行研究可知,作为具有代表性的时钟,它们具有许多本质上相同的地方,这表现在它们都是具有特定物质性、运动性、结构性和开放性的人造动力学系统。他们所显示的时间都与内部结构运动和外界作用有关。
    时钟的特定物质性反映在他们都具有基准、动力、显示和传动子系统。例如在铯原子钟里有以铯原子频标为核心的基准系统,在石英电子钟里有以石英振荡器为核心的基准系统;又例如在铯原子钟和石英电子钟里都有以交、直流电源为核心的动力系统;再例如在铯原子钟和石英电子钟里都有以液晶显示器为核心的显示系统;又例如在铯原子钟和石英电子钟里都有联结基准、动力和显示子系统的结构部件,它们构成传动系统,使时钟的不同功能部件联合成为有机整体。
    时钟的特定运动性反映在如下方面:1.它们的基准系统始终按自身振动规律作稳定的周期振动,这是时钟稳定地显示时间的依据。2.动力系统始终作输出动能运动,这是时钟能够持续不断地进行显示时间运动的动力之源。3.显示系统始终作显示可读时间值运动,这是时钟显时运动的结果。4.传动系统把动力、基准和显示子系统的独立显时运动联系为整体显时运动,这是局部运动构成整体运动的纽带。
    时钟的特定结构性反映在如下方面:1.动力系统输出动能,驱动传动系统运动,并以传动系统为中介,为基准系统和显示系统的显时运动提供动能。2.以传动系统为中介,基准系统按自身振动规律调控动力系统按一定"速率"输出动能,并调控显示系统按一定"速率"显示可读时间值。3.以传动系统为中介,显示系统把基准系统的连续振动转换为连续可读时间值。例如在铯原子钟里,以传动系统为中介,基准系统中的基态铯133原子在两超精细结构能级之间跃迁时,它所产生的辐射每完成9192631770次振动,显示系统将其显示为基准时间一秒。4.在设计要求上,以传动系统为中介,动力、基准和显示系统的显时运动之间具有如下严格的定量关系:动力系统每输出一定量动能,基准系统完成一定量振动,显示系统显示一定量的时间值。即在设计要求上,上述时钟所显时间值仅与内部结构运动等内因有关。
    时钟的开放性反映在如下方面:设上述时钟存在于一定的引力场和电磁场中,在此情况下,由于引力场和电磁场总能"穿透"时钟外表向其内部输入引力能和电磁能,从而干扰时钟的显时运动,例如干扰基准系统的周期运动,所以,由时钟作为动力学系统必须遵守能量守恒定律所决定,时钟一方面要在自身动力系统提供的动能支持下,进行设计要求的显时运动,另一方面时钟又要在引力场和电磁场输入的"有效动能"干扰下,进行相应的"显时运动"。这也就意味着,在实际情况中,上述时钟所显时间值还与所受的外界作用等外因有关。
    应该指出的是,时钟所显时间值与所受外界作用有关,却与时钟的纯粹相对运动无关,因为纯粹相对运动并不能向时钟输入有效动能,从而改变其显时运动,以及所显示的时间值。当然,如果时钟的相对运动能导致时钟所受的外界作用发生变化,这种外界作用的变化是能够导致输入时钟的有效动能发生变化,进而导致时钟所显示的时间发生变化的。但应该指出的是,在这里,导致时钟所显示的时间发生变化的真正原因,仍是时钟所受的外界作用及其变化,而不是时钟的相对运动这种表面现象。因为如果仅有相对运动而没有外界作用的变化,时钟的显时运动和所显示的时间值是不会发生变化的。
    通过以上讨论我们可以看到,铯原子钟和石英电子钟作为人造动力学系统,他们所显时间值既与基准系统的周期运动和动力系统的动能支持等内因有关,也与外界作用的干扰能量等外因有关,由于我们在这里所说的铯原子钟和石英电子钟所显示的时间值与相关内外因素的关系,也存在于其他各种时钟,所以,对于我们在这里所说的时钟所显时间值与相关内外因素的关系,也就是与基准系统的周期运动和动力系统的动能支持,以及外界作用的干扰能量等内外因素的关系,可称之为时钟显时规律。
    根据时钟显时规律,我们可以指出相对静止或运动的两时钟的时间关系。在两个内部结构相同的两时钟相对静止或运动的情况下,根据时钟显时规律,由于时钟的相对运动并不能向时钟内部输入有效动能,从而改变两相同时钟的显时运动,所以,两相同时钟能否成为同步钟的决定因素就在于两时钟所受的外界作用是否相同,如果两时钟所受的外界作用始终相应地相同,那么两时钟就能成为同步钟。如果两时钟所受外界作用相应地有所不同,那么两时钟就不能成为同步钟。这是两时钟遵守能量守恒定律的必然结果。
    4.关于量尺显长规律和量尺长度关系。目前,根据基准长度的开放性定义(根据基准米约定,计量学允许使用多种方法复现基准米,而没有象制造铯原子钟那样制造一个唯一的基准米提供装置),基准长度是由提供基准时间值的铯原子钟、提供运动光的光源和运动光三者联合提供的,对于这样的基准米提供装置,我们简称为光学尺。在人们制造的各种量尺中,提供基准长度值的光学尺,以及提供一般长度值的固体尺,是两种具有代表性的量尺。他们也具有本质上相同的地方,这表现在他们所显示的长度值也都与内部结构运动和外界作用等内外因素密切相关。具体地说:在设计要求上,光学尺和固体尺所显长度都仅与他们的内部结构和内部运动有关。但是,在实际情况中,当光学尺和固体尺存在于电磁场和引力场中时,他们又都无法阻挡电磁场和引力场向它们内部输入干扰能量,以及干扰它们所显示的长度值。由此决定,在实际情况中,它们所显示的长度既取决于内部结构运动等内因,又取决于外界作用的干扰等外因。由于我们在这里所说的光学尺和固体尺所显示的长度值与相关内外因素的关系,也存在于其他各种量尺,所以,对于我们在这里所说的量尺所显长度值与相关内外因素的关系,可称之为量尺显长规律。
    根据量尺显长规律,我们可以指出相对静止或运动的两量尺的长度关系。在两个内部结构相同的两量尺相对静止或运动的情况下,根据量尺显长规律,由于两量尺的相对运动并不能向两量尺内部输入有效动能,从而改变两相同量尺的显长运动,所以,两相同量尺能否成为同长尺的决定因素就在于两量尺所受的外界作用是否相同,如果两量尺所受的外界作用始终相应地相同,那么两量尺就能成为同长钟。如果两量尺所受外界作用相应地有所不同,那么两量尺就不能成为同长尺。这是两量尺遵守能量守恒定律的必然结果。
    5.关于速度定义和速度量值确定方法。在物理学中,运动物体的速度是一个有方向的物理量。它的大小等于观测者使用量尺和时钟测得的,物体相对选定参照物的位移大小与发生这段位移所用时间的比值;它的方向与位移同方向。
    在物理学中,为了确定运动物体的速度大小,人们需要先选定参照物、时钟和量尺,而后再使用量尺和时钟测定物体相对参照物的位移值以及相应时间,然后再把位移值与时间相比得到速度的大小。这也就意味着,在实际情况中,观测者确定的运动物体的速度大小是由如下三要素共同确定的:一是观测者选择的参照物,二是观测者使用的时钟,三是观测者使用的量尺。对于一个特定的运动物体而言,确定速度大小的上述三要素的任意一个发生变化时,物体的运动速度大小都会发生相应的变化。这是因为参照物的变化会导致位移的大小发生变化,量尺的变化也会导致位移的大小发生变化,时钟的变化则会导致运动时间的变化,这都能导致运动物体的速度大小发生变化。
    在这里应该指出的是,在实际情况中,对于按着定义应该由观测者使用量尺和时钟测定的物体相对参照物的速度,观测者使用量尺和时钟实际测得的速度是多少就是多少,对此是不能使用假定量值来代替观测量值的。
    根据速度定义可以说,由于光是一种运动物质,所以,光相对选定参照物的速度也应该由观测者使用量尺和时钟相对选定的参照物通过测量获得(光是一种特殊的物质吗?光相对选定参照物的速度,可以不依赖于观测者使用量尺和时钟测量就能凭空得到吗?)。
    关于对牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观综合发展的详细论述,可参阅作者发布在互联网上的科普读物《智胜爱因斯坦》。目前在互联网大网站搜索引擎中输入"智胜爱因斯坦"后,可在许多网站找到该书,并免费下载。


    作者科研简历
    齐新,1964.2出生于内蒙古赤峰市。
    1981.9-1986.7,在内蒙古师范大学物理系读书。
    1986.7-1992.9,在内蒙古赤峰师专物理系任教。开始对时间、空间、相对运动、相互作用和物理参照系问题,爱因斯坦相对论问题,以及有关问题进行独立探索。
    1990.12,在《赤峰师范专科学校学报》上发表论文"关于时空及质能等问题的探讨"。
    1992.9-1994.7,在北京大学物理系进修。通过与相对论专家进行学术交流,验证有关认识成果。
    1994.7-1998.12,在北京从事自由职业。继续进行有关研究。陆续发表有关论文和文章,推广有关认识成果。
    1996.5.23,接受《信息产业报·综合周刊》采访,介绍有关科研工作。
    1996.6.14,在《科技日报》上发表论文"关于时钟显时规律和量尺显长规律"。
    1996.11,在航天部710所"系统学讨论班"上介绍有关认识成果。
    1997.12,在中国科学院自然科学史研究所"天地生人"学术讲座上介绍有关认识成果。
    1998.4,在《宇航学报》第二期上发表论文"论GPS与相对论时空观"。
    1998.11,在《科学中国人》第十一期上发表论文"现代宇航实践与相对论孪生子佯谬"。
    1998.11.5,接受《中国科学报·产经新闻》采访,介绍有关科研工作。
    1998.11.14,被《科技日报》报道有关科研工作。
    1999.1-2002.6,在内蒙古呼和浩特从事自由职业。总结出综合实践法,撰写科普书《智胜爱因斯坦》。
    1999.2,在学苑出版社出版的《边缘地带--来自学术前沿的报告》一书中,发表论文"相对论时空观是有关事物的全面深刻反映吗?"。
    2002.8,在互连网公开发布科普书《智胜爱因斯坦》网络版。
    作者联系方式: E-mail: qx135@sina.com

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 [2楼]  作者:mayinzuo  发表时间: 2004/05/31 00:48 

回复:我认为没有必要在此方面长论。

1、本来空间时间是物质存在的形式,没有必要在此方面长期的“纠缠”。
2、在没有相对论出现之前,还没有什么绝对时空观的提法。
3、绝对时空及相对时空的提法,目前有很大的模糊性。
4、我赞成雷元星的提法,“光”成了新的“宗教”。
5、关于狭义相对论的所谓的绝对时空和相对时空,我认为只有两个意义,绝对时空就是客观的,而所谓的相对时空是“测量”上的“虚”
的。所谓的“时涨尺缩”也是虚的。是“观测”意义上的。在测量方面,我们就是要通过此“虚”的时空来求得“客观”上的时空值。我
在此讨论区一再提刘久明先生的认识,他自己也许不知道他的认识所具有的深远意义。而他的“深远意义”就在于此。他的几句话在就够
了。没有必要在长篇大论地论述什么时空观之类的了。
6、之所以说此提法的“模糊”,是把动力学方面的内容也混进来了。什么惯性参考系的提法就是动力学上的东西了。而狭义相对论不是
动力学。
7、本来此方面的大量的关于时空观的论文从爱因斯坦时代就开始了,到如今还是没完没了。我想齐新作者本人有体会,此方面的文章实在
是太多。这都是由于相对论(狭义及广义的)理论是“糊涂”理论带来的后果。我们只有认识到糊涂的地方,此方面的“泡沫”状态就应该
消失了。所以,我认为,对狭义相对论的“实质”的认识,就是逆子的“观察”意义,刘久明的把牛顿力学和狭论关系的认识,及我的“测量
”实质的认识,就已经提供了消除“泡沫”的冲击波了。离开狭论的实质离开狭论的产生的过程,来空洞地讨论什么时空,没有什么太大的
科学价值,也没有什么哲学上的对今后科学的太大的指导意义。它是狭论的“衍生物”。在此方面要想说清楚,只是越说越多,也说不清楚。
8、实际上,弄不清楚的根源还有“参照系”问题。可以说许多人不知道什么是理论的抽象什么是具像。在理论上讨论什么参考系是抽象的。
而落实到集体具体的方面时,就应该把它具体情况具体对待。
9、爱因斯坦把“光”在狭论里是当作测量工具或测量标准来对待的。在广相里,“光”又是测量是牛顿惯性空间及引力场空间的工具。弯曲
时空就是以“光”的短程线的运动定义引力场的。是测量角度的认识的。是操作角度来规定的。把什么绝对时空和动力学里的牛顿惯性空间
混在一起了。所以,我们不从操作角度,从原理角度,我们就应该规定,牛顿力学的空间用均匀空间来代替比较好,来对应引力场空间。当然
在爱因斯坦那里没有此方面的清晰的认识,所以,就带来了如此的在“时空”方面的“泡沫”现象。

总之,在没有弄清相对论的实质以前,在没有代替广义相对论新的理论出来以前,此方面的说不清道不白的关于什么“时空”的论述是不会
停止的。关键的是,对狭义相对论的实质的认识,关键的是代替“糊涂”广义相对论的的新的理论的产生,才会结束没完没了的如此的论述。
重要的是要转变我们的观念。

我在此顺便提到“久广”先生,我有时为什么不给你回帖?是因为我认为你在对我的一些论题的认识及问题,首先,我认为你还不充分了解
广义相对论;再就是你在引力方面你看的资料太少。比如,我提到在微观没有发现“引力”时,你就从牛顿力学观念角度来解释,实际
上,如果你多看到此方面的大量的资料就应该不是如此的“解释”。还有“大山”引力测量问题,实际上以前有许许多多的资料已经有了
结果,可是,有些人在此方面还是在纸上谈兵。有人把对相对论的认识分为“反相、改相和捍相”三类人,反相者你反什么?你都不了解
相对论,仅从它的几个“悖论”角度就以为推翻了?太容易了吧?我说过,如果是理论上的问题,一般是新的淘汰旧的,在没有日中心说
出来之前,你能推翻“地中心说”吗?在没有发现氧气元素之前,你能推翻“燃素”说吗?……。改相者你改什么?你不知道其实质,你
从哪里改?捍相者你捍什么?这基本上是不太懂的的盲目的崇拜者,还有是正在学的“博士”们,真正的专业学者为什么不发表言论?就
是因为他也知道有的地方也就问题,也觉得不好多说。有的主流学者很明智,就是对带不清楚的东西就是以“保持沉默”来对待的。

 

 

 

 

 [3楼]  作者:和满  发表时间: 2004/05/31 01:08 

马先生的第六点,我不能理解

6、之所以说此提法的“模糊”,是把动力学方面的内容也混进来了。什么惯性参考系的提法就是动力学上的东西了。而狭义相对论不是动力学。
您凭什么说"狭义相对论"不是动力学?在本人看来"四维时空中的力"是"狭义相对论"最有用的部分.

"狭义相对论的动力关系"是以"狭义相对论运动关系"为基础的.不='狭义相对论只是运动关系"的一种描述.如果只是"运动关系描述,我们就没什么争论了,运动关系怎么描述都可以.

 [4楼]  作者:mayinzuo  发表时间: 2004/05/31 01:16 

回复:我想如果你再学多点,就知道了。我对你的“好奇”精神有好感。
移来齐心的一棵大“毒草”,大家先批判着……
 [5楼]  作者:和满  发表时间: 2004/05/31 01:25 

谢谢马先生鼓励,好奇是科学的基础.但您的观点太奇怪了,如果不是您搞错了,就是近百年来数以万计用相对论的人都搞错了
移来齐心的一棵大“毒草”,大家先批判着……
 [6楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/05/31 13:46 

相对是运动学的方法解决动力学的问题,清楚了吧!
移来齐心的一棵大“毒草”,大家先批判着……
 [7楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/05/31 16:05 

的确,近百年来,数以万计的相对论人虽然谈不上搞错,但他们真的不知到自己学的用的到底是什么
移来齐心的一棵大“毒草”,大家先批判着……

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