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继续就“变换不变性”问题进行讨论!(沈先生的话恰恰支持了我的观点,具体可参见置顶帖)
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2004/10/18 13:37
点击:459次

 

 

54727帖中,沈建其作了如下回复,我的看法在(((       )))内。

根据黄德民的话“观察离不开具体的参考系,参照系不同,观察到的物理现象不同,总结出来的规律也可能不同。只有同处于惯性系中的观察者总结的规律才可能一样”,我想做一些说明:

参照系不同,观察到的物理现象不同,但并不意味着总结出来的规律就有可能不同。比如,在运动的船上跳远,船上的观察者与岸上的观察者看到这个跳者跳过的距离并不同,这就是“物理现象不同”,但是它们遵守同一套规律(虽然从这里还无法一下子可以证明它们遵守同一套规律)。黄先生从“参照系不同,观察到的物理现象不同”,有点想当然地认为“总结出来的规律也可能不同”(((请注意,我用了“可能”一词,因为你无法说明它们“肯定”相同。尤其是当观察者处于惯性系和非惯性系时明显不同(如在非惯性系中应用牛顿第二定律时要加入“惯性力”这一项,明显与原定律不同)。另外,所谓“规律”究竟是指什么,无法准确定义,例如,速度的变化规律包不包括在“规律”内?不妨请你说一说。我认为:在上述现象中,有些规律是相同的(如关于作用与变化的规律,如牛顿第二定律),有些规律是不同的(如到速度与位移等的变化情况。所以我用了“可能”一词,说的就是有的相同,有的不同。)))),然后提出“对参考系变换不变性的自信心来自哪里?”我的答案是来自Galileo的那段论述“不管船是否在运动,船上的人不会觉得物理现象有何不同。人跳的远近不会有差异,苍蝇不会比平时飞得快或慢,也不觉得鱼儿在水中游得比平时费力或省劲”。如果物理规律参考系变换协变性不成立,这些现象绝对不能导致(((牛顿力学并不具备你所说的这种协变性(否则也就不用用洛仑兹变换改造它了),但照样能分析这些现象,你如何解释????)))。Galileo这段话中,不同惯性系指哪两个不同惯性系?答案是:是指运动与不运动的同一条船,而不是黄德民先生说的岸上与船上的观察者所在的参考系(((你说的非常对!这就是区别点!!伽利略的分析只阐述了前一情况,说明了物理规律在不同惯性系中保持相同,即“惯性系平权”,根本就没有后一种情况,即参考系变换的问题。而你们恰恰要求的是第二种情况,即你们所说的“参考系变换不变性”。)))。黄德民把岸上与船上的观察者观察到的跳距不同(现象)当作了一个核心的东西(规律)(((我并没有说跳距是核心东西。))),从而认为这个不同的现象有可能遵守不同的物理规律。这里是不是存在着逻辑断层问题呢?

 

结论:
1) Galileo这段话中,不同惯性系指运动时与不运动时的同一条船,运动时与不运动时,现象同,规律也同(((非常对!即“惯性系平权)))
2)按照黄德民的意思,Galileo这段话中,不同惯性系是指岸上与船上(((恰恰是你们认为的“变换不变性”要求有岸上与船上这两个惯性系。))),这也可以,那么,两个观察者观察到的现象虽然不同(比如跳远的人跳距不同),但规律仍旧同。

 

黄德民先生如何从跳远的人跳距不同这么有信心相信岸上与船上规律也不一定同呢(((正象你所说的,什么事情我们都不能事先认定它相同(如你强调的不同地点的同时性),只能用逻辑或实验来证明它相同或不同。我说过,这一现象即包括相同的规律,也包括不同的规律。关于“作用与变化”的规律是相同的,关于速度和跳距的规律是不同的。)))
黄先生也可问沈建其又如何这么有信心相信岸上与船上规律也一定同呢?我的答案来自上面的结论1(既然船运动时与不运动时,规律也同,而不运动的船所在参考系就是岸上参考系,所以岸上参考系与运动的船参考系规律一定同,尽管现象不同,如鱼缸中的鱼儿速度不同等)(((这里仍只说明了“惯性系平权”,没有说明你所谓的“协变不变性”。)))

 

(((总之,你的论述給我的印象是:进一步支持了我的观点,即“惯性系平权”是有道理的,而“变换不变性”是没有多少根据的。因为只要涉及到参考系变换问题,就会涉及到“两个(或两个以上)”对“同一”物理现象(或规律)的同时考查,而伽利略的分析并没有涉及到后一情况,所以并不支持“变换不变性”的观点。)))

 

黄德民

 

 

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 [2楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/18 14:05 

伽氏大船实验中的协变性

黄先生用地面上的人看见船员跳了三米,而船上的人看见船员只跳了两米来作为反证。其实这是错的。物理现象和物理定律是不同概念。跳几米远并非物理定律!这里涉及的物理定律是:a=F/m=mg/m=g。以及s-s0=积分(0,t)(vdt),而v=v0+积分(0,t)(adt)

两米和三米的结果(s-s0)差异只因为地面观察者和船上观察者看见船员的初速v0不同。当把距离和初速度用一个方程式联系起来时,这个方程式对两个观察者是相同的。

最后,“跳多远”这个“现象”不是“客观物理现象”,而是一种主观规定。船上的观察者是用船上的一个标记来衡量的,地面观察者是用地面的一个标记来衡量的。

 [3楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/18 15:12 

两个观察者看到的物理事件是一样的
就是,都看到了船员从船舱的A区起跳,在B区着地。
 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/10/18 17:57 

黄德民的命题来自于没有区分规律与现象,但是由于规律与现象的区分的确是不可能做到的(不同的时空变换对于现象与规律的区分是不

我们的关键之处是要首先对“规律”有一个定义。黄德民先生把“跳距不同”说成是一种规律不同,我完全不同意,“跳距不同”充其量只是一种现象,这就是我说的黄先生把现象(“跳距不同”)当作了核心的东西的原因。

在讨论船上与岸上的参考系变换时,跳距虽然不同,但这不属于规律问题,因此应该把这些现象的东西从我们的规律定义中排除出去。如何排除,这是一个另外的问题。

同一条船静止时与运动时的现象与规律相同(这是黄德民先生说的“参考系平权”),这证明了参考系规律具有时间平移不变性,但还没有证明参考系之间变换不变性(的确,这一点黄先生说得很对)。时间平移不变性也只是参考系之间变换不变性之内容之一。我们要证明参考系之间变换不变性,还是要回到船上与岸上的参考系变换问题,这就要求对现象与规律做一个完备的定义。黄先生的原命题里把现象与规律笼统地涉及在一起,不加区分,这就是我下午说黄先生从“参照系不同,观察到的物理现象不同”,有点想当然地认为“总结出来的规律也可能不同”,尽管我在第一时间看到他用了“可能”两字,但是我仍旧要说他“有点想当然地”。“可能”两字并非他质疑地理由。他笼统地把现象与规律说在一起,才是他命题的起源。

关于规律与现象,如何区分,这的确是一个麻烦的事情。也许可以这么说,不同的时空变换对于现象与规律的区分(定义)是不同的。比如Maxwell方程对于Lorentz变换是规律,但对于Galileo变换,Maxwell方程就含有现象了(在Galileo变换看来,Maxwell方程只是在绝对参考系才成立的方程)。“规律与现象的区分”与“提出具体的参考系变换方程”是两个不可分割的统一体。因此,黄德民先生如果把“跳距不同”也当作是规律的话,那么他可以提出其他的新的时空变换。从这意义来说,我们的确没有一种信念坚信我们的变换是正确的,原因在于规律与现象的区分不是先验的,而是伴随着变换的提出而伴随着产生的。不同的时空变换对于现象与规律的区分(定义)是不同的。

结论:黄德民的命题来自于没有区分规律与现象,但是由于规律与现象的区分的确是不可能做到的(不同的时空变换对于现象与规律的区分是不同的,不存在先验的对规律与现象的区分),因此黄德民的命题(我们为何有这么自信...)的确是有道理的。这个命题说明这种自信其实是不存在的,这也证明了我以前多次说的“存在无穷多个自洽的兄弟变换,各自为政”。比如共形变换,它要求静止质量也是可变的,它也是一个自洽的变换,但实验不支持静止质量也是可变的。所以,最终还是要回到实验上来。单纯从思维逻辑出发,那种黄先生说的严格的自信的确并不存在,这就是导致无穷多个公理化的时空变换的原因。

沈建其
2004-10-18

 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/10/18 18:07 

对,要区分规律与现象。跳距规律是积分“规律”,因此不是我们所需要的规律。一般基本物理规律都是微分方程,而非积分方程。
对,要区分规律与现象。跳距规律是积分“规律”,因此不是我们所需要的规律。一般基本物理规律都是微分方程,而非积分方程。
 [6楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/10/18 19:12 

大家讨论相对性原理避免空洞语言,请用实验语言,

      现在 Galileo 坐在卫星陀螺实验的卫星里进行卫星陀螺实验,他能不能根据卫星里的实验发现卫星的运动?请 hudemi 和正和根据对于相对性原理的领悟做出回答。

      请不要认为卫星不是惯性系!如果卫星不是惯性系,那么这等于说 Michelson 实验也不是在惯性系里做的,同样这等于说相对性原理永远是一个假设!

 

 [7楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/10/18 19:17 

不一样,我们看大船缩短了,船里的人说,
我们的船没有缩短!
 [8楼]  作者:wangdrr  发表时间: 2004/10/19 01:31 

回复:不满足协变的微分方程很多
比如声音的波动方程既不伽里略协变也不洛仑滋协变。可没人拿它说事,为什么一定要强求麦克斯伟方程组协变哪。相对论的错误就在于过分强求数学形式的协变,过分的强求惯性系的绝对平权。我说过惯性系平权的观念决不能滥用,在局部的范围存在一局部优越参考系是很正常的。就象太阳决不是宇宙的中心,但太阳就是太阳系的中心
 [9楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/19 09:28 

楼上“参照系平权与物理定律的协变性”一帖中已经回答了你这问题
实用上的定律可以是不协变的,但逻辑上它必须存在协变形式。声波的传播定律已经有了洛仑兹协变形式,但人们不用它,因为它带来的修正量太小而无实际意义。
 [10楼]  作者:正和  发表时间: 2004/10/19 09:35 

对,微分方程才是规律最好的表达。我用积分方程是为了显式地看到初值的影响。
微分方程的解得到现象,但定解是要边界条件(或初值)的。船员跳远问题的初值就是初速度。
 [11楼]  作者:wangdrr  发表时间: 2004/10/19 21:17 

怎么脑子就不会转一下弯

为了让声音的波动方程协变,我完全可以引入声速不变原理,来制造一个变换。但显然这样做没有意义。因为声速不变在物理上站不住脚。哪你怎么能肯定为了让麦氏方程协变而引入的光速不变原理是对的呢。认为所有方程都应有其协变形式,多么愚蠢的想法。年轻人,千万不要陷入为了满足数学而抛弃物理的泥潭。

 

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