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科学的进步与永远的问题
[楼主] 作者:youngler  发表时间:2004/10/25 11:16
点击:183次

    科学的进步与永远的问题

    是否可以这样对钟来测量是否存在相对光速?
    由于本人觉得将实像与观象搅在一起,容易把问题搞混,另外么也怕人混水摸鱼。我们对于速度的理解是朴素的,并且存在绝对时间。Berrtoqi 测量电子的速度用的是朴素办法,用示波器测量时间差。但是这种办法的精度很差,无法测量单程相对光速。要提高精度,需要增加测量距离。另外,要测量单程光速,需要在两个同步卫星上进行。首先,如何保证相对距离恒定?利用雷达测距道理,可以用回波延时总时间是否恒定来判定,虽然单程光速可能不一致,但是这种影响很小,所以飞机雷达也没有考虑飞机自身速度的问题。接下去的问题,远距离时钟如何对钟?如果对钟问题解决,两颗同步卫星可以测量信号相对于卫星的相对速度。
    卫星 A 向卫星 B 发送信号,记录发送时刻读数 tA1,卫星 B 接到信号记录时刻读数 tB,然后信号通过反射返回卫星 A,同时卫星 B 将时刻读书通过电报通知卫星 A,卫星 A 接到自己发射的回波,记录时刻读数 tA2,卫星 A 认为卫星 B 与自己的时钟读数差值 dt =  tB - ( tA1+ tA2 ) / 2 ,于是电报通知卫星 B :你的钟走快了 dt 时间,请对好钟。在相对论里,认为这样时钟就算对钟好了,但在朴素时空下,这样未必就算把时钟对好了。     
    我一直来觉得相对论者钻一些无用的牛角尖。 所以,我在这方面考虑得不多,临时应付 Gguutt 先生的问题测试也搞错了不少问题。后来想想,怎么又一次忘了相对性原理。看来掌握相对性原理不是一件容易的事。在多个同步卫星中对钟,相邻两星对钟的方法前已经说过。但这种方法无法考虑单程光速影响。多星情况,两两对钟,会发现最后时间差。三星组成正三角形,AB 对钟,BC 对钟,然后 CA 对钟,时间差 dt ,是否可以认为,C 钟快 ( 2 / 3 ) dt ,B 钟走快 ( 1 / 3 ) dt ?


    对钟这个问题,看似物理问题,实则工程问题。如果你不是这方面的工程专家,很难把这个问题回答好。其实 GPS 的运行说明了对钟、相对光速测量都不是问题。但是,由于大家不是这方面的专家,外行解释外行,一笔糊涂账!但是就是你是这方面的专家,内行也未必能够向外行说得清。‘外行听不清,内行说不清’的事情到处存在,Einstein 把相对论问题说清楚了没有,没有。‘外行听不清,内行说不清’本是一句形容中国电价政策复杂性的风趣话,但是类似的事情在各个行业存在。
    Jiuguang:用 GPS 对钟与用爱因斯坦的方法对钟,结果完全不同 ,用GPS对的钟,光速各向异性。 
    那时肯定的,我估计相对论在理论上拖了 GPS 的后腿,这可能也是导致航天工程师们反对相对论的原因。
     Jiuguang:事实相反,专家们用了光速各向异性的坐标系,但是他们还是只说相对论使GPS只的应用。他们相信爱因斯坦,宁愿认为dr/dt不是速度。
    GPS 工程师们相信 dr/dt 不是速度?网络文字可能不是真实心态!



    科学越来越不能令人满意?
    在没有科学的时代,人们肯定没有对于科学的不满足意识。在有了科学的时代,人们指责 Newton 科学描绘了一个没有计划、没有智慧、没有生气的世界。Maxwell 的方程给人们带来以太的困惑,相对论为万千大众所不解。那么未来科学能够解决这样一个尴尬局面吗?我的回答,毫无所知,或许未来的科学更是一个难堪的境地。过去的科学在没有成为科学的时候,没有受到指责,未来的科学也许还在娘胎的时候,就开始受到指责。也许这也是一种进步,人类的发展,人们对于科学提出了更高的要求。原始社会,人们非常满意那时候的社会制度,民主社会,总统需要更多地面对人们的批评。
    林子大了,什么鸟都有。反相者捍相者改相者当中都有傲气的人,这也不足为怪。Gguutt 先生不至于为这点小事弄出个速度测量问题来杀杀大家的傲气,其实该谨慎的人一直谨慎,该傲气的人过后照样是傲气。再说这里仅是足球迷俱乐部,大家在这里消磨时间而已。如果说先生是想说明,速度测量问题不是一个小问题,其实,这个问题很多人也明白,尽管 GPS 显示着相对论的很多问题,测量问题并没有彻底解决。我也曾经说过,相对论不是仅仅相对论的问题,是整个科学的问题,地球人类的思想风格问题,这个速度测量问题本来就不是仅仅是速度测量问题,是测量学问题,是测量与理论的关系问题,是观象能不能作为实质的问题。事实上,科学有科学的局限性,科学不可能了解上帝的所有谜底,更不可能解决每一个地球人的迷惑问题。其实这个世界没有问题的时候,倒是成了更大的问题。科学存在问题,就说科学不应该进步,我想 Gguutt 先生总不至于在说这样的道理吧。相对论带着这么多的问题登上科学的舞台,说明科学社会是比较能够以宽容心态接纳接受一个新的理论。再往坏处说,科学就是制造更多的问题。想回来,大家在这里只是消磨时间而已,没有研究科学的职业责任,当然也不排除其中有少数吃物理研究饭的人微服私访工棚茶座,比如无尘宗禅,Gguutt 也可能是。这里的人很多是工程师,没有拿着百姓的血汗税收作为职业责任研究物理的任务。其实,那些拿着百姓的血汗税收却没有为中国那个 N 什么奖回来,我们也没有办法。爱国无罪,不管我们说对了,还是说错了,应该得到的大家的理解。Gguutt 先生,如果你有什么好的测量理论,请拿出来,你研究的目的应该就是为了有人来欣赏,有人来评论,你说是不是?也不要担心受到大家的指责,新的观点受到指责是正常的事情,也只有在指责声中引起世人的知晓,最怕的是受到冷漠。也许,你就是测量理论专家来到我们论坛,请留下你的观点。



    狭义相对论的理论问题和广义相对论
    很多人为相对论的完美感到满足,但是 Einstein 却不为此感到满足。也许这种问题只有一个理论的作者明白:其实狭义相对论讨论的惯性系也是一个理想问题。现实中的行星系统严格地说都不是惯性系,从严格的理论来讲,狭义相对论和过去的力学一样同样存在一个应用于实际问题的理论问题,即我们无法说明一个理想的理论为什么能够处理不是理想的问题,理想惯性系理论总结的结论为什么能够解决不是惯性系的实验室问题。
    一个不是惯性系的问题如果要用相对论解决问题,首先需要明白在这样的实际前提下,相对论的两个前提是否成立,比如地球参照系,在这样的加速系中相对性原理成立吗,光速不变成立吗?于是,有了一个等效原理,引力与加速等效,这样的系统局部范围相当于惯性系,相对性原理依然成立,光速不变依然成立。但是,至此时间矛盾问题变得更加明显:两个时钟延圆周轨道再一次碰头的时候重新对钟,大家都说自己的时钟走得快,对方的时钟走得慢。这样明显的矛盾实在说不过去,于是有了引力修正的办法。从无限空间的理想惯性系到局域参照系,再到现实的引力空间,问题的环境越来越趋近于实际的问题,但是原先的惯性系逻辑体系却事实上早已经被打得支离破碎。既然原先的惯性系逻辑体系事实上早已经被打得支离破碎,那么原先的狭义相对论能够解决哪些问题?它的理论应用的范围前提是什么?这些问题后来却成了一笔糊涂账。能够用就用,不能用就放着,这不是狭论的问题。世界是圆的,科学也在走圆圈。为了说明 Lorentz 的相对论,Einstein 发展了自己基于平等参照系的相对论,可是走了这么多年,事实上又回到了 Lorentz 基于不平等参照系的相对论,不过也有区别,局域参照系的概念是一个新的发展。科学是进步了,但是原来的理论问题却留了下来,至今没有人能够解决。科学也许像流行的词语,残缺就是一种美。



    科学对于新的理论心态:苛刻与宽容
    也许有人说,科学社会对于新的理论不是宽容,而是科学对于灵感的傲慢心态和苛刻的要求。面对当今时代浩如烟海的理论创造,所遭到的多方批评来看,科学社会对于理论的要求是苛刻的。其实这一情况也完全可以理解,王国只有一个公主,选一个驸马,想做驸马的人又很多,选驸马的条件要求自然会很高,看谁的条件最好,看谁会在这些候选人当中胜出。科学社会对于理论的选择,其道理也与此类似。科学社会对于理论的要求太低了,科学社会装不下浩如烟海的理论创造,但是如果科学社会对于科学理论的要求太高了,则又会出现选不到合格理论的结局。从相对论面临的问题来看,科学需要新的理论,但是显然科学一方面不能再一次病急乱投医,另一方面也不能希望下一次的科学选择能够彻底解决物理科学的所有问题。这种太高的要求也不符合人类研究科学的现实。总结科学历史的经验,后一次的科学对于前一次的科学需要具备明显的整体优势,而不是局部的改造。因此各个局部的理论修正方案需要一个集大成的总结,当然这种总结不是对于相互冲突的各个局部的理论修正方案的简单堆砌,而是需要一种新的科学思想方法或回归于发展近代科学初期的朴素思想方法。又是一个 100 年过去了,二十世纪的科学实验的进步需要一次理论总结。科学社会会以宽容的心态接纳对于二十世纪科学的总结。然而对于浩如烟海的理论创造而言,如果不是一个集大成的理论,它们可能都是一个个局部的理论修正方案。不是科学社会的苛刻要求让它们淘汰,这样的方案如果有一个成功的归宿,本来也就是以能够融入一个集大成者的理论和书籍为归宿。



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‘形象的世界’讨论些什么东西?这是一个讨论自然哲学、基础物理的地方。 http://thales.bbs.xilu.com/ ‘形象的世界’是一本‘和天地宇宙对话’的书,以相对论为背景讨论科普物理问题的书,让大家走近二十世纪以来的现代物理世界。
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 [2楼]  作者:gguutt  发表时间: 2004/10/25 13:54 

我是以提问代替批判,是用问题引导大家自我批判。

因为我看到很多帖子思维不严谨,走了弯路,因此想让大家的学术研究有更坚实的基础。

您的 dt =  tB - ( tA1+ tA2 ) / 2

是相对论的方法,其中隐含着双向光速相等。

GPS对这里的大多数人来说太复杂,以至于被当做了理所当然的速度可测的证据和测量速度的标准。搞基础理论的不要被它吓倒。

我们只有一步步地理清这些最基本的问题,才能向广相发起进攻,才能真正理解GPS的含义。

[楼主]  [3楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/10/25 14:21 

你想重复 Dingle 先生 和 马青平先生 的错误?!


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[楼主]  [4楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/10/25 14:24 

数学的游戏规则和物理学的游戏规则
数学的游戏规则和物理学的游戏规则
       首先,请大家不要再从数学上攻击相对论。因为历史上这方面的争论已经非常充分,并且留有大量专著,如 Dingle 的专著“Science in Cross ”,马青平的《相对论逻辑自恰性分析》,等等。相对论有明显的数学错误,但是从数学上攻击相对论确实是最没有效果的。远的不说,就近期这里的 Lorentz 变换推导过程有没有数学问题的争论。我指出正和的推导中出现这么多的中间假设,他说这是前提问题,是啊,是大小前提问题。事实上早就有人指出,相对论 Lorentz 变换推导过程除了相对性原理和光速不变还有四个小前提。推导错误本来就是大前提问题和小前提问题,除了这些问题,剩下的就是加加减减乘乘除除的问题,我就在梦里也相信 Einstein 不会把加加减减乘乘除除的问题搞错。但是推导过程中出现的小前提问题是不是数学推导过程的问题呢?正和认为不是,我们的观点认为正和是在诡辩,但是由于事先大家没有约定标准,这个事情也就没有结果。如果正和认为数学错误就是数学过程中加加减减乘乘除除那些问题,那么加加减减乘乘除除方面保证没有错误,不要说伟大科学家,一个合格的教授也能做到这一点,正和的观点自然就是正确的。但是如果说一个数学过程中间出现的小前提没有充分根据,能够算作数学错误,正和的争论是失败的。但是物理学上的物理理论从来没有因为数学的问题而作为物理问题被驳倒。Ptolemy 的理论也不是被 Corpernius 的新数学过程驳倒的,而是被望远镜和新的椭圆数学模型驳倒的。Mach 对于 Newton 的逻辑问题作了全面地分析批判,但是这本畅销书并没有驳倒 Newton 的机械学。物理学的历史上以一个科学理论的内部逻辑矛盾驳斥一个物理理论,总是失败的。
       为什么会是这样的呢?这是由于很多学者不懂物理和数学的区别,数学的问题主要是逻辑问题,而物理的问题主要不是逻辑问题。近代科学的基本方法是数学结合实验,数学以外的科学既是数学问题也是实验问题,而且主要是实验问题,而不是数学问题,数学对于其它科学而言,只是作为定量描述的工具而已,能用则用,不能用就放在一边,或者作为门面工具。数学是逻辑科学,要求每一个数学理论逻辑自恰,如果数学不讲逻辑,这个数学还有什么用啊。数学只求逻辑的严谨,甚至到了排斥实验验证的地步。千万次的勾股定理验证不足以让数学家相信勾股定理的正确。但是物理学能采用这样的数学方法来进行物理研究吗?Descartes 曾经尝试过纯演绎方法研究物理学的思路,找了几条类似 Euclid 几何公里的几条物理学公理,但是除了得到一个模糊的运动守恒结论以外,没有得到什么更有用的结果。所以物理学采用的是数学结合实验的办法,数学只是作为物理学一个定量研究的工具而被采用。物理学首先需要考虑的是观测事实和实验事实,需要急于解决的问题是如何用数学描述这些观测事实和实验事实。至于描述得是否符合逻辑,是否自相矛盾,这是下一步解决的事情。
       Newton 的数学也许也是自相矛盾的,比如恒力可以将一个物体推向无限高速的运动,这本身就是一个问题的结论。但是修正这一有问题的结论,除了矛盾的办法还是想不出别的办法。比如一种修正办法,认为运动物体荷质比减少,质量增加,力是动量变化率 F = dP/dt,但是人吃饭,质量增加了,跟着地球转动的动量也增加了,那么人受到了重力作用以外的力作用没有呢?没有,那么人的动量增加是不是重力作用的结果呢?显然不是!动量变化率作为力的定义是不符合力的本意的。但是除此以外又好像没有力的更好定义。物理学的道理也许被上帝深深隐藏,地球人用数学描述物象规律,也许根本不是什么物理原理,更谈不上逻辑上的融洽。
       数学上,数学家告诉人们一个证明一个命题错误的方法-反正法,但是用反证法来证明物理理论是行不通的。如果能够用这样的逻辑证明一个物理理论的问题,那么相对论也就无法产生了,更用不着后人费力去推翻它。因为相对论自始至终有一个著名的矛盾结论,矛盾时钟。数学定理 2000 年前就可以做到没有错误,可是物理理论就是 2000 年以后也不能保证物理定律没有错误。以数学的标准,物理学远远达不到数学这样的苛刻标准,除非我们能够请到上帝自己来研究这个物理学。物理学本来就是一个实验科学,而不是逻辑科学,允许矛盾的存在。也根本用不着蹩脚的物理教授把矛盾说成是什么佯谬。但是物理学家又不能明着说这里的后半句话,遮遮掩掩,吞吞吐吐,让很多没有领悟科学事体的人误入各种各样的迷途,陷入各种无谓的争论。
       其实物理学本来就是一个将就的理论格局结构,Newton 理论也是如此。不是科学家不想作出更好的物理学理论,是我们尽了我们最大的努力,我们还做不到这一点,即统一科学思想基础的伟大任务。事情很像我们为共产主义的伟大目标而努力,但是我们现在需要做好的工作是做好初级社会主义的工作。行星在真空中运动,既然是真空,本就不该有受力作用,可是为了解释行星绕着太阳旋转,只有假定真空中的行星们受到太阳的力作用。真空中的受力就是一个矛盾,但是有更好的办法吗?没有。物理学的每一个理论都是建立在这样的矛盾逻辑之上,相对论也是这样一个矛盾的逻辑体系。只是很多人们在发现相对论的数学矛盾以后,却没有发现 Newton 机械学中有着类似的问题。人们只知道责备相对论的逻辑问题,却不知道如何去发现机械学中的逻辑矛盾问题。真空中的受力,我们真真切切的感觉到,所以没有感觉其中的矛盾。同样,物理学家曾经真切地感觉到光的各向同性,所以有光速不变说法。受力是真的,真空意识却是一种错觉,同样光速不变也是真的,但是只是在你的身边是这样。真理放弃了成立的条件,于是就成了逻辑错误。
       科学的问题其实很清楚,困难的问题就是造不出更好的物理理论。造不出更好的理论,就只有用着不好的理论,哪怕是逻辑明显错误的理论。我们都希望有个好家,但是如果只有破草房,我们也只能在破草房里暂时住着。如果用数学的逻辑来衡量物理理论,物理学没有一个理论能够合格,包括 Newton 那个理论。我们是否想把所有的物理理论推翻?我们把所有的物理理论推翻,老师拿什么教学生,我们遇到实际问题拿什么理论来处理?物理学就是逻辑矛盾的理论组成的理论体系。没有哪一个物理学的理论格局不是如此。科学如同非洲这个大陆,穷困的处境一时之间无法克服,没有钱没有东西造好房子,孩子多了需要房子住,怎么办?于是大量的破草房被制造出来,什么弦理论、膜理论、大爆炸,就是科学家们没有办法的时候,暂时造些破草房子住住。
       说了很多,不知大家理解了我的意思没有?


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 [5楼]  作者:gguutt  发表时间: 2004/10/25 16:11 

正确理解自洽

其实狭义相对论远不只两条公设,至少有五条公设。

正和的方法是从公设出发推导洛仑兹变换。前提条件是根据需要引入的,只要新引入的前提与其它前提不矛盾,也不能由其它前提导出,则新引入的前提在逻辑上就是必要的,而且也是自洽的做法。自洽性与前提的正确性不是一回事。我觉得正和的几条前提与SR的公设系统是一致的。

这样逻辑清晰的处理,可以让人把注意力集中到前提上,而不是前提之后的加减乘除,在这一点我,我们是一致的。但在怎么测量速度这一问题上,我还没有看到逻辑清晰的答案,太多隐含而不明示的假设,有的就是隐含的循环论证。

而前提是否正确,可以通过其它方法,主要是实验来检验。

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