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厘清基本概念,对讨论至关重要!(兼回正和)
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2004/10/30 23:10
点击:250次

 

 

前不久,我发帖建议大家对“相对性原理”和“变换不变性”展开讨论,并特别指出:“惯性系平权”与“变换不变性”是两回事,前者成立并不意味着后者也成立,两者之间没有逻辑的必然性(我个人认为:前者普遍成立,后者只对部分规律成立(如对涉及到作用与变化的规律))。可惜的是,此种观点没有得到广大网友的理解和认同,只有志之表示了坚定的支持。甚至连沈建其也表示了部分认同,而主要反相者却表示了反对意见,这是我没有想到的。

其实,对两者的区别,我也是近期才醒悟的。主要理由我已在前期作过说明,这里我不再重复。我只想提请反相者思考两个问题:

1、  牛顿理论和(狭义)相对论都号称坚持“相对性原理”,为什么前者仍然会被后者取代?

2、  在相对论中,光速在任意观察者看来都为C,被认为符合相对性原理。而在牛顿理论中,光速为C+V,也被认为符合相对性原理,为什么??

只要大家认真考虑一下这两个问题,就有可能理解我提出区分“惯性系平权”与“变换不变性”的用意。

事实上,牛顿理论只坚持“惯性系平权”,并不强求“变换不变性”,如果一套规律或公式(用伽利略变换)变换到另一参考系中形式发生变化,说明该规律只在事件发生的参考系内成立(如声学方程、电磁理论),对的有发生事件的各个惯性系而言,均“平权”。而相对论除了坚持“惯性系平权外”还强求“变换不变性”,并把“变换不变性”上升为筛选物理规律表达式的条件,如果不满足变换不变性,就要修改。这些充分说明,“惯性系平权”与“变换不变性”是不同的,相对论正是依靠强调“变换不变性”打倒了牛顿理论。而我想要表示的是,强调“变换不变性”是没有多少依据的。

可能正是由于人们在这两点上没有厘清,才出现了是是而非的观点。(比如下面要说的正和关于光速为C的观点)

 

正和是我在此论坛看到的第三个具有较高水平又乐于讨论问题的护相者(第一个是沈建其,第二个是清华小猪),我非常乐意与你讨论,但有几个问题,我认为你的说法是站不住脚的。

1、  关于光速。你似乎认为光速为C是相对性原理的必然要求,其实根本没有这回事。如果认为光速为C+V,同样与相对性原理不违背,除非你认为光速也满足“变换不变性”,才有你所说的C

2、  你认为“光速不变性”是测量的前提,是逻辑的必然。你说,如果不假设光速不变,就无法对钟,就无法测速。其实这都是你的认识误区。一是:你似乎默认了这样一种观点,只有对称的信号速度才能对钟。其实,理论上,只要知道信号的传递速度,不管这一传递速度是快是慢,是两边对称还是两边不对称,都可以用来对钟。如,既可以用光信号对钟,也可以用声信号对钟,甚至可以用子弹来对钟,前提是知道它们的速度;二是:对钟的方法有很多种,不一定非得用(光或声)信号对钟,比如,用“对称移钟法”也可以保证让两处的钟对准。

3、  关于物质作用论与钟慢的关系。目前并没有足够的事实证明速度或者引力场对所有类型的钟的影响是一样的(举个粗俗的例子,引力场对原子钟和摆钟的影响肯定不一样),你所担心的物质作用论解释不了钟慢效应,我认为是多余的。

对这些问题,我都没有展开,如果你感兴趣,我们可以一个一个地讨论。但有一点需要说明,有时我们的讨论可能会我工作的原因而中断,希望你谅解。

 

黄德民

 

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 [2楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/01 11:37 

若干基本概念的澄清

前不久,我发帖建议大家对“相对性原理”和“变换不变性”展开讨论,并特别指出:“惯性系平权”与“变换不变性”是两回事,前者成立并不意味着后者也成立,两者之间没有逻辑的必然性(我个人认为:前者普遍成立,后者只对部分规律成立(如对涉及到作用与变化的规律))。可惜的是,此种观点没有得到广大网友的理解和认同,只有志之表示了坚定的支持。甚至连沈建其也表示了部分认同,而主要反相者却表示了反对意见,这是我没有想到的。


其实,对两者的区别,我也是近期才醒悟的。主要理由我已在前期作过说明,这里我不再重复。我只想提请反相者思考两个问题:

1、  牛顿理论和(狭义)相对论都号称坚持“相对性原理”,为什么前者仍然会被后者取代?

//主要原因就是两种理论在光(电磁)现象中的根本对立。以下还有论述。

2、  在相对论中,光速在任意观察者看来都为C,被认为符合相对性原理。而在牛顿理论中,光速为C+V,也被认为符合相对性原理,为什么??

 

//都是符合相对性原理的,但两种理论对光的行为做出了不同要求。已知电磁学中有C相对于“真空介质”(当时叫做“以太”)不变的结论。牛顿体系在相对性原理之外还有一个“速度线性叠加原理”,即光速可为C+V,故理应可以测出以太速度。相对论在相对性原理之外还有一个“光速不变原理”,故理应测不出以太速度。

只要大家认真考虑一下这两个问题,就有可能理解我提出区分“惯性系平权”与“变换不变性”的用意。


事实上,牛顿理论只坚持“惯性系平权”,并不强求“变换不变性”,如果一套规律或公式(用伽利略变换)变换到另一参考系中形式发生变化,说明该规律只在事件发生的参考系内成立(如声学方程、电磁理论),对的有发生事件的各个惯性系而言,均“平权”。而相对论除了坚持“惯性系平权外”还强求“变换不变性”,并把“变换不变性”上升为筛选物理规律表达式的条件,如果不满足变换不变性,就要修改。这些充分说明,“惯性系平权”与“变换不变性”是不同的,相对论正是依靠强调“变换不变性”打倒了牛顿理论。而我想要表示的是,强调“变换不变性”是没有多少依据的。


//错了!实际上牛顿理论也是强求“变换不变性(协变)”的,没有一个理性的学者会接受“主观”的规律(与观察者运动有关的规律)。牛顿力学定律都是伽利略协变的,牛顿学者深信所有物理定律都应如此(正确的协变信念,但不一定正确的变换),并将之强加于电磁学,因此才有C+V之结论,并付诸观测实践。而观测否定了C+V,并且洛仑兹发现了电磁方程是洛仑兹变换协变的。人们是不可能接受不同物理定律协变于不同变换的,因为这等同于没有协变,所以才会把它看做二十世纪初物理学晴空上的两朵乌云之一。因此,必须在伽利略变换和洛仑兹变换中二中择一(更或者另起炉灶,如马国梁,但要对力学和电磁学都做改造,相对论只需要对力学做改造)。

爱因斯坦深入考察,发现了力学中的“绝对同时”是超验的,一但用可操作的方法来建立同时,则光成为信号的首选,那么使电磁学协变的洛仑兹变换必然深入到力学中,力学量的改造不可避免。

可能正是由于人们在这两点上没有厘清,才出现了是是而非的观点。(比如下面要说的正和关于光速为C的观点)

正和是我在此论坛看到的第三个具有较高水平又乐于讨论问题的护相者(第一个是沈建其,第二个是清华小猪),我非常乐意与你讨论,但有几个问题,我认为你的说法是站不住脚的。


1、  关于光速。你似乎认为光速为C是相对性原理的必然要求,其实根本没有这回事。如果认为光速为C+V,同样与相对性原理不违背,除非你认为光速也满足“变换不变性”,才有你所说的C

//这我同意:光速可为C+V与相对性原理无关。对光可能速度进行约束的不是相对性原理,而是“速度线性叠加原理”或“光速不变原理”或“非超距作用原理”。我没有“认为光速C是相对性原理的必然要求”。

2、  你认为“光速不变性”是测量的前提,是逻辑的必然。你说,如果不假设光速不变,就无法对钟,就无法测速。其实这都是你的认识误区。一是:你似乎默认了这样一种观点,只有对称的信号速度才能对钟。其实,理论上,只要知道信号的传递速度,不管这一传递速度是快是慢,是两边对称还是两边不对称,都可以用来对钟。如,既可以用光信号对钟,也可以用声信号对钟,甚至可以用子弹来对钟,前提是知道它们的速度;二是:对钟的方法有很多种,不一定非得用(光或声)信号对钟,比如,用“对称移钟法”也可以保证让两处的钟对准。

 

//“只要知道信号的传递速度”“前提是知道它们的速度”这解决不了第一个速度的测量问题。“对称移钟法得到同时钟”除非做为公设,否则就得面临实验验证这样得到的钟确实是“同时”的问题,从而回到“信号速度测量”问题上。我也没有认为“只有对称的信号速度才能对钟”,我只认为只有已知信号速度才能对钟,从逻辑上导出“基准信号”的速度只能公设。

 

//本质上,公设单程光速为C并用于对钟,由此测出来的同方向的其它速度V都是与同方向C的相对值,这就足够作为自洽的“速度”了!因为“测量”的本质就是“物质运动之间的比较”,而不是“物质运动与观念之间的比较”!这与我把时间的本质解释为“物质运动的因果关系和因果链条的数量比较”属于同一种哲学思想。

3、  关于物质作用论与钟慢的关系。目前并没有足够的事实证明速度或者引力场对所有类型的钟的影响是一样的(举个粗俗的例子,引力场对原子钟和摆钟的影响肯定不一样),你所担心的物质作用论解释不了钟慢效应,我认为是多余的。

 

//GR可能不能与SR相提并论,对于等效原理,我也一直在反思为什么?用物质作用论解释钟慢完全是有可能的,但这必然是一种极其广泛和根本的作用,不受具体物质形式的影响,才能使“变慢”成为普适的。

 

对这些问题,我都没有展开,如果你感兴趣,我们可以一个一个地讨论。但有一点需要说明,有时我们的讨论可能会我工作的原因而中断,希望你谅解。

黄德民

 [3楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/01 11:58 

从直接测量的角度说,沈先生的立论是正确的。因为每个钟测得的都是自己的“原时”,不能做为整个系统的“时间”。标准尺也是在特定地点的长度,联结的是两个相对静止的“尺端”,而运动的位移,是不能用尺子来直接测的。比如火车从北京开到广州,位移是多少?用标准尺拼接起来测得1900km?对不起,我在太空中看到火车的位移至少有几百万公里(因此地球在运动)。

但如果一切都不可测,则物理理论就没必要存在了。物理理论就是要在可直接测量的量与可计算生成的量之间建立逻辑上的联系。

任何测量严格说来都是由事件序列构成,物理学只是预言事件序列的组织关系。所以假定光速变还是不变并非实质,我们要的理论就是,在某种假设上,当我们组织一系列事件时,能得到什么事件关系。原则上我们仍可用可直接测量的原时、长度、……加上光速不变等假设,构筑起一个自洽的事件组织、预测和观测框架。

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