你怎么顾此失彼到如此程度了?
首先要承认,您的解答是正统的,但我是个反相者,疑问如下:
1)“热能的多少”应该是各系不变的(准确到1/c2量级)。
///正和:不是准确到1/c2量级,而是严格地各系不变。
/吴:在牛顿中是严格地各系不变,但在相对论中是变的。例如,假设在S系中,这份热能与一对正负电子放出的能量E=m0c2相当,由其它系看,其:E= m0c2+EK
////正和:其它系看到E增加了,但能看到转化成热能的E也增加了吗?不要一叶障目。如果一对静止的正负电子在一个静止小球内湮灭放出E,全部变成热能Q=E,而另一系看来,电子能量E是增加了,但湮灭后有一部分转化成了小球的动能,转化成小球热能Q的能量不变。你怎么顾此失彼到如此程度了?
假设有什么方法把质点A的所贡献的热能提取出来,恰好使实验室容器中的1克水温度升高一度。若质A的热能为ΔEkA,则意味着容器中的1克水温度升高不是客观的,它随着参考系不同而不同,甚至会出现温度升高或降低100度的结论。其原因是ΔEkA各系不同。
///ΔEkA各系不同,没错!但是,各系中转化成热能的比例也不同,有的系中完全转化成热能,有的系中部分转化成热能,转化成热能的那部分动能数值严格相同。举例来说,一个弹子打进水珠,不同参照系看到弹子的动能不同,但打进水珠后,水珠、弹子的剩余动能也不同呀,前后动能之和的减少值就是转化为热能的值,各系相同。所有参照系看到的温度升高量是一样的,这我以前已经严格证明过了。
回复:你的回答是:ΔEkA与ΔEkB各系不同,而ΔEkA+ΔEkB却是各系相同,因此组成一个不定方程 ΔEkA+ΔEkB= -ΔQ,该方程有无穷多解。这点没错!但是,我的题意是问,假设S系观察者做了这样的实验:可以把质点A的所贡献的热能提取出来,使实验室容器中的1克水温度升高一度。注意单体动能与温度(或是热能的多少)是完全不同的概念,物理学是无法把它统一起来的。
////把质点A贡献的热能提取出来的实验步骤是什么??不要抽象地谈。如果是同一物理过程在不同参照系中的描述,则都是升温一度,若不同系看到升温不同,则看到的绝不是同一物理过程。因为温度是标量。前面正负电子实验就表明你抽象地谈论“提取”是不对的。
2)热功当量公式中的“功”是指一对作用力和反作用力作功之和,它是各系不变的量。若以被作用物体为参考系时,质点动能增量(1/2)MV2与热量多少相当,这是因为(1/2)MV2恰好等于作用力和反作用力作功之和。
///概念错误,功的定义不涉及反作用力。可以独立考察两个力的做功,没必要在定义中搅在一起。被作用物体作参考系时,不是惯性系。
焦耳测定热的机械当量的实验是用铜制翼轮来搅动水,使水温升高,而转动翼轮的动力由受重力作用而下落的砝码来提供。我们都知道,引力是个保守力,保守力作的功总是指一对作用力作功和反作用力作功之和,这个作功之和的负值等于势能的增量。
////你确实基本功不扎实。保守力做功就是保守力做功,与反作用力无关。重力对自由下落的小球做正功,小球重力势能就减少功的负值;对自由减速上升的小球做负功,重力势能就增加功的负负得正值,与什么“一对作用力与反作用力做功之和”无关。
///不知道你为什么要牵扯反作用力,也不知道你这段文字的论点是什么。 ///吴:这点显得你外行些了。在历史上,功能的概念是在使用简单机械的生产经验基础上逐步发展为科学概念的。动能最初以mv2的形式出现,十七世纪末叫作“活力”,到十九世纪,能量概念才逐步由力的概念中分离出来。实际上,只有在能量的转换和守恒定律发现以后,人们才认识功能概念的真正含意。
物理学是个实验学科,能量的转换定律来源于生产实践。就是说,这个定律中的“能量”不是计算量,而是可以用仪器直接测量的。理论的预言值EkA+ΔEkB= -ΔQ可以用实验来证明,即实验证明了这个不定方程的成立性,但不能验证EkA=-ΔQA(质点A对于热能的贡献),这是因为EkA=-ΔQA是无法验证的;况且,单体动能的增量与热量的多少是完全不同的概念,没有什么理论会认为二者存在当量关系。
////不要以为别人不知道这点科学史,知道这点科学史也不等于就内行了。动能不在多体作用中根本不可能变成热能,而在多体作用过程中变成热能时,可通过实验来确定动能转化成热能的当量。理论上和实践上都只能确认多体动能之和的变化。而这种当量关系可以逻辑上自然地规定特定条件下“单体动能变化=单体贡献的热能”,这个“特定条件”正是你提出的合成一体而静止的理想实验,因为这相当于限定了唯一的参照系;否则严格说来,讨论单体贡献的热能是一个伪问题,因为不存在单体生热过程。
3)单个质点动能增量ΔEk除了动能定理所赋予它的意义外不再有别的意思,即动能是物体机械能运动的一种度量。因此物体动能在一般情况下并不与热能相当。
///什么情况下相当什么情况下不相当?什么是“一般情况”?动能与热能相当是什么含义你知道吗?子弹击中物体,不同参照系看来,动能是否完全转化成了热能,答案是不同的。而动能与热能的相当,是指动能的减少量与转化成的热能数值相当,这就是能量守恒定律,此定律并非“定理”,而是“公理”。
4)问题是此问题在物理学无法解答。
///什么问题? 吴:你上面的回答没有抓住的关健。这个问题的关健在于我们能否把单体动能增量提取出来。
////你就直接问这个问题呀,谁是肚里蛔虫呢?这个问题物理学无法回答吗?前面已经回答了,根本不可能提取单体动能增量!提取的过程涉及相互作用,则相互作用的另一个物体的动能也被改变(“提取”)了,即使在特定参照系看来另一物体动能改变量为零,使得仿佛提取的是单体动能,但另外的参照系却不会这么认为。
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