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关于黄新卫杠杆问题和电梯问题:
杠杆问题是一个力矩平衡问题,电梯问题是一个力的平衡问题。 关于关于黄新卫杠杆问题,这个问题在2002年有过大讨论。由于运动的引力场要感应出引力磁场,引力场、引力磁场与相对速度(小球与观察者之间)三者两两垂直,最终导致引力磁场力方向与引力一致,会叠加在引力上面,所以需要把引力磁场力也考虑进去,同时也要计算小球对杠杆臂的压力信号传播到支点的时间延迟(如果在杠杆看来,杠杆内部应力的信号传播速度是声速,那么利用相对论速度叠加公式可以计算得到运动者测到的杠杆左右两臂内的应力信号传播速度),经过这些计算可以证明:在每时每刻,尽管运动者观察到两个小球的力臂不同、质量也不同,但是其传播到支点的瞬时力矩却都是相同的,因此杠杆能维持平衡。 说明:有的人可能觉得“引力磁场”很玄乎,其实广义相对论尽管是复杂的非线性方程,但是其一级近似,其数学形式完全与线性的Maxwell方程等价,所以引力磁场是一个实在普通不过的概念。其实早在广义相对论提出的第二年,有人就在研究广义相对论中的“引力磁场”效应了。 关于电梯问题,黄新卫先生认为:从左边的电梯里面的观测者看来,左右两边质量不相等,导致加速运动,但是地面看来却是匀速运动。 其实,用狭义相对论可以证明:力在相对速度投影上的分量是不随着参考系选择而变的(可以称为“力不变原理”),具体地说,就是:如果K、K’为两个在X方向上做相对运动的参考系,那么一个力如果方向沿着X方向,那么这个力在K、K’上的参考系看来,力的数值大小是一样的(但力的Y、Z分量却要随着参考系而变化)。 在电梯问题中,电梯与地面之间的相对速度垂直于地面,重力也垂直于地面,所以相对速度与重力平行,根据上面的“力不变原理”,重力(包括绳子张力)不随着参考系而变。当然,电梯质量的确是变化的,但重力场强也是要随着参考系而变(具体如何变,则要用广义相对论来解算)。因此从左边的电梯里面的观测者看来,两个电梯仍旧平衡,仍旧是匀速运动。 黄新卫的两个问题,都属于只知其一、不知其二所致,是因为单纯利用相对论的个别结论、漏掉其他相关要素所致。 沈建其 2005-11-18 |
