拉方小姐 ,我去您的博客了解了您仍是位年青女士,确实值得佩服!
我虽然不全赞同您的观点,但我可能有些封建意识作怪,先以为您要不是做技术工作的老太婆,就是男孩子. 因为您太直率,说话不客气,所以我说话对您不客气时,请谅解! |
拉方小姐 ,我去您的博客了解了您仍是位年青女士,确实值得佩服!
我虽然不全赞同您的观点,但我可能有些封建意识作怪,先以为您要不是做技术工作的老太婆,就是男孩子. 因为您太直率,说话不客气,所以我说话对您不客气时,请谅解! |
“时间、空间对物理现象不产生作用与影响。”
只是在有限的时间、有限的空间、有限的条件下进行的考察,不能推出普适的结论。 1、在高速、大引力情况下没有考察。 2、在长时间(甚至是无限长时间)情况下 3、在大空间(甚至是无限长时间)情况下没有考察规律又没有变化。 牛顿的时空观是不正确的,时空与物质(或物理现象)之间是有相互作用的 |
有一个相对与绝对的结合点那就要看你如何去找突破口了,不只我写的小小的运动直角三角型理论能否能解开这个答案! |
在物理学中,正确的观点应该是:
除了物质与物质之间的相互作用外,不存在其它任何作用! |
老黄好:你理解的相对论原理,本人非常赞同。本人赞同你的核心观点:“作用背景相同,物理规律相同”以及物理作用是物质与物质的作用,与时空无关。 对狭义相对论的相对性原理,本人和董银立的观点差不多。对狭义相对论中的相对性原理,我们认识上有差异。本人觉得我们的意思可能是一样的,只是表述和角度不一样。 问题的突出点是如果定义“惯性参考系”,如果按在其中,所有物理规律相同,或你对相对性原理理解中的“惯性系”,无疑是正确的,也无法反对。本人非常赞同你理解的相对论原理。 可能你把狭义相对论的相对性原理想得太美好了,认为其是按照你的理解的。本人觉得其不清不楚。 举个例子:在地球上,相对地表静止的迈莫实验没有检测到什么结果,假如在相对地表匀速运动的运动系中有结果(根据牛顿理论有,根据狭义相对论没有(你认为,根据相对论,有没有结果?)),你怎么解释,你也许会说匀速运动系不是惯性系,那我问你,相对地表静止的算不算惯性系。这样陷入一个逻辑循环,只要符合的才算真正的惯性系。 |
欧阳:
你能理解并认同我所说的相对性原理,我非常高兴! 你问“假如在相对地表匀速运动的运动系中(迈莫实验)有结果,你怎么解释”,很简单,说明有某种物质作用对光速产生了影响,就象在相对地表运动的运动系中测量声速两边不同的道理一样,与是不是惯性系的判定没有一丝一毫的关系!!这一点一定要认清!!!!!只是由于物质作用造成的不对称(对声来说是空气,对光来说可能是光介子等)。 至于如何定义惯性系,我书中的阐述,简单说就是保持惯性运动的参考系,或者说保持静止或匀速直线运动的参考系。详细可以参见下面内容(节选自《论物理现象的本质——物质作用论挑战相对论》一书): ================== 力、运动、惯性系 我们知道,运动是物质的基本存在形式,世界上的物质都处在永不停息的运动之中。所有物质都有惯性,当没有受到外界作用时,物质将保持静止或匀速直线运动状态不变;而当物质受到外界其它物质作用时,物质的运动状态就要发生改变。因此,物质的运动可分为两大类,一类是匀速直线运动,另一类是变速运动。 物理学中,物质之间的相互作用通常用“力”来表示,既然物体只有受到外界物质作用时,其运动状态才发生改变,这也就是说,“力是使物体运动状态发生改变的原因”。当物体没有受到外界物质的作用或外界物质对其作用力合力为零,则该物体保持匀速直线运动或静止状态不变;而当物体受到外界物质作用合力不为零时,该物体将作变速运动。因此,一个物体是否受到了外界物质的作用以及受到的合外力是否为零,是判断一个物体作匀速运动还是作变速运动的基本标准。 反过来,如果物体保持静止或匀速直线运动不变,我们可以得结论说,该物体没有受到外界物质的作用或者外界物质对它的作用力合力为零;相反,如果物体作变速运动,我们可以得结论说,该物体受到了外界物质的作用。 由此可见,运动与力密切相关,我们既可以从物体的受力情况确定物体的运动状态,也可以从物体的运动状况推断物体的受力情况。 力的存在是客观的,力的存在具有绝对意义,这是任何人都清楚,也能体会到的。既然物体运动状态的改变是由力引起的,自然,由力引起的变化也相应地具有绝对意义。换句话说,物体是否在作匀速运动还是在作变速运动是有绝对意义的。我们常说“运动具有绝对意义”,应该是指这种含义。我们要将“运动具有绝对意义”这句话理解为物体是在作匀速运动还是在作变速运动具有绝对意义,而不应该理解为物体是静止还是运动具有绝对意义。 关于运动是否具有绝对意义以及怎样理解它,存在着两种完全相反的错误观点。一种观点认为静止和运动具有绝对意义,人们可以将绝对静止和绝对运动区分开来。但事实上,我们无法区分物体是真正静止还是在作匀速直线运动(对此问题,下面还将作专门讨论),这种认识夸大了运动具有的绝对意义。 另一种观点则完全相反,它否认运动具有绝对意义,否认匀速运动和变速运动之间的区别,认为一切观察者都有权认为自己是静止的,相对论就持这种观点。事实上,否定运动具有绝对性的论据和理由是站不住脚的,前几章的分析已经让读者看到了这一点。否认运动具有绝对性给物理学带来了许多困难和矛盾。下面的分析将使读者更加清楚地认识到这一点。 经验告诉我们,变速运动往往具有一些区别于匀速运动的物理效应。由于这些物理效应的存在,人们早就认识到了运动所具有的绝对意义。 例如,当汽车紧急刹车时,车上的人会不由自主地往前冲,感觉似乎有一股力在把他往前推。反过来,只要感受到这种现象,车上的人知道一定是汽车在紧急刹车。因为这种情况决不会在汽车作匀速直线运动时发生。又如,当圆盘转动时,用弹簧与圆盘相连的物体,会由于离心力的作用使弹簧产生形变。反过来,在排除其它受力的情况下,只要发现弹簧产生形变,就知道圆盘在转动。因为这种情况决不会在圆盘静止时发生。 其实,这类例子很多,相信大家都有过这样的经历和感受,用不着我们在这儿举更多的例子。有太多的事实表明,物体作变速运动具有与作匀速直线运动明显不同的物理效应。这说明,物体在作变速运动还是在作匀速运动是有区别的,而且是可以区分的。历史上,关于运动是否具有绝对意义,曾展开过残酷论战。“日心说”与“地心说”之争,本质上就是关于运动是否具有绝对意义以及如何看待运动具有的绝对意义的争论。“日心说”最终战胜了“地心说”,这本身就说明,通过争论,人们最终认识到了运动所具有的绝对意义,明白了“太阳围绕地球转”仅仅是一种表象,其真正本质是“地球围绕太阳转”。 物体作变速运动时除了有惯性力这种力学效应外,还会观察到与匀速运动不一致的物理现象。例如,当汽车紧急刹车时,原先静止在桌面上的小球会突然飞出。小球并没有受到(除重力和支撑力以外)外力的作用,运动状态却突然改变,这显然与惯性定律不符。同样,当从转动的圆盘上松开小球时,盘内的观察者会看到小球沿弧线飞出。小球没有受到外力的作用,却不能保持匀速直线运动,这也与惯性定律不符。 由此可见,观察者作变速运动时与作匀速运动时对物理规律的认识是不同的,这同样表明物体作变速运动与作匀速运动,是有本质区别的。我们不能把匀速直线运动说成是变速运动,也不能把变速运动说成是匀速直线运动,更不能把作变速运动的物体说成是静止的。人们既可以根据运动物体是否感受到惯性力或离心力(本质上也是惯性力)等物理效应来确定物体是在作匀速运动还是在作变速运动,也可以根据惯性定律是否失效来确定物体的运动状态。当感受到惯性力或观察到惯性定律失效时,就可以断定观察者自身在作变速运动。 无论是测定惯性力还是观察惯性定律是否失效,都属于力学实验的范畴。由于绝大部分变速运动都具有与匀速运动不同的力学效应,因此,大部分变速运动都可以应用力学实验的方法加以确定。 但是,还有一种变速运动,是力学实验的方法确定不了的。单纯由引力引起的变速运动既测量不到惯性力的存在(引力是一种比较特殊的力,它最大的特点是均匀地作用于物体的每一质量点上,不会引起物体内部应力的变化。这使得由引力引起的变速运动,从内部感受不到惯性力的存在),局部范围内也观察不到惯性定律的失效。因此,力学实验的方法还不能成为判别物体是否在作匀速运动的基本标准。 例如,在爱因斯坦所举的在引力场中作自由落体运动的升降机的例子中,升降机明明在作匀加速运动,但不管升降机内的人在其中做什么样的力学实验,既不会发觉惯性定律的失效,也不会感觉到惯性力的存在。因此,升降机内的人不可能通过力学实验的方法知道升降机在作加速运动。若坚持以力学实验的结果为标准,必然会把作加速运动的升降机误认作在作匀速运动。 相对论者恰恰就是抓住了这种例子不放,他们以力学实验不能确定其运动状态为由,来否定运动所具有的绝对意义。但是我们明明知道升降机在作变速运动,为什么非要说“升降机内的观察者有权认为自己是静止的”呢?难道升降机内的人真的没有办法确定自己的运动状态了吗?其实,办法是有的,这就需要用到惯性参考系(简称惯性系)。 所谓惯性系就是保持静止或匀速直线运动的参考系。如果我们已经知道某物体处在静止或匀速直线运动状态之中,则该物体可作为惯性参考系。一旦有了惯性参考系,其它物体就可以以惯性系为标准确定自身的运动状态。如果相对于惯性系的速度保持不变,则该物体一定在作匀速直线运动(含静止状态);相反,如果相对于惯性系的速度在不断变化,则该物体一定在作变速运动。在升降机的例子中,升降机内的人只要睁开眼睛向外看看,他们就会发现他们与地球之间的速度在不断变大。而地球可被看作为惯性系,升降机内的人不可能把他们与地球之间的速度变化归结为地球运动速度的变化,只能认为是升降机自身在作加速运动。由此可见,以惯性参考系标准,升降机内的人完全能够知道升降机在作加速运动。 事实上,宇宙中可被看作是惯性系的物体很多。上述例子中,升降机内的人并不一定要选择地球为参考物,选择太阳或其它恒星,他们同样能得出升降机在作变速运动的结论。 以惯性系为标准来确定物体运动状态的办法具有普遍适用性。任何物体,只要以选定的惯性系为标准,都能确定自身的运动状态。因此,惯性系可成为人们判定物体是在作匀速运动还是在作变速运动的一个基本标准。 谈到这里,或许有人会问:既然了解物体的运动状态要以惯性系为标准,而确定惯性系又必须了解物体的运动状态,这是否产生了循环逻辑? 问题在于,人们可以借助惯性系确定物体的运动状态,但这并不是说,要了解物体的运动状态必须得以惯性系为标准。事实上,力是物体运动状态发生改变的原因,判定物体是否受到外界作用以及受到的合外力是否为零,仍然是确定物体运动状态的根本标准。我们完全可以通过分析物体的受力情况确定惯性系,上面所说的循环逻辑根本不会出现。 最初的惯性系可以这样来确定。设想有一个巨大的天体处在茫茫宇宙之中,周围没有其它物质和星体。由于没有外界物质对它产生作用和影响,这样的天体必定处在匀速运动状态之中,因此,完全有理由把它看作是惯性系。理论上,我们可以用这种思路来寻找惯性系。 严格说来,这种想法还只是一种假想思路,因为宇宙间的物质都处在相互作用和影响之中,决不存在一点也不受其它物质作用和影响的物质或天体,也没有任何物质能绝对地保持匀速运动状态不变。因此,绝对的、理想的惯性系是不存在的。但理论是为实践服务的,如果物体本身的运动状态变化率极小,对要研究的问题带来的影响和偏差非常之小,完全在允许的误差范围之内,则这样的物体可以看作是惯性系。茫茫宇宙,各个星体之间大都相距十分遥远,相互之间的作用和影响十分微弱,许多星体的运动速度的变化率都非常小,因此,这样的天体都可以看作是惯性系。 与我们关系最密切,也值得我们充分信赖的惯性系要数太阳系。在太阳周围,没有其它大质量的恒星,远处星体对太阳的作用和影响极其微弱;而太阳系里的行星虽然离太阳近,但它们的质量太小,对太阳的作用和影响也微乎其微,因此,太阳可以看作是一个很好的惯性系。事实上,人们研究天文学问题大都以太阳为参考系,而达到的精度之高,是有目共睹的,这本身就说明把太阳当作惯性系是十分正确的。 日常生活中,我们也可以把地球当作惯性系。尽管地球受太阳引力的作用速度(方向)在不断变化,同时地球由于自转,速度(方向)也在不断发生变化,但这两种变化的变化率都非常小,比起我们日常生活中碰到的加速运动来讲,其速度变化(即加速度)要小得多,故以地球为惯性系,基本能满足我们日常生活对有关物体运动状态的判断。 由此可见,某一物体是否可以被看作惯性系,与我们要研究的问题密切相关,而精度问题是其中最重要的一个因素。如果要研究的问题本身精度要求非常高,就必须选择运动状态变化很小的物体为参考系;如果要研究的问题对精度要求不高,则运动速度的变化率不是很大的物体都可以当作惯性系来看待。一般来说,被选作为参考系的物体,只要其运动速度的变化率比要研究的物质的运动速度变化率低上一、两个数量级,该参考系就可以被看作是惯性系。 对物理学来说,惯性系是一个非常基本也非常有用的概念。人们往往要借助惯性系的概念才能更好地解决物理学问题。但另一方面,却常常有人企图否定惯性系的概念。他们认为,既然绝对的、理想的惯性系是不存在的,而经典物理学又离不开惯性系的概念,这本身就表明经典物理学存在着重大缺陷。这种观点表面看起来似乎颇有道理,其实非常错误。理论是为实践服务的,它离不开抽象概念。既然概念是一种抽象,就不能把它和现实世界绝对等同起来,否则任何概念都失去了存在的意义。例如,正方形、长方形、圆等都是一种抽象概念,但现实世界中,你绝对找不到绝对的、理想的正方形、长方形或圆。可是,这些概念在现实生活中却大有用处,我们决不会因为绝对的、理想的正方形、长方形或圆不存在就放弃这些概念,更不会以这样的理由来否定几何学的存在意义。同样道理,我们也不能因为绝对的、理想的惯性系不存在,就否定惯性系的概念,更不能以此来否定经典物理学。 上面的分析,使我们更进一步认清了力、运动、惯性系这三者之间的内在联系性。归纳起来可以这样说:力是使物体运动状态发生改变的原因,物体运动状态的改变是外力作用的结果。知道了物体的受力情况,就能确定物体的运动状态,而知道了物体的运动状态,也能反推出物体的受力情况;惯性系的确定,依赖于对物体运动状态的了解,而一旦惯性系确立了,也可以以它为标准确定其它物体的运动状态。 尽管力、运动、惯性系三者之间关系密切,但经典力学似乎一直没有将它们之间的关系阐述透,尤其是怎样确定惯性系,经典力学没有向人们阐述清楚,致使许多人对惯性系的真实性产生了怀疑,对惯性系这一概念产生了动摇,甚至提出了种种非难。相对论也正是利用了人们这些模糊认识,才提出了种种似是而非的观点。 在升降机的例子中,相对论者之所以得出升降机作匀速运动的结论,似乎自觉不自觉地认定了一个前提,那就是“力学实验是判定物体运动状态的唯一标准”。但上面的分析告诉我们,这种前提本来就是不成立的,力学实验并不是判别物体运动状态的真正标准,判别物体运动状态的最根本标准是物体的受力情况,再就是惯性系。相对论者放弃两个真正的标准不用,而选择以力学实验结果为判别准则,自然会得出错误结论。 |
相对论真的正确吗http://hi.baidu.com/%CB%CE%C1%A2%B8%D51987/blog |
观点基本正确,但是,由于不知道惯性系的存在的根源,得到的相对性原理适用范围扩大了,这样就得到绝对运动速度的不可知的错误结论。
真空固然不能左右物质运动,但是,巨大物质的场覆盖下的空间,运动的惯性系就自然被确立下来,相对它作变速运动才需要力。作为力学确实很难分清不同速度(匀速),但是,由于光的运行也必须与静止参照系相协调,而不会任意速度,因此,光就成了静止参照系下绝对运动的一把尺。 但是,1881年的麦-莫试验后,大家对这把尺的能力产生怀疑,以至于把绝对静止系放弃了。但是了解到绝对静止系的来源就应该明白,绝对静止系并不会象牛顿认为的那样独一无二,由于宇宙物质分布很广,且相互运动,场物质的分布与运动就不会处处相同,地球场物质是麦-莫试验不能达到人们预想的根本原因,但是地球上的一般惯性系的速度,光就是一把好尺了! |
没有什么“绝对静止系”,即使用“光”,也无法确定它的存在! |
没有什么“绝对静止系”,又如何知道非惯性系?至少在旋转方向是大家有共识的。
相对论声称运动是相对的,但是,相对论却承认有惯性系与非惯性系(旋转)的区别,惯性系与非惯性系之间没有相对性,更谈不上什么平权。实际上,相对论隐含着在真空中有一绝对惯性系,相对该绝对惯性系旋转的坐标系均为非惯性系。相对论并没有彻底否定牛顿的绝对时空。 那么,是否在宇宙真空中存在这个绝对惯性系?我认为真空不可能具有左右物质运动的能力。无论真空围绕物质旋转,还是物质相对真空旋转,真空都不能因此给物质以力的作用。纯粹的真空具有各向同性的特点,如果真空能建立了一个绝对惯性系,理论上它必然同样可以在其它方位建立另一个绝对惯性系,并且两惯性系还可以相对旋转。因此可以知道,在纯粹的真空中,没有绝对惯性系,也没有与它相对应的非惯性系,纯粹的真空中直线运动与非直线运动没有区别,任何运动都是完全相对的。 |
否定这个绝对惯性系是否意味着相对性原理的进一步解放?事情恰好相反,由于真空不具备绝对惯性系的生成条件,现实中又存在与非惯性系对应的绝对惯性系,这只能有一个解释,那就是:物质的存在状态决定了绝对惯性系的位置,物质能够远距离控制的唯一途径就是物质的各种场。因此,宇宙中各个天体的物质场在空间的叠加(含速度)形成了绝对惯性系,该惯性系在宇宙中并不统一,甚至空间每个点的绝对惯性系都不完全相同。
没有统一标准的世界是否会发生混乱?物理赖以立足的大地摇摇晃晃,理论又如何去指导实践?事实上没有我们想象的那么糟,虽然空间每个点的绝对惯性系都不同,但是,在一定空间内这种差异不大,不会对一般计算带来困难。这不是相对论所说的高速与低速的不同,差异始终存在,只是在精度要求不同时才会显露。绝对惯性系就象大海,没有完全平静的港湾,但是,她并不能阻止物理前进的风帆。 |
要讨论惯性系的问题,请大家要明白什么叫惯性系!
所谓惯性系,就是保持“惯性运动”的参考系!物体系统如何能保持惯性运动,与物体的受力情况相关,因此判断物体系是否为惯性系的根本标准受力分析。只要把这点搞清楚了,惯性系与非惯性系的问题迎刃而解,并不需要什么“绝对参考系”。 |
104楼不会不承认有惯性系与非惯性系(旋转)的区别吧。学机械的人对定位有清楚的概念,那就是沿X、Y、Z三根轴的移动自动度, 以及沿X、Y、Z三根轴的转动自动度。绝对静止系包含了这6个自由度。现在大家在所谓惯性运动中不能发现沿X、Y、Z三根轴的移动自动度的运动效应,就自以为是地否定绝对静止系,不觉得太儿戏了吗?! |
可以这么说,当我在绝对静止系中,我很清楚其它运动系是否为惯性系。hudemi先生还认为“并不需要什么“绝对参考系”。” 吗?
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惯性系与非惯性系当然有区别!
所谓的6个自由度无非是考虑了信仰、偏航与横滚这三个自由度,与绝对静止系有何关系???? 绝对静止系在哪儿,你如何“在绝对静止系中”????????? |
当你没有任何参照物时,你仍然可以由自身的力学效应知道自己是否在转动,还说没有绝对静止系,难道绝对静止系只有3个自由度?看来先生只承认沿X、Y、Z三根轴的移动自动度,而不管沿X、Y、Z三根轴的转动自动度,但沿X、Y、Z三根轴的转动自动度还是躲避不了,到现在你还不认? |
牛顿理论,也包括本人也认为:匀速运动有转动运动是可以区分的!但这与“绝对静止系”有什么关系???? |
人们通常说“绝对参考系”或“绝对静止系”,是指与绝对空间相对静止的参考系。如何你不是指这个,而是另外定义了个“绝对静止系”,那么我不便评价。 |
尽管我也不相信宇宙中存在一个牛顿式的绝对静止系,但是,如前所述,我们还是无法完全摆脱绝对静止系,经过长期的探索,我终于明白,绝对静止系是存在的,但不是牛顿式的,绝对静止系不是真空的产物,它是许多物质散发的场物质构成的,这就是我们相对周围众天体变速要受力的原因,由于相对周围众天体匀速直线运动不受力,因此,无法知道绝对静止系的存在,但是,旋转就可以清楚地发现它。
由于宇宙天体众多,有存在较大相对运动,因此,绝对静止系不是统一的,甚至在空间没一个点的绝对静止系都不统一,就象大海一样不能有平静的地方,除非宇宙中所有天体都相对静止。 不管对绝对静止系理解是牛顿的,还是我的,都有不可回避的共性,那就是不管你承认与否,它都要左右你的运动。 |
三、对相对性原理的初步考查
从原始出处入手,沿着伽利略的思路进一步考查,才有可能准确地洞察和把握相对性原理的本质含义。对伽利略讨论过的大船中的物理现象,我们不妨把思路放开一些,再作一次深入讨论。当初,伽利略主要讨论的是静止与匀速运动这两种情况下物理现象是否保持一致的问题,该问题可看着是"物理现象在何种情况下保持一致"这一总问题的分支问题。我们完全可以更加深入、更加全面地设问一下,要保证物理现象始终一致,必须具备什么样的条件呢?
对物质作用因素的考查。我们不妨借用伽利略提到的物理现象,就大船运动后的情境自由设想一些不同的物质作用条件。
假设船不密封,船的运动引起舱内空气流动,小飞虫还能"等速向舱内各方面飞行"吗?点香形成的烟还能"象一朵云一样向上升起"吗?
假设碗中的水被人为搅动,形成高速旋涡,鱼儿还能"悠闲地游向"水碗边缘吗?
假设水滴下落的过程中因障碍物的阻挡改变路线,水滴还能准确地"滴进下面的罐子"吗?
假设舱内的空气密度加大,粘度增加,人们向同伴扔东西,还象平常一样用力行吗?
假设地球的引力场发生改变(增大或减小),人们还能"和以前一样在船底板上跳过相同的距离"吗?
很容易想见,所有一切都将不同!这说明,物质作用条件是否相同,是物理现象是否相同的重要影响因素,物质作用条件相同是物理现象保持相同的必要条件!关于这一点,相信人人都明白。可能正是由于这个原因,伽利略在他的著作中没有展开论述,只是在上述文字后面点到为止写到:
[如果该船并不密封,让四周的空气流入船内,请问:这个船上的那些飞虫、香烟烟雾的运动状态还属于"与船同一个参考系内"么?这些飞虫、烟雾受到了"船参考系"之外的流动空气的作用,而改变了它们原本不受其它参考系内作用力的作用时候的轨迹,难道还是"船参考系"内的运动状态了?分析参考系不是这么分析的。]
这正是为什么我说,你应该在甲板下面的缘故;因为如果这实验是在露天进行,就不会跟上船的运动,那样上述现象就会发现或多或少的显著差别。
对时空因素的考查。这种影响,其实就是伽利略展开论述的内容。伽利略用大量无可辩驳的事实告诉人们,大船匀速运动时其上的物理现象和大船静止时其上的物理现象是完全一样的!实质上,就已经明白无误地告诉人们:时间、空间对物理现象不产生作用与影响[注意:这点并没有经过精确的实验所验证,伽利略时代的力学试验是不可能达到检测出这个影响的精度的。我们不能先验地认为"时间、空间对物体病不产生任何影响",相反,我们应该假设有影响,然后再从理论和实验中证明这个影响等于0,这才是科学的方法。]。因为所谓"运动"就是指时间进程变化的同时空间位置发生变化。大船匀速运动前后,物理现象保持不变,换成时空语言的说法就是:时间进程变化时,物理现象保持不变!空间位置改变时,物理现象也保持不变!
除了物质作用和可能的时空作用外,物理学不承认有其它任何作用。鉴于以上分析已明确得出"时空不对物理现象产生作用和影响"的结论,物质作用就成了物理现象变与不变的决定性因素。至此,我们可以将伽利略的思想完整地概括为:时空不参与对物理现象的作用。无论何时何地,只要物质作用条件相同,物理现象必然相同。[伽利略相对性原理并不考虑非惯性系。"只要物质作用条件相同,无论何时何地,物理现象必然相同"这个结论只适合"作惯性运动的参考系"。其实比"物理现象"更合适的说法是"物理规律",因为它包含了"作用初始条件"和"接着发生的物理现象"。]正是由于这一思想揭示出物理现象与时空之间没有绝对的、必然的关联性,才被人称为"相对性"原理。
四、对相对性原理思想本质的深入考查
除了沿伽利略的思路进行分析总结外,还可以从科学自身具有的特性以及物质作用论的观点进一步论证和阐述相对性原理。
大家知道,物理学属自然科学,科学最重要的特征是"可重复检验性"。所谓"重复",当然是指时间上的重复以及空间上的重复,前提条件则是物质作用条件相同。如果物质作用条件不同,就不叫"重复"。只要物质作用条件相同,今天做出的现象,明天依然能做出;你做出的现象,其他人也能做出;这里做出的现象,换个地方照样能做出。这就是科学的 "可重复检验性"。可以看出,上面分析总结的相对性原理的思想内容与这一特性是完全吻合的,这说明,相对性原理不仅适用于物理学,甚至有可能适用于整个科学至少是自然科学。这就为相对性原理找到了更为深厚的根基和更加广阔的适用范围。
《论物理现象的本质--物质作用论挑战相对论》一书第一次在物理学中明确提出了"物质作用论"的观点[2]。该观点认为:物质与物质之间的相互作用是一切物理现象的本源,任何物理现象的本质都是物质之间相互作用的结果。尽管物质的运动变化离不开时间、空间,但时间、空间本身并不对物质产生作用。因此,对任何物理现象的解释都必须归结到物质之间相互作用的机理上来,离开"物质作用论"的任何其它观点及解释都是错误的,或者说只是临时性的解决办法。很明显,相对性原理是符合物质作用论的观点的。这就为相对性原理寻找到了理论来源。[这一段我认为并没有提出新的方法和观点。牛顿时代就已经把这个归结为惯性定律了。然而惯性定律的定义,存在着逻辑循环,即方法上的不可实现性。只有不受外力作用的物体,才能保持惯性运动状态;那么如何判定该物体不受外力作用?只有考察它的运动状态,发现是惯性状态,才能得出该物体不受外力作用的结果。这就是循环论证的典型。在这里,我们假设所观察的物体是刚性点状的,不能从该物体是否发生形变来分析其是否受到作用力。深入分析下去,会得到牛顿力学中"绝对时空"对物体具有影响和作用力,而相反任何物体都无法作用和影响"绝对时空"这个结论。而这个结论是不符合相对性原理的]
相对性原理虽然重要,但从提出至今并没有得到过系统论证。伽利略在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书中的论证,属于相对性原理的启蒙,论证还不完备。一是,局限于对现象的讨论,尚未深入到物理本质和规律;二是,主要讨论了时空变化(即运动)对物理现象的作用与影响,对物质作用没有展开论述。三是,只讨论了观察者和被观察对象作为一个系统(下文简称这样的系统为"物体系统")整体运动的情形,对于观察者与被观察对象之间相对运动的情况论及较少。或者说,只是从动力学的角度进行了讨论,未从运动学的角度进行考查。
物理学的使命不仅在于阐述现象,更主要在于揭示规律。规律是事物现象间内在的、本质的、必然的联系。物理规律则是对物理现象背后内在的物质作用本质及其作用效果的归纳、总结和提炼。现象相同,规律必然相同;相反,现象不同,规律仍有可能相同。同一物理事实,在不同运动状态的观察者看来,现象和规律是否相同,是物理学必须面对和解答的问题,对该问题的回答,现已成为相对性原理的一项重要内容。这就要求我们对相对性原理还要从运动学的角度作进一步考查。
大家知道,当观察者未受到物质作用(或受到的物质作用效果为零,下同)时,观察者处于匀速直线运动状态之中。不同速度的观察者观察同一物理事实,位移、速度等物理现象会有所不同,但运动性质并不改变。匀速运动的物体仍被观察为匀速运动(或静止状态),变速运动的物体被观察为变速运动。相反,当观察者受到物质作用且作用效果不为零时,观察者将作变速运动。此时,匀速运动的物体被观察为变速运动,变速运动的物体则有可能被观察为匀速运动,从而改变了运动的性质。为什么会这样?仍然可以从物质作用和时空作用两方面加以考查。[注意:这里有一个我上面叙述过的隐患,即"如何判定观察者受到了物质作用?"现在假设我们有一个方法,通过这个方法,我们可以不通过考察运动状态是否发生变化,就能探测到是否受到作用力。]
很明显,上述两类观察者唯一的区别是,一类受到物质作用,另一类未受到物质作用。说明物质作用虽然发生在观察者身上,却间接地对观察者眼中的物理现象和规律产生了影响。这种影响可以理解为观察者受到的物质作用间接地"转移"到了被观察对象身上,等效于被观察对象受到了"额外"的物质作用[即"惯性力"],从而导致观察者眼中物理规律发生变化。这说明,前面总结的"物质作用决定物理现象和物理规律"的结论仍然成立。
与前面讨论的物体系统整体运动情况不同,观察者相对于被观察对象运动,观察到的物理现象与静止时相比不完全一样。这是否体现了时空对物理现象的作用呢?不是。因为这种运动是观察者和被观察对象之间的相对运动,即"物体与物体之间"的相对运动,不是物体系统相对于绝对空间的运动[从这点可以看出:你所认为的"时空"或者"绝对空间"是与物质独立的]。如果我们仍然把观察者和被观察对象当作一个整体考查,仍会得到时空不参与对物理现象产生作用的结论。这说明,观察者和被观察对象之间存在相对运动时,观察到的物理现象的变化,反映的是"物质与物质之间"相互运动的联系性而不是物质与绝对空间之间的联系性。时空不对物理现象产生作用的观点仍然成立。
综合动力学和运动学的考查结论,将相对论原理概括为如下一般陈述:
时空不对物理现象产生作用,物质作用决定物理规律。无论何时何地,只要物质作用条件相同,物理规律必然相同。[两个问题:一、这条原理与广义相对性原理相似,区别在于"何时何地"这个词。何时何地指的是时空中的一个位置,是一个点。而物理规律必然牵涉到不止一个时空点。二、物理规律必然体现在物体的运动规律上。而物体的运动规律是与时间、空间有紧密联系的。把物理规律从时间和空间中剥离出来,必然形成一个牛顿的绝对时间和空间。]
很明显,相对性原理可以看着是物质作用论思想在物理学中的具体体现,可视为物质作用论的一个重要推论。
五、相对性原理的有关推论
以上面总结出的相对性原理的基本思想为基础,可以推论出相对论原理的其它一些内容。
1、推论一、绝对运动速度不可探测:无论进行什么样的观察或实验,都不可能发现物体相对于绝对空间的绝对运动速度,绝对参考系不存在。[既然"绝对参考系"不存在,那么物理规律存在的背景是哪里?既然"绝对参考系"不存在,如何判定一个物体是否受到作用里?别告诉我说是"通过观察对象物体的形变"。]
所谓"绝对运动速度",即相对于"绝对空间"的速度。相对性原理的基本思想告诉我们,空间不对物理现象产生作用。既如此,就不可能从物理现象中发现绝对空间参与作用的任何蛛丝马迹,当然就不可能从物理现象中找寻到物体相对于绝对空间的绝对速度。换一种说法,就是"绝对空间不存在"。自然,就更加不可能寻找到代表绝对空间的"绝对参考系"。任何寻找"绝对参考系"的努力注定都是徒劳的。[这段叙述是有道理的,即从"空间不影响任何物体"是可以推出"绝对空间不存在"的。]
2、推论二、现象与规律的可重复性与惯性系平权[按照你的说法,应该是"任何参考系",而不是仍然具有特殊地位的"惯性系"。]:一个物体系统,如果内外物质作用条件都保持相同,则物理现象和规律不受到时空的影响,具有可重复性。
这一结论,实际已无需推导,因为在考查相对性原理的基本思想时已充分论述。要强调的是,这种物质作用条件相同,既包括被观察对象,也包含观察者[此即程稳平先生所提及的"背景作用参考系",即对于观察者和被观察者而言,存在着一个同时作用着他们所能探测到范围的同一个背景作用力的体系]。可以认为是"一切"物质作用条件相同。因此,这一结论不仅适用于惯性系,同样也适用于非惯性系。比如,在转动的圆盘上观察物理现象,虽然不是通常意义下的惯性系,但无论何时、何地,在相同的转动情况下,观察者观察同一物理现象时得到的认识将始终相同。因此,可以认为可重复性是广义的、普适的[这点是有问题的。在转盘同心圆的各个位置,具有相同的"物质作用背景";而在位于不同直径的同心圆上的各个位置,其背景物质作用是不同的]。
当然,物理学研究得最多、最为普遍的是观察者未受到物质作用或观察者虽受物质作用但作用效果为零的情况,也就是通常所说的"惯性系"。这种情况下,已不必考虑观察者受物质作用的情况,只需考虑被观察对象受物质作用情况这唯一因素,问题变得更为简单。只要被观察对象受到的物质作用相同,无论何时、何地,任何惯性系都能重现相同的物理现象和规律。所谓"惯性系平权",就包含着这一层含义。[如此定义的惯性系就是经典牛顿力学中定义的"惯性系"。而狭义相对性原理就是这么表述的。]
3、推论三、变换不变性与惯性系平权:同一物理现象,在任意惯性系看来,物理规律始终相同。或者说,一个惯性系中总结出的规律,变换到另一个惯性系时,其数学表达形式保持不变。
物质作用决定物理规律,这是相对性性的核心思想。如果观察者受到物质作用,这样的观察者观察物理现象时,等效于给被观察对象引入一个"额外"的物质作用[即惯性力],其眼中的物理规律将不相同。相反,如果观察者未受到物质作用或者受到的物质作用效果为零[思考:如何判定其受到的物质作用效果为零?],这样的观察者将作匀速直线运动,对应的参考系就是惯性系。由于自身未受到物质作用或效果为零,他们观察物理现象时自然不会给被观察对象带来物质作用方面的影响。因此,不管其速度如何,他们得到的物理规律将始终相同。如果这种规律是用数学方程来表达的,则意味着,一个惯性系中总结出的规律,变换到另一个惯性系时,其数学表达形式保持不变。这就是通常所说的"变换不变性",这也是"惯性系平权"的一个重要内容。
不过,要特别强调一点。通常,位移、速度等物理量是与运动相关联的物理量,与物质作用无关。但是,在某些特定的物理方程中,这些物理量却是与物质作用相联系的。如流体阻尼方程、声速方程等,其中的速度量已不再是普通意义上的与观察者运动相关的时空变量,而是与物质属性或物质作用密切相关的物理量。必须理解为"相互作用的物质之间"的相对速度,而不应该视为与观察者的运动相关的速度。如流体阻尼方程中的速度应理解为流体中的物体与流体间的相对运动速度,声速应理解为相对于声介质的速度等["相对速度"?那只要再考虑那些"物体"与"声介质"向对于惯性系的"相对速度",不就可以转换到"流体向对于某惯性系的直接速度"或者"声音向对于某惯性系的直接速度"了么?]。如果不认真区分这些物理量所代表的物理含义,随意进行参考系变换,很可能将这种与物质作用相关的物理量当作与观察者运动状态相关的普通时空量进行变换,等同于改变了被研究对象的物质作用条件,就有可能导致物理定律或方程形式上的变化。因此说,变换不变性的应用是有条件的,其前提是变换不改变方程蕴含的物质作用条件[即不能处理任何具有"相对速度"的运动对不对?]。如果变换带来这一条件的改变,这样的物理方程不适于进行参考系变换。如果一定要进行变换,必须根据原物理量真实物理含义,改写将原方程,再进行变换。如流体阻尼方程中的速度应改写为物体与流体之间的速度差;声速应改为波速与介质的速度差等。[那么请问:流体问题中的那个物体相对于某惯性系的速度,或者是声音介质相对于某惯性系的相对速度,是否可以一起参与参考系变换?如果能,那么你上述的说法就遗漏了一点:对相对速度也能进行惯性系变换处理,最终将导致"需要改写原方程,再进行变换"的结论没有存在的必要;如果不能,那么为什么这些相对速度就不满足相对性原理?]
六、澄清几种错误认识
1、封闭系统内测量到某种速度意味着相对性原理不成立
由于当初伽利略是以封闭大船上的物理现象为例来论证"静止和(匀速)运动不可区分"这一观点的,致使许多人误以为只要在封闭的系统内测量到系统的运动速度,就是对相对性原理的否定。殊不知,这完全是对相对性原理的误解。通过上面的分析我们已知,相对性原理强调的是不可能测量到物体系统"相对于绝对空间的绝对运动速度",并不否定通过某种方法从系统内测量到系统"相对于系统外某一物体的运动速度"。
有一点必须要非常清楚:测速离不开物质作用,离开物质作用无法测速。眼睛能观察物体的运动,源于眼睛接收到来自物体的光线;超声波能测速,源于接收物体对超声波的反射;无线电波能测速,也是源于接收物体的反射。随着科学技术的发展,人们完全可能还会发明出一些新的测速原理,比如利用地球的引力场测速,利用"宇宙微波背景"测速等等,甚至人们还会发现一些新的物质背景,利用它来测速。但无论如何,不依靠物质作用,凭"空"测速是不可能的,因为空间不对物质产生作用。茫茫宇宙中,一艘飞船向外发出一束测速信号,如果该信号在空间不受到物质作用,它甚至连返回飞船的可能性都没有,更别指望用它来测速了。[说得正确,唯物主义观点]
既然测速离不开物质作用,那么测得的速度一定是相对于某一物质(物体)的速度而不是相对于绝对空间的速度。既然测得的不是相对于绝对空间的速度,就不能声称是对相对性原理的否定。那些热衷于设计新的实验方案企图从密封舱内测速的人,设计中一定要利用某种物质作用,测出来的速度也一定是相对于某一物质(一般是地球或地球周围的某种物质)的速度,永远也无法知道该舱相对于绝对空间的速度。因此,实验无论成功与否,都与相对性原理无关。[同样,说得正确]
2、变换不变性适用于任意物理学方程
大多数物理学方程满足变换不变性,因为大多数情况下,物理方程包含的位移、速度等物理量,完全是与物质作用无关的时空量,不会因为参考系变换改变方程的物质作用性质。但另有一类方程,包含位移、速度等物理量,却不是通常意义上的与观察者运动状态相关的时空量,而是由物质属性或由物质作用决定的物理量,具有特定意义上的不变性。这类方程只适用于某种特定的物质参考系,不宜进行参考系变换,若强行变换,方程的形式将会发生改变。
许多物理人士没有认识到这一点,盲目把"变换不变性"奉为金科玉律。认为所有物理学方程都必须满足"变换不变性"的要求,不满足"变换不变性"的物理方程是错误的,是对相对性原理的违背。一个比较典型的例子就是以麦克斯韦电磁理论方程组不具备"伽利略变换不变性"为由,否定伽利略变换的正确性,同时以该方程组具备"洛仑兹变换不变性"为由,为洛仑兹变换作正确性辩护。事实上,由于我们对电磁波、对光的本质还不十分清楚,我们没有必要盲目做结论。正如经典理论中并不要求声学方程一定要满足伽利略变换不变性一样,也没有充足的理由要求电磁理论必须满足某种形式的变换不变性。声学方程相对于介质系成立,电磁理论也可能是相对于某种物质系成立的。理性的做法是,先做一些合理假设和推断,然后用实验验证。目前对光速问题的验证还并不充分,但许多人已把光速不变假设和洛仑兹变换当作定论。[记住:电磁波与声波的最大差异在于:声波需要传播介质,即"声波"并不是一种物质,而是一种(介质)物质集体运动的表现;电磁波本身就是一种物质,它的传播(或者说发射)是不需要介质的。但电磁波又不是普通的物质,它的运动规律满足电磁理论。而电磁理论中,电磁波的传播速率是一个通过"电导率"和"磁导率"计算出来的参数,这个参数具有"物体运动规律"的属性。]
3、相对性原理可以推广到任意参考系
相对性原理的核心思想是时空不参与对物质的作用,物质作用决定物理规律。在经典力学中,这一点是非常明确的。由物质属性决定的物理量是不变量,不受时空的影响,也不受观察者运动的影响,物理规律由物质作用决定。到了狭义相对论那里,这一思想已开始变得模糊。"质量"、"长度"等这些在经典力学中被认为是由物质属性决定的物理量不再是不变量,变成了与观察者运动相关的物理量。到了广义相对论这里,就完全背离了相对性原理的基本思想。尽管广义相对论继续坚持物理规律的变换不变性,宣称可以把相对性原理从惯性系推广到任意参考系。但这种推广实质上是在舍本逐末。在经典力学中,引力作用被视为一种具体的、实在的物质作用。广义相对论抛弃引力作用物质性的观点,将引力问题时空化,即将引力作用纳入到时空体系中,从而导致时空能够对物质的运动产生作用,物理规律不再具有与时空无关的特性。这样,本质上就违背了相对性原理"时空不参与对物质的作用,时空不影响物理规律"的基本思想[你所说的"不参与对物质作用的时空",就是"绝对时空"。而相对论中所论述的"时空",可不是这个"绝对时空"。你混淆了这两者]。虽然仍然保留了对"物理规律变换不变性"的追求,但这已变成形式上的东西,数学上的东西,变得与相对性原理的核心思想无关。由此可见,这种推广根本不是相对性原理基本思想的合理延续,因而是错误的。 [你的"是错误的"这个错误的结论,产生于混淆了伽利略-牛顿的"绝对时空"和爱因斯坦的"物质的时空"]
七、结论
通过以上分析可知,相对性原理的基本思想是正确,否定相对性原理是无益的,但反过来,无限扩大相对性原理的内涵和适用范围也是不可取的。 [我的结论:你所有的分析都没有逃脱牛顿所划出的范围,包括"绝对空间"。你一方面否定绝对空间,认为不可被认知的绝对空间,是不存在的;另一方面你又试图从"物质作用"这个牵涉到"绝对空间"概念的方法来定义"惯性系"。 其实,理想的惯性系,与绝对空间,在"物质作用"方面,是完全等效的,这个时候可以把理想的惯性系看作绝对空间。惯性系与绝对空间之间的区别,也仅仅在于对速度的测量上。对加速度而言,惯性系与绝对空间是完全等效的。而加速度则是一个判定一个物体是否受到物质作用的标准。于是,整个"物质作用"的理论,都是建筑在绝对空间上的。可惜的是,这个绝对空间,又是你所否定的。] |
1)通过相对绝对静止系旋转,可以准确判定绝对静止系的3个旋转自由度位置,————该条大家应该不会怀疑,它可以证明绝对静止系并非我们认为的那样无足轻重。
2)通过光速各向异性的检测,可以判定绝对静止系的3个移动自由度。----------该条可能暂时不被广泛认同,原因是在地球上没有发现光速各向异性,而地球的运动是肯定的。这就关系到如何理解绝对静止系,当我们发现绝对静止系的产生与真空无关,仅与物质的力场分布运动相关时,一切都变得那么清晰简单。 |
黄德民到哪去了??? |
113楼的朋友,请您最好披着“马甲”上来讨论。本人时间有限,讨论时至少要知道讨论对手是谁!
对你的评论,不想多评说。只是针对您的第一段评论,想提请您认真搞清参考系的概念,特别注意搞清参考系是与观察者相随的还是与被观察对象相随的!!!。难道只要有“空气流入船内”,就改变了被观察对象(船上的那些飞虫、香烟烟雾)的参考系吗? |
黄德民,我在相对论吧跟哲学黑洞探讨呢,很花精力的,一起来好不好?
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对【116楼】说: 老兄,会这么认真看你文章的,除了我还有谁?呵呵。 ※※※※※※ 俞烨 |