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Guojia:关于惯性系的解释
[楼主] 作者:ccxdl  发表时间:2001/11/06 20:07
点击:418次

Guojia: 关于惯性系的解释,我已经将所写的文章发给你去研究。这里就不用重复已经写过的内容了,只谈谈与之相关的概念。 首先,我看了你对马国梁文章的回复,感到你似乎对涉及哲学的东西很反感。其实,在哲学领域,人们的观念同样十分混乱。尤其是在国内,专业吃哲学饭的人写的花样文章更是不值一看。四川某大学校长曾给法论功写文章,论证法论功符合唯物主义的观点,给李洪志炮制法论大法书籍的主要人物也是某大学哲学系教授。哲学在他们手上完全是莫名其妙的东西!我在1991年参加由华东师范大学主持的理论物理研讨会时,主持人先给大家来一通要坚持唯物论的话,待大家开始介绍自己的论文时,大多都是唯心主义的指导思想。其实,没有必要搞阳奉阴违的事情,自己是什么观点,就说什么观点,最后看谁的东西比别人好用就得了。记得钱学森在人体特异功能研讨会上也发表了一番要坚持唯物论的话,简直是滑稽透顶。这就是中国文化的特色反应,相信这种情况会在新的世纪中逐渐的改变,走向理性。 如果你看过物理学的发展史,比如可以看劳厄写的物理学发展史就会知道,在17、18世纪,人们对力的概念也不是认识得像现在这样清楚,实际上是相当的混乱。你如果看过恩格思写的《自然辩证法》,就会明白恩格思所写的内容大部分都是关于物理、化学方面的思考内容,其中也有关于力的概念在17、18世纪中的发展介绍。自然辩证法,其意思就是根据自然世界的物质运动规律,通过理性的论证方式来进行分析的方法。恩格思有一句话是这么说的:“当认识的方式正确时,思维规律与自然规律是完全一致的。”在2000年前亚里士多德时代,根本没有物理学这样的名称,那时的物理学就是自然哲学,所以后人又将亚里士多德写的自然哲学改名为古典物理学。你再看看近代著名哲学家黑格尔撰写的《小逻辑》,里面所谈的内容几乎都是现代基础物理学的内容。所以把哲学与物理分家来研究现代物理学,乃是对物理学的严重误解。早在现代物理学建立起来的300年之前,从事自然哲学研究的人士,也就是物理学的早期探索者,已经认识到运动既不能自己产生,也不能自己消灭的 “物质不灭”原理。物质与运动不可分割,这意味着运动不需要“上帝”来推动,而在亚里士多德时代,人们认为凡是运动着的物体必定有一个推动者存在。 伽利略正是根据“运动不灭”原理提出了惯性定律,但是他把符合不受外力作用的条件确定在地球水平面上。牛顿把惯性定律应用到了宇宙空间之中,通过实验来验证所选用的参照系是不是惯性系。为了在理论上自圆其说,牛顿提出了与绝对匀速运动相联系的理想惯性参照系概念,而具体应用时又不一定要使用理想的惯性参照系,这样就明显出现了理论与实际脱离的状况。是什么原因导致了这样的情况发生呢?万有引力。由于在均匀的引力场中,物质的运动规律与在理想的惯性参照系中完全相同,人们无法对其作出分辩,也就可以把背景为均匀的引力场空间作为惯性参照系来对待。根据这个事实,人们只要对牛顿力学的使用条件进行修正,将与绝对匀速运动相联系的理想惯性参照系改为与背景为均匀的引力场相联系的空间就解决了牛顿力学所存在的理论与实际脱离的问题。 爱因斯坦是发现上述情况的主要人士,但是在具体处理上却发生了严重错误。即他把万有引力不认为是作用力而引起了矛盾。显而易见,万有引力是作用力的一种类型,人们只要区分被考察的物体系统之外的物体对该物体系统的作用是不是表现为均匀的引力场,就可以确定建立在被考察物体系统质心上的参照系是不是惯性参照系。比如被考察的物体系统之外的物体对该物体系统的产生的作用是均匀静磁场,被考察的物体系统中又有铁质物,又有不受磁场作用的物体,建立在被考察物体系统质心上的参照系就不是惯性参照系。必须将被考察物体系统扩大,将产生静磁场的物体也包括进来,使得被考察物体系统之外的物体对该物体系统的作用表现为均匀的引力场时,建立在被考察物体系统质心上的参照系才是惯性参照系。人们按照此原则去应用牛顿力学,就不再有以前所存在的问题了。爱因斯坦把万有引力不认为是作用力,必然导致在被考察物体系统内部不能处理它们之间存在的万有引力作用,这是非常明显的严重错误。广义相对论在数学推导方面已经很成功,但是无法解决上述问题。如果把广义相对论引入的加速场只理解为纯粹的数学等效变换,当然也可以把它作为一个有用的数学运算工具来使用。问题在于它具体引入的时空变换关系,也即是我所说的仿洛仑兹变换,要带来绝对零时刻和绝对零时刻对应的绝对零时刻空间平面问题。而广义相对论能解释的现象已经能够由别的理论所解释,它的存在就没有意义了。 把惯性力认为是虚构的力,这不是相对论的内容。它本是在牛顿力学中,按照作用力必须要有施力体和受力体的定义要求来进行判断时,不能将其划为作用力范围内的结果。只要对作用力的概念进行修正补充,增加“自感作用力”(相当于自感电动势那样的概念),它是反抗自身运动状态发生改变时出现的施力体与受力体重合的力现象,早期不适当的处理方式引出的问题就可以解决掉了。 你与黄得民先生发生的争论,要点是你们使用的不是同样含义的空间概念。黄得民所说的空间是“容器”那样的概念。你可以设想一下,把一群蚂蚁放在一个大瓶子中,假设其中每一只蚂蚁都在瓶子中走动,如果只能以瓶子中的蚂蚁作为运动的参照物,谁也无法根据那一只蚂蚁来寻找与瓶子相联系的参照系在何处,可是并不能因此就说装蚂蚁的瓶子不存在。黄得民的困难在于他无法提供一种实验手段,让别人根据它去发现装着自然物质世界的“容器”框架在何处!但是对方也没有理由因为找不到实验手段而否定自然物质世界是装在无穷大的空间“容器”之中。人们可以放弃在这上面作无效的辩论和做无用功的实验,但不能把“放弃”争论转变成“否定”的结论,因为那样做是武断的片面之辞。 既然找不到装着自然物质世界的“容器”框架,人们也就可以寻求另外一重意义上的空间概念,那就是由物质来构成的可以通过相互作用来进行感受的物质空间概念,相对论所使用的空间就是物质空间概念。由物质构成的物质空间必定要受到物质的影响,反过来,物质空间也必定要对其中的存在物产生影响。对具体的事物来讲,它所能感受到的物质空间可能有着独特的物理表现。比如说在身体中流动的血液,它感受到的物质空间就是密集分布在身体中的大小血管。人在站着之时,坐着之时,变换身体姿势之时,血液所感受到的物质空间就会发生拉伸、弯曲、转动等等变化。如果身体中的血管发生阻断、破裂,血液所受到的物质空间也要发生相应的变化。人们按照这个思路去理解,就会明白相对论所要描述的空间与物体间的相互影响是怎么回事了。问题是,引入洛仑兹变换将带来绝对零时刻和绝对零时刻对应的绝对零时刻空间平面问题,这是爱因斯坦最不愿意得到的结果!事实上,没有莫须有的时空变换关系,人们也照样可以进行这方面的研究。 我不知道你对此做过深入研究没有?对于相对论,请抓住同时性的物理意义和同时性的相对性概念。如果不给出具体的物理意义,只是想用就用,不想用时就不遵守自己的立论基础,那他就不是在做科学研究工作,而是在自欺欺人。 我对爱因斯坦也曾把他作为最崇敬的人,我可以理解你们的心理,从最崇敬到只把他当作普通的有一定成就的物理学研究者,是要经过痛苦的选择过程的。如果不是某些人挑起骂战,我决不希望恶意的攻击爱因斯坦。你看到我新改出的书稿中几乎已经去掉了所有带攻击性的语言,如果还有不好接受的语言,请指出来。谢谢! CCXDL 2001年11月6日
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 [2楼]  作者:yuajin  发表时间: 2001/11/07 17:35 

学问并不是固定不变的,正确也是“相对”的(这当然不是相对论)。我认为你态度是端正的,理解也比较正确。我看过劳厄的<<物理学史>>。其中关于惯性系的解释是我现在看到的最精确的描述: 大概是从同一点发射的不在同一直线上的三个质点的运动轨迹是直线的参照系为惯性系。这只是定义(凭印象写的)。还有一个定理:大概是在这样的参照系中运动的第四个质点的运动轨迹也是直线。 我觉得这个定义很好。
 [3楼]  作者:yuajin  发表时间: 2001/11/07 17:39 

回复:另关于哲学和物理学
你的论述我赞同,现在经院的专业人士更强调了数理的作用,忽视的正是你这里所论述的。
 [4楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/11/07 21:27 

惯性系是让爱氏给搞混了。
惯性系的定义在经典力学中已有很好的定义。也就是静止或匀速运动的物体可以认作惯性系。后来爱氏把它进一步推广,按爱氏思路是:加速系与引力场不可区分;无引力的空间与失重(自由落体)不可区分。实际上按爱氏的意思,通常我们所理解的静止、运动、匀速运动、加速运动系都符合惯性系的定义。请问谁想探讨惯性系,什么样的运动状态都是惯性系,我们在这里争论又有何意呢? 逆子看来,爱氏所说的加速系与引力场不可区人分。因引力场可以看作一个惯性系,故,加速系也可以算作一个惯性系。哈……!真是臭不可聞。 加速系是什么?是物体运动存在状态改变的一种过程,这是受到时间的限制的。也就是说,物体的加速仅是一个短暂的过程,一个物体不可能永远处于加于运动中,否则,它不是可以超光速了吗。而引力场是永恒的。两者如何不能区分呢?如按此思路的话,我也会得出一个惊人的结论:是一个玩童在撤尿还是下雨,两者不可区分。所以说,一个玩童的撤尿与下雨不可区分。哈…… 有人说分不清我们是处于引力场中,还是处于加速系中,它一定是白痴。我们能在网上参与讨论者不可能有白痴,我们很容易发现我们不是处于加速系中,而处于引力场中。

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逆子
 [5楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2001/11/08 12:33 

回复:老顽固--逆子
说过无数遍了,却还没有得到你的回应:当要考察自身所述区域的状态的时候,根本不可以跳出这个区域来分析,否则结果必定是毫无意义的。比如在电梯外来分析电梯内的人,那么所得到的结果就是“电梯外”这个环境中的测量结果,根本不是“电梯内”的测量结果。只要走出了电梯这个边界,那么就失去了“电梯内”这三个字的限定,也就失去了分析问题的前提。你还不懂?? guojia
 [6楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2001/11/08 12:49 

回复:关于均匀力场和时空弯曲以及惯性系的一点看法
我赞同你对“均匀力场”中的参考系还是惯性系的说法。这点,和广义相对论的等效原理相同,只是把“引力”扩展成“均匀力场”。老实说,我考虑这个问题好久了,只是还没有成熟的想法。20世纪初,只认识到引力场和电磁力场,所以爱因斯坦只能够统一这两个力场。所以在这两种力场形成的“均匀力场”内,等效原理就成立,当然也有所修改,比如引力/电磁力作用对象有所不同。 至于惯性系,我认为牛顿理论的说法的确很不负责任,把上帝当作了第一推动者。绝对空间我是坚决反对的,这点不容置疑。而爱因斯坦把引力看成时空弯曲,而不把它作为物质之间的作用力,我认为也是很自然的。什么是“作用力”呢?物质之间相互作用,这种说法仅仅是从“作用所产生的效果”方面来定义的,根本没有涉及到本质。弯曲时空也一样,也是从另一个效果方面来定义“引力”这个作用力,虽然也不是自然本质,但是这种类似于“手段”的处理方法还是非常值得推崇的,因为它简单方便,包容更多。筷子和勺子都能把米饭放入嘴里,哪个更符合“吃饭的本质”呢? 请教一个问题:能否详细说明为何“绝对零时刻和绝对零时刻对应的绝对零时刻空间平面问题”是相对论的致命伤? guojia
 [7楼]  作者:逆子  发表时间: 2001/11/08 14:12 

爱氏在电梯的的问题上作了轻率的外推,才致使人们不知什么才算惯性系了。
这后来人们又在惯性系是问题上产生争议,就是因为爱氏在电梯的问题中把惯性系的定义作了毫无物理意义的外推所致。 是的,一下自由下落的电梯中的人是分不清自已处于无引力的失重状态,还是处于自由下落中。对这两种情况他没法通过力学的方法作出判断,也就是说,存在两种情况不可区分。可是,这种无法区分是受到时间的制约的。对于这个问题我也讲了二三次了,自由落体的下落仅是一个短暂的过程,而无引力的空间是不受时间影响的。上贴中我也讲的很明白,如果你不走出屋外,对于是外面是下雨还是一个玩童在撒尿发出的声响,我们无法作出区分。这不成了笑话了吗? 我想表明的是,什么是惯性系,如果按受氏的思路来理解惯性系,也就是说,什么样的运动都是惯性系(振荡方式的运动除处)。在这种理论的前提出来探论惯性系还有何意义。好比如说,有人想争论地球的东西哪些算是物质一样,本来地球是物质,谁能找出不是物质构成的东西?

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逆子
 [8楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2001/11/08 15:17 

回复:惯性系的精确定义并不是电梯实验。
电梯实验仅仅说明等效原理而已:在局部区域内,无法区分引力场和加速非惯性系。仅此而已!按照广义相对论的说法,真正的精确的惯性系,就是到处存在的那些无限小体积的自由落体局部区域。一个在月球上自由下落的乒乓球,就是一个近似的惯性系,其内部的物理规律近似满足洛仑兹协变。地球也是一个近似的惯性系,和乒乓球的地位没有很大的区别。而站在地表的你我,都没有处于惯性运动中--我们时时刻刻都在加速运动中:一直受到地表弹力的作用而一直在加速。加速影响了我们在四维时空中运动的轨迹,四维地图中,我们的运动曲线都是弯曲的。 你的“时间惯性系”的说法是不正确的,判断一个参照系在某时刻是否惯性系,就是判断该参照系在那时刻是否“静止”或者“匀速直线运动”,和时间没有关系。而且,不断加速的电梯,因为有着质量增加效应,所以在外界看来,也不是加速到无限。加速电梯可以“永远”加速下去,直到撞击到另外物体为止。而撞击事件的发生,已经不是问题讨论所在了。记住,判断是否惯性系,仅仅判断某时刻是否惯性系,而不是永远。没有永远,时间不是关键因素。走出房屋/电梯以外?如果这个房屋/电梯广大到我们根本走不出的范围呢?不要用现实的物体特性来讨论惯性系这类的最最抽象的概念,否则只会迷失方向。不然我还会说:电梯承受不了很大的加速度而解体了,这怎么说? guojia
 [9楼]  作者:mayinzuo  发表时间: 2001/11/08 22:44 

回复:把惯性系与均匀力场等同起来,则犯了数学常识性的错误。
有三种情况:1. 牛顿引力势所代表的引力场空间是非均匀引力场,其二阶导不为 零;2.非均匀引力场的局部可以近似看作均匀引力空间,其引力势为常数≠0。其 导数=0;3.牛顿绝对空间与惯性系是等同的,其引力势=0。所以,均匀引力场 (或均匀力场)是不能等同于惯性系的。 还有二种情况:1.某一加速系(成为惯性系了)可以变换掉引力场,是指可以变 换掉与之对应值的均匀引力场,这就是等效原理的涵义,所以说是仅可以局部适 用;2.某一加速系不能变换掉大范围的整体的引力场(因为是非均匀引力场) ——我说地球的重力场不能被某一加速的坐标系变换掉,就是这个意思。 在实际操作上,此在引力场内可以变换掉引力场的加速系(成为惯性系) 是有一定范围的,不能是无限大的。比如:正在公转的航天飞机就“变换掉了” 它所在的地球重力场的局部重力场,可以看作是一个惯性系(是失重的),在 它的周围的一定的范围内空间也可以看作惯性系,但此惯性系不能扩大为地球 重力场整个的空间范围。 如果把惯性系等同于均匀引力场(均匀力场),就犯了常识性的错误,就是写了 上百万字的论文也不会论述清楚惯性系的。 正是由于牛顿没有引力场概念,才用超距作用的引力来代替引力场的效应(属性) 及物体的广义惯性。有了引力场(准确地说,是重场概念)概念,超距作用的引 力理解就作废了。 在广义相对论的思维方式看来,牛顿的绝对空间是弯曲时空的曲率半径无限大的 情况的空间,也就是说,此时物体的惯性运动轨迹才是直线,广义相对论就是用 此来定义直线的(测量性质与操作性质)。而牛顿理论是把直线(欧氏几何)当 作前提来运用的。于是,爱因斯坦的此操作性质的引力理论(广义相对论)的出 发点是用物体的惯性运动(不一定是直线)来定义(判定或测量)牛顿绝对空间 和引力场。所以,爱因斯坦的此出发点已经把牛顿力学的惯性出发点给扩大了, 在基础上就具有了改变了和动摇了牛顿力学意义。是对牛顿力学的进化。于是, 牛顿的超距作用的“引力”的存在就没有意义了。由于爱因斯坦错误地把“光” 因素引进了力学里,其后继者们就错误地繁衍出了什么强引力场、引力波、黑洞 等莫须有的东西来。所以,倒相对论就是要倒其错误的方面。 逆子说得对,错误的理论不倒,比图财害命还厉害,严重地阻碍了科学的进步。 另外,我在此讨论区说过狭义相对论仅是有测量意义的小理论。实际上,此 测量意义在目前没有实际实用价值。除非有一天人类做出来了可以接近光速的 “光子火箭”,也许有点实用价值。我的想法是,还是把狭义相对论放到科学 历史博物馆“冷冻”去最好。
 [10楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2001/11/09 09:50 

关于加速系统和引力场的关系,你说的没错,现实世界中不存在广大范围内的惯性系,因为到处存在不均匀引力场。所以爱因斯坦把电梯实验中的等效原理称为弱等效原理,把无限小体积内的局域等效原理称为强等效原理以区别。广义相对论真正使用的是强等效原理,而弱等效原理仅仅是帮助人们理解而设计出来的理想实验。 我不知道为什么你认为把“光”引入力学理论有问题,能否详细说明?不错,我也有过“狭义相对论”是一个表面理论,只能揭示物质运动规律(数学公式),而不能揭示物质运动本质(物理哲学思想)的理论。可是我又找不出这个理论在逻辑上的任何错误,所以我并不认为相对论是错误的,我只是认为相对论需要更丰富的物理内涵,比如说物质与时空是如何相互作用的,作用方式和原理是什么等等。但是如果说“光”和“测量”之间有什么狼狈为奸嫌疑关系的话,我不表示赞同。抛弃那个“先验时间”的概念,你就会发现“光”是如此地重要。 至于狭义相对论是否有使用价值,如果像你所说的,把先进理论拿去冷冻,那么到时候什么地方出了错误还不知道原因,岂不可悲可叹?即便是测量理论,也有着巨大的实用价值,因为我们观察到的结果,都是测量结果,都应该符合测量理论的结论。否认测量理论,那么你说,应该推崇什么理论呢?难道要推广一套我们每个观察者都无法精确观察到实质的宇宙真理?如果我们每次测量的结果都和这个宇宙真理给出的结论不相符合,但是我们这些观察者都知道“如果我们处于一种优越的状态下,绝对应该得出宇宙真理给出的结论,问题的关键在于我们无法处于这个优越的环境”这个问题,这又有什么用?还不是要把“优越的结果”转换成现实的结果来使用吗?测量是现实的,现实更是现实的,只有和现实相结合的理论,才是有意义的理论。量子理论就是测量理论的极端。但是这样必定会让许多人不满:只知其然,而不知其所以然,怎么可以?所以我说,我们要做的是:丰富其内涵。 guojia
[楼主]  [11楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2001/11/09 11:09 

mayinzuo:不要把理想化的概念与实际处理方式混为一谈。

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