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相对论的几个问题
[楼主] 作者:志勰  发表时间:2001/11/10 19:19
点击:275次

这个问题是从我新写的一篇文章里给摘录出来的。这篇文章中关于相对论的看法有两部分。原文请见http://forrootbasic.51.net/shkl/shjkjwzhdyd/shjkjywzhdyd/shjykjdljjg-shjywzhdyd-3/shhkl-shkywy-2.htm 一部分是 (1)狭义相对论逻辑方法的问题 在狭义相对论中,爱因斯坦通过基于客观基础上假设的模式引入两个关键性的假设,大家都知道,一个是光速不变原理,另一个则是狭义相对论的相对论原理。通常认为可以采用这两个假设推导出相对论的时空观念,那么在这个基础上就可以推导出质能关系。这样狭义相对论就建立了物质的运动和物质状态之间的最密切的联系。这个联系足可以采用统一这个词来对物质的存在和运动进行描述。(但很遗憾,物质的存在和运动并不代表整个的物理描述系统。因为除了万有引力的作用之外,在物理学中还存在另三种基本的作用。电磁力、强相互作用、弱相互作用和电磁作用。)当然,以现在的证据来看,这样的统一是错误的。这种逻辑的方法也是错误的。其关键在于在狭义相对论中引入了光速不变原理。光速不变原理和狭义相对性原理的引入,在相对论中会导致两种时空观念并存,并且在描述物理系统(相对论)中是等效的,但是它所代表的物理的客体在物理数值定义体系中确是不同的。后面我们也要讨论这个问题。 (既然我们采用定义单位来描述物质的运动变化,那么物质的这种定义单位在任何一种惯性参照系中都不会发生变化。否则它就失去了定量单位的意义。我们不能因为物质所存在的状态不同,而去改变定量系统中的数与量的关系。比如相对论在不同惯性参照系中所建立的协变关系。在后面我们还要讨论这个问题。并纠正在狭义相对论原理的阐释中对相对论的的一个分析。) 这个问题是逻辑方法上的问题。 (2)广义相对论错误的逻辑判断 在广义相对论中,采用经验约定的方法建立了引力质量和惯性质量的等效性。质量的概念是通过力学的属性进行定义的。不论是万有引力还是普通的作用力。其作用力的基本单位是相同的。那么以作用作为定义质量的工具,其定义的结果必然是完全相同的,并且没有任何区别。引力质量和惯性质量是不需要建立这种等效性的。因为这是统一的定义系统。都是通过作用的本身进行定义的,不需要建立这种多余的等效性。(关于这个问题,可参见广义相对论存在的问题) 物质本身的存在和它在外界的作用下发生存在状态的改变,都是在作用量的改变。如果两者的定义系统是相同的,那么,它必然没有区别。实际上,在我们所采用的物理定义系统中,我们不能找到两者有任何的区别。那么,在原理上来说,以此为基础所建立的原理应该没有过错。但恰恰相反,广义相对论存在着错误,这得自于和狭义相对论相接轨的概念。也就是通常所说的时空观念。 从方法上来说,如果时间和空间仅仅是描述物质存在状态的一种工具,那么,这种工具同物质的存在是没有关系的。不论我们采用什么样的,描述物质存在的辅助工具去描述物质的存在。物质还是物质,它不会是别的东西。而在相对论中,物质存在的本身属性(质量)不但会在不同的惯性参照系中发生变化,而且在引力强度不同的引力场中,物质的质量也会发生变化。那么,这只能说明,物质的质量不是表征物体所含物质多少的量度。从任何一个惯性参照系中去度量一个确定的物体。这个物体所含物质的量不是常数。 这样,相对论导致了概念逻辑上的混乱,离物理描述系统的统一,不是越来越近,而是越来越远。我们不排除不同数学语言对物理描述的有效性,但是数学语言和物理概念的对应上应该是唯一的。否则必然存在问题,或者语言上的问题,或者物理关系上的问题。 另一部分是(抱歉,这里不得不粘贴一点牛顿力学的看法,我想这不是讨论与相对论无关的内容) 一)牛顿力学定量方法的缺陷 首先从定义体系上来说,在牛顿力学中,我们只指明了定量系统的标准单位的定量方法,但是并没有给于这种定量系统定量的定义环境。主要是从时间、空间和质量的三种概念上,没有指明定义的环境。此外,在物质作用上也没有指明唯一确定的定义环境。通过循环定义的方法,可以存在多种不同的定义系统。因为只要符合F=ma的条件,就已经足够了。爱因斯坦就是因为牛顿力学的这个漏洞,才创建了狭义相对论。只要指明定义系统的环境,那么,狭义相对论则根本不会出现。至少不会在牛顿力学的基础上来建立这种协变的物理定义体系。 在牛顿定义系统中,还存在着很大的扩展余地。可以通过如下几方面来实现扩展:一方面通过物质的存在环境,它包括它所存在环境的物质的平均密度。这一点是物质存在环境的空间属性背景。采用数学的方法则是F=kma,其中k的取值大于或者小于1。经典的牛顿力学k的取值为1,k表征这种环境的物质背景属性。另一方面通过物质的存在状态和物质加速度的关系来表征物质作用和状态的关系,可以表征为a=k(F/m),其中k为物体状态和加速度的力学关系。此外,在不同的作用环境里,比如引力场、电磁场以及在近代物理中所提出的强相互作用和弱相互作用等几种作用,其作用环境不同,这个常数k也可能存在着不同。在常规的物理中,我们通常将这种作用的区别给屏蔽掉了。比如,采用电荷荷质比的方法来测定电荷的质量,我们通常采用牛顿力学经验约定的方法将常数k给屏蔽掉,而将这个量值附加到电荷的质量上。至于电荷的确切数值是多少,这种测量方法在常规的测量中是否适用。其依据还是经典的规律。我们假定了传统规律的普适性,采用这种普适性去定量未知物体的质量。这种方法测定的质量只能是针对这种特定方法的质量。而不是物质普适性定义的质量。 也许牛顿先生本人也没有注意一个牛顿力学定义系统的问题,这个问题就是牛顿第一运动定律确定了物体存在状态的属性,即通常所说的惯性。但是,牛顿第二运动定律确指出牛顿第一运动定律的特解,将力和物质存在属性的关系建立一个唯一的关系。但是没有任何客观事实说明这个关系是唯一的。 在牛顿所生活的年代,对空间介质的探讨可以说还一无所知,对物质运动变化的客观事实采用经验约定的方法,具有非常有限的局限性。如果我们将牛顿力学进行扩展,新的描述范围已经和牛顿力学的最初格格不入。我想,这应该已经不能叫做牛顿力学了。 (二)相对论定量方法的缺陷 仅仅采用牛顿力学关于定义系统的常数来说明狭义相对论和牛顿力学的关系是远远不够的,因为两种理论解决的问题和出发的角度是截然的不同。一方面是牛顿力学的出发点在于,它所描述的是日常生活的环境中常规物体的运动变化,这种描述环境,基本相互作用(万有引力)的强度和运动速度的差距并不是很大,从一种参照标准很容易测量到物体在这种标准中的数值坐标。它直接面对的是客观事实和经验。将牛顿第二运动定律作为牛顿第一运动定律的一个特解是理所当然的事情。相对论在这个基础上,建立等效原理,无疑是将这一物理表述形式直接给搬到高速的问题上,以日常生活中的经验感觉想当然的去处理高速物体的在相近状态下的关系。 相对论,在当时的科学领域中直接面对的是电磁波的速度和物体运动的高速问题,这一点在相对论建立的前期已经被很多物理学者所关注,在电磁学中所必须引入空间介质也为很多物理学者所尝试,以太的概念就说明了这样的事实。麦克尔逊——莫雷实验的否定结果只否认了刚性以太的不能存在。我必须重申一下,以太的概念只是根据电磁理论所必须假设的概念,其物理内涵也是在假设之中,没有任何理由假设以太的概念必须是刚性的,而不是除此之外的其它的形式。 相对论在麦克尔逊——莫雷的否定以太的刚性的基础上,否认了以太作为一种实物的存在。而仅仅作为一种和真空物理量相关联的物理常数。电与磁的作用除了建立经验约定之外,可以说我们对电与磁通过空间的作用形式是未知的,那么,我们有什么理由建立相对论的时空结构呢!答案是没有。 大家知道,相对论是建立在光速不变原理和狭义相对论的相对性原理的基础上。我们对光速不变为一常数在理解中存在一个误区(下一篇文章中将要说明)。狭义相对论的相对性原理又仅仅是在日常生活中的一种经验约定。广义相对论的原理又是在这个基础上的一种外延。那么,相对论的根据呢? 在客观事实上,建立这样的理论我并不认为这是一种合理的科学定量系统。在科学应用上,我们通常将相对论看作处理高速物体运动的一种有效的理论,并且将牛顿力学当作相对论的一种理论数值的近似。但实际上,相对论和牛顿力学是两种不同的物理定量系统。牛顿力学中的一个单位数值不等于相对论中的一个相同的单位数值,同时相对论不同的惯性参照系中相同的物理量的数值也不可以画上等号。理论的意义仅仅在于一个等效。对于物理的数量关系来说,尤其是定量比较系统,这没有意义。我们不能在理论上采用等效的方法去描述物理事实。 下面我们先看一下判定定量系统的依据。 (2)相同定量系统的三要素
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 [2楼]  作者:harke  发表时间: 2001/11/11 12:18 

回复:非常赞赏这句话:没有任何理由假设以太的概念必须是刚性的,
在科学应用上,我们通常将相对论看作处理高速物体运动的一种有效的理论,并且将牛顿力学当作相对论的一种理论数值的近似。 但是,事物发展否定之否定也很有意思, 在二十一世纪发展起来的新牛顿物理学数学描述已经远不是二十世纪初的样子了,非线性科学如此发展. 我们可以在新的框架内更精确的描述客观,相对论又成了一种相应的近似.
[楼主]  [3楼]  作者:志勰  发表时间: 2001/11/11 18:41 

科学是继承性的发展还是建立新的发展方向
在二十一世纪发展起来的新牛顿物理学数学描述已经远不是二十世纪初的样子了,非线性科学如此发展. 我们可以在新的框架内更精确的描述客观,相对论又成了一种相应的近似。 科学的发展的确是这样。现行的传统的理论的发展方向都是继承性的发展。但是在传统的科学理论概念里有很多矛盾的概念。从纯粹的物理概念上来说,有些甚至是错误的。继承性的发展只会使现有的科学体系更为庞杂。因为需要太多的需要修正性的数学中介,也需要建立一些没有物理意义的数学关系来完成这种转换。 是采用新的发展方向还是采用继承性的发展,这是两种思路。要求科学理论简化则需要建立新的发展方向。如果要继承性的发展,科学会无限的庞杂下去。
 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2001/11/11 19:25 

“等效原理”的确多余
“引力质量和惯性质量是不需要建立这种等效性的。因为这是统一的定义系统。都是通过作用的本身进行定义的,不需要建立这种多余的等效性。” ------------------------------------ “等效原理”的确是多余的假设, 引力与一般的力没有什么本质的不同, 只是引力比较接近逆子说的“恒力”而已, 如果都这样重复定义,是否还有弹力的“等效原理”? 库仑力的“等效原理”?有什么意义吗? 另外,我认为不是牛顿定律的疏忽,忘记了k, 而是迈-雷时代的技术局限性,疏忽了“以太地心说”, 试想如果当时发现了以太或证实了“以太地心说”的话, 问题不就很简单了吗,考虑到以太阻力f:F-f=ma。
[楼主]  [5楼]  作者:志勰  发表时间: 2001/11/11 23:07 

的确不能看作牛顿定律的疏忽,只能看作牛顿定律的缺陷
的确不能看作牛顿定律的疏忽,因为牛顿时代不能接触到 空间介质的问题,而只能看作牛顿定律的缺陷。 关于空间介质,不只是迈-莫时代的技术的局限性,即便 是现在,也没有足够的证据对空间介质进行处理。如果要 进行处理,只能采取假设的方式。我想如果采用你提出的 F-f=ma的模式,还是不能对空间介质进行合理的处理。还 涉及到如下三个问题: 1、空间介质和物体惯性力之间的关系 2、空间介质和物体状态之间的关系 3、空间属性的背景 在处理这个问题上,相对论的处理方法有合理的成分。这 一点从电磁理论中来看是很合理的,当然,必须排除掉纯 粹的数理观念,而看相对论的数学体系所包含的物理观念 。
 [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2001/11/12 00:44 

那就先“合理的处理”空气--这种“空间介质”吧?
可以假设以太只是比空气分子小很多的实粒子, 它的群体运动(平动、转动)就表现为各种场, 比如电子的“自转”带动它形成了“静电场”和“电子静磁场”(尽管比较小)---以太旋涡流场, 电子在螺线管中的“公转”也带动它形成磁场(较强), 电子直线运动同样带动它形成磁场(空间形变势能), 以后会发现高速运动的原子、分子群附近也存在“磁场”, 万有引力场以后再细说吧,反正估计也是一种“微粒子旋流”产生的, 以前分析过一些了,平面基本说的过去,三维还差点东西,再看看吧。 总之不要把“真空介质”想的太复杂了, 模型、机理应该是很简单的,可以类比的, 难在:由于它太小,所以要推测、证明它的一些属性就不易了。
 [7楼]  作者:yuren2  发表时间: 2001/11/12 09:56 

回复:不要怕修正性的数学中介和没有物理意义的数学关系多,事物发展总是否定之否定
本轮计算法很麻烦, 最后必然导致更换坐标系原点 得到日心说新系统

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 [8楼]  作者:yuren2  发表时间: 2001/11/12 09:59 

回复:分层的观点可以和分维动力学联系起来
分维动力学谈的是大尺度和小尺度 分层次但是相似

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[楼主]  [9楼]  作者:志勰  发表时间: 2001/11/12 12:08 

不能这样随意的假设,否则和19世纪的以太有什么区别
[楼主]  [10楼]  作者:志勰  发表时间: 2001/11/12 13:16 

修正性的数学中介和没有物理意义的数学关系只会导致物理的复杂性增加,对于探索物理,我认为会起负面的作用。
如果不知道物理观念是错误的情况下,采用修正性的东西还可以,但是如果知道了是错误的物理概念,还仍然采用繁复的计算方法,那就不好了。 修正性的数学中介和没有物理意义的数学关系只会导致物理的复杂性增加,对于探索物理,我认为会起负面的作用。 另: 不介意的话,把现代物理争鸣加到物理科学探疑的友情链接中了。
 [11楼]  作者:yuren2  发表时间: 2001/11/12 19:27 

回复:感谢你对现代物理争鸣的连接


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 [12楼]  作者:yanghx  发表时间: 2001/11/13 01:02 

区别在于用“以太地心说”取代“以太日心说”
 [13楼]  作者:梁彬彬猪狗不如  发表时间: 2011/06/05 12:59 

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