平等观察理念 黄先生:
我要说的是:牛顿力学的惯性系,是相对于绝对空间来说的理想参照系,是随着绝对空间的消散而一起消散的概念。
你一直提到“匀速直线运动”。敢问:这个匀速、直线概念,是相对于谁而言的?如果是相对于地球,那么就把地球当作绝对静止的物体了;若认为是相对于太阳系,那么太阳系就是绝对静止了。。。如果认为是整个宇宙,那么整个宇宙就是绝对静止的了。其实,牛顿认为匀速以及直线的概念,是相对于一动不动的绝对空间而言的。可是,我们都认为这个绝对空间是不存在的,所以我们都认为,相对于绝对空间的匀速直线运动,根本毫无意义可言。匀速直线运动是一个相对的概念。当我们不知道自己相对于绝对空间作什么样的运动的时候,我们把自己认为是绝对静止的。每个人都有这个权力,而并不是只有上帝才有。你可能会说:随着我们知识的增长,一定会越来越明了自身处于什么样的运动状态下。我要说的是:所谓的不断增长的知识,其实就是利用牛顿理论对宇宙的勘探结果。既然还是牛顿理论的知识,就逃不过绝对空间的矛盾。所以,这个不断增长的知识,是井底之蛙,用自己来解释自己而已。
不错,在牛顿理论体系中,惯性系内的所有理论形式(方程式)都是适普的。很明显的,惯性系内,ddx/ddt=0(ddx表示x的二阶微分),加速度恒为0。一切加速度都逃不过惯性系的法眼。于是,惯性系是一个很神圣的参照系,非惯性系是下贱的参照系(呵呵,使用下贱这类词语仅仅为了形象而已,并无贬低的含义在)。于是,处于惯性运动的观察者,能够更完整地描述这个世界;处于非惯性运动的观察者,所描述的一切都是走样的。但是,事实并非如此,看我分析:非惯性运动的观察者,首先,如果他完全知道自己处于非惯性系内的话,他就可以适当修改方程式来完整地描述身边的世界,和惯性运动观察者的描述(数据)完全相同。这说明一点:非惯性观察者并不是下贱的观察者(你无法根据两张完全相同的报告单来区分哪个是惯性观察者的报告,哪个是非惯性观察者的报告),他也能够完整地描述,他和惯性观察者完全平等。可是,非惯性观察者描述的方法有问题,因为他对理论进行了修改。这又和前面那个“非惯性观察者并非下贱”的观点矛盾。其次,如果观察者无法得知自身是否处于非惯性系内的话,那么他就会“错误”地把自己认为是惯性运动的人,不作修改地进行描述,进行报告。这时候,两者的描述存在很大的差别。评定者很容易就可以区分出哪个是非惯性观察者的报告。看,非惯性观察者和惯性观察者之间的地位优先等级,和观察者对自身所处的状态有密切的联系。这怎么可能是一种高效、适普的理念呢?
广义相对论完全考虑了“匀速直线运动”的相对性质,把所有观察者全部平等起来,并没有一群特别合算的观察者。所有观察者对自然的描述,都是一个结果、一个数据。当然,这些结果和数据,不是原先的“加速度”、“作用力大小”等伽利略协变下的物理不变量了,取而代之的是广义的物理不变量,比如说质点的短程线方程等等。所以我们一直说:广义相对论是一个进步,进步之处在于提炼出更本质的物理不变量和理念。而惯性系的概念,也相应作了推广。所有自由落体的局域,都是一个惯性系。
广义相对论提出的那个同步卫星问题,完全表现出“平等的观察者”理念来。当我们不知道地球公转时候,我们一定会认为这个卫星漂浮在空中,相对于我们静止。牛顿理论让我们认识到:地球在环绕太阳公转。于是出现了惯性力是否存在的问题。牛顿力学采用了特殊优先观察者理念来回答这个问题,反正我们地球上所有的人,都是地位下贱的非惯性观察者。爱因斯坦相对论让我们认识到:地球在弯曲的四维时空中,并没有环绕太阳旋转,而是在短程线轨迹上运动。卫星也处于同种状态。地球上每个观察者都恢复了平等的观察地位。
guojia
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