繁体中文  
 
版主:黑木崖
 · 九阳全新免清洗型豆浆机 全美最低
 
狭义相对论专题 第1章、运动学基本问题:导读与目录
送交者:  2018年01月05日21:32:54 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

狭义相对论专题

第1章、运动学基本问题

本章导读:

  • 长度会在惯性运动中收缩吗?时间会在惯性运动中膨胀吗?空间与时间究竟像牛顿所认为的那样只为任何物理现象的发生提供一个独立的时空背景,还是像爱因斯坦所认为的那样是相对运动可以影响甚至改变的对象?本章的1.1节在阐明统一的空间尺度与普适的时间尺度乃是经典力学与狭义相对论共同的理论前提的同时,也为以上问题提供了一个简明的答案;不难理解,统一的空间尺度排除了长度在惯性运动中收缩的任何可能,而普适的时间尺度则在排除时间在惯性运动中膨胀可能的同时,也排斥了狭义相对论专家所引以为豪的相对的同时性。

  • 运动最基本的属性是什么?是它的相对性吗?如果运动是纯粹相对的,那为何人们却声称一对时钟之中做匀速直线运动的那只会变慢,而不是它静止的同类?如果相对性真的是运动最基本的属性,那这相对性又究竟意味着什么?特别地,狭义相对论承认这样的运动相对性吗?本章的1.2节与1.4节详细回答了以上以及其它一些与运动相对性密切相关的问题,并特别指出:就相对性作为运动最基本的属性而言,经典力学从形式到内容都承认并接受这样的运动相对性,而狭义相对论虽名义上承认运动的相对性但实质上却完全拒绝了它。

  • 当你谈论物体的运动或运动速度时,你可曾细想或认真推敲这其中的含义?比如你究竟是指物体的头部在运动呢,还是指其尾部或中部在运动?抑或你是指物体作为一个整体在运动?如果是指物体作为整体在运动,那么这“整体的运动”又是什么意思?特别地,如此整体的运动与经典的波动究竟有无或有哪些可比之处?以及如此整体的运动又有什么样重要的物理后果?等等;对此,本章的1.6节首先阐明:刚体做匀速直线平动的实质是构成该刚体的所有质点在做既同步又同速的直线运(振)动,这样便对物体运动的整体性从一个特定的角度做了深入的刻画;接着1.7节又论证了:如此运动可以被视为具有某种极限特征的经典波动,原因是它在刚体运动方向上所诱发的相速总是处处等于无穷;最后,1.8节又特别指出:基于上述特征的刚体运动可用于实现两只异地时钟之间绝对的同时性。以上所有这些内容事先在1.3节中被总结成为一个叫做运动学基本原理的东西,这个原理的成立又一次不仅从理论上而且从实践上排除了狭义相对论相对的同时性以及所谓的钟慢效应成立的可能。

  • 空间的度量与时间的度量这二者之中哪一个才是更基本或更优先的概念?如果是空间,那为何某些相对论专家却声称空间的度量有时会不可避免地涉及时间的度量?如果是时间,那请问什么样的时间度量可以完全不受空间度量的制约?本章的1.4节指出并论证了:由于刚体长度比较原理直接决定了绝对同时性的成立,从而在某种意义上这也就决定了空间度量乃是比时间度量更基本也更优先的概念,这不仅再次否定了狭义相对论相对的同时性,而且也否定了某些狭义相对论专家在物体长度度量问题上混入相对的同时性等时间度量问题的错误认知与做法。

  • 如所周知,伽利略变换是经典力学的基石之一,事实上,人们对它如此司空见惯以致于会相信自己对它的了解应该已经至全或至深,但这不幸地不是事实;仅举一例:伽利略变换的空间分变换x’=x-vt与其时间分变换t’=t是逻辑上两个彼此独立的变换吗?对此绝大多数人可能会相信或至少默认如此,但本章的1.5节对此做出了完全否定的回答;事实上,伽利略变换的空间分变换的成立必然意味着其时间分变换随之成立,而更加不幸的却是,伽利略空间分变换同时也是狭义相对论的一个基本理论前提,这就直接导致了这个理论的洛伦兹变换被剥夺了任何可能的生存空间;然而洛伦兹变换之所以不能成立其实还有另外更多甚至更有说服力的理由,只是这些不巧已经超出了本章的讨论范围,对此请参阅本书的“洛伦兹变换”一章。

  • 从遥远的古代到现代的今天,从专业科学研究再到人类的日常生活,同步概念的使用似乎一直都是一个人们习以为常的话题,但读者自己可曾对此进行过系统而深入的思考?本章的1.8节、1.9节以及1.10节指出并论证了:经典的同步概念事实上即是所谓的绝对同时性,而断言某种同时性为绝对的同时性,或者声称在它所属的计时系统下所有的时钟都是无延时同步运行的,或者指出实现它的是相速为处处无穷的对时信号,或物理上等效于如此,或者肯定它是自洽的,或者确认它与坐标同时性或刚体运动同时性等价,所有这些说法在逻辑上都是等价的;而同时性相对于参照系选择的独立性,亦即它的成立与坐标系的选择无关这一性质,只是以上这些等价命题的必要但却不充分的条件。

  • 相对的同时性曾被爱因斯坦誉为狭义相对论发现过程中的一个关键突破,而一百多年来主流物理学家尤其是狭义相对论专家也对此津津乐道;但这种同时性真的经得起推敲吗?比如它自洽吗?它可用吗?特别地,如果相对的同时性真的像专家所长期声称与媒体所极力宣传的那样是天才的科学发现,那么如此同时性不是应该成为现代科学研究甚至人类日常生活中时间计量的理论与技术基石吗?本章的1.9节与1.10节指出并论证了:事实却恰好相反,相对的同时性不仅理论上不自洽,而且实践上不可用;事实上,经典的同时性亦即绝对的同时性不仅是唯一自洽的同时性,而且它也是现代天文学、现代天体力学以及现代卫星定位与导航理论中所唯一使用的同时性。有关相对的同时性的更加系统而深入的研究,请参考本书的“相对的同时性”一章。

  • 时间的度量必然涉及时钟,这是尽人皆知的道理;但制约时钟运行的究竟都有哪些基本原理?对此则未必人人说得清楚。本章的1.8节指出:这样的时钟运行机制基本原理有两个,再外加一些辅助性原理。首先,空间的均匀性与各向同性决定了同一惯性系内位于不同空间坐标点处所有构造与性能完全相同的理想时钟都将按照同一速率而运行;其次,相对性原理的成立则决定了处于不同惯性系内所有构造与性能完全相同的理想时钟也将按照同一速率而运行,这便是有关时钟运行机制的两个最基本原理;不过,这些基本原理只有跟另外一些辅助性原理如时间均匀性流逝原理与时钟快慢机制对称原理以及针对时钟的各种同步调节方法相互结合,对时间的性质及其度量等问题才能理解得深入或全面。

  • 有人可能会问:既然运动是纯粹相对的,那么声称太阳在围绕着地球运动(如托勒密的地心说)与声称地球在围绕着太阳运动(如哥白尼的日心说)应该没有任何实质性区别,但现代天文学与天体力学却拒绝了地心说而(部分地)接纳了日心说,这究竟是为什么?本章的1.2节指出,运动的相对性不只是仅有一层含义;事实上,运动的相对性可以完全局限于相对运动的本身来讨论,也可以针对运动所从属的物理规律或者运动所可能带来的物理效应来考察,前者虽然意味着所涉及的两个参照系的对称与地位平等,而后者则常常意味着局部优越参照系不可避免的引入,亦即所涉的两个参照系的地位未必完全对等,对此更详细、更深入的讨论可见本书“相对性原理”一章。

  • 牛顿曾说:“绝对、真实以及数学的时间,就其自身而言,亦即不需参照任何外部事物,总是均匀地流逝着”,他又说:“绝对的空间,就其自身的属性而言,亦即不需要参照任何外部事物,总是均匀并且不动的”;然而一百多年来牛顿的以上说法一直饱受主流物理学家的诟病,但普通人却很少会发问:到底是牛顿真的错了,还是他的批评者的论据有瑕疵?本章的1.10节特别指出并论证:虽然牛顿对时间与空间的以上表述不无可挑剔或需重新斟酌之处,但他对时间的本质刻画却代表了在他以前以及自他以来截至目前人类在此问题上最接近真理的理解与认知;至少,就已有的科学证据而言,大自然在宏观乃至宇观尺度是无可置疑地偏爱牛顿的。

  • 还有人可能会问:你在本章的导读中列举了这么多出人意外(但在情理之中吗?)的结论,那么是不是你的书中还有更多这样的内容?回复:不只是有更多这样的内容,而且相信是更加出人意外乃至令人震惊的内容;但不幸地,不是每人都有面对并接受真理的勇气或素质,更不用说不带偏见地探索科学真理或人文规律的智慧与能力;不信,您可以拭目以待。

本章目录:

1.1 运动学总前提

1.2 运动的基本属性

1.3 运动学基本原理

1.4 运动的相对性

1.5 伽利略时空坐标变换

1.6 刚体运(平)动的实质

1.7 刚体在运动方向上所诱发的相速

1.8 实现两只异地时钟同步运行的基本原理与方法

1.9 几种同时性的定义、其基本性质以及相互关系

1.10 同时性的自洽性以及它关于参照系选择的独立性

1.11 本章小结

0%(0)
0%(0)
标 题 (必选项):
内 容 (选填项):
实用资讯
北美最大最全的折扣机票网站
美国名厂保健品一级代理,花旗参,维他命,鱼油,卵磷脂,30天退货保证.买百免邮.
一周点击热帖 更多>>
一周回复热帖
历史上的今天:回复热帖
2017: 专访:美专家谈特朗普政府亚洲外交 对华
2017: 巴铁造枭龙——以后会不会稍微有点工业
2016: 《资本论》讨论续一
2016: 纽约时报 高压下的新疆:恐惧和愤怒在沸
2015: 华为2014年营收达460亿美元 蝉联全球通
2015: 智取威虎山3D(2.93GB)——这次应该是
2014: 为什么说z国的科学家都是些骗子[转帖]
2014: WS-20测试机大图 zt
2013: 2012年中国科技十大亮点
2013: 大家订了没有? 再晚就订不到了。