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牛顿告诫我:物理学急需正本清源(1)时空、参照与坐标

已有 5471 次阅读 2013-6-29 01:41 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| 时空, 相对论, 物理学, 参照系, 坐标系

   上月31日晚,我正在用QQ与朋友聊天的时候,突然有一个自称牛顿的网友请求加为好友,并与我聊天,下面是我们之间的聊天纪要:

 

牛顿你知道我是谁吗?

“您自称牛顿,但我不相信。”

 

牛顿不管你信不信,我就是牛顿,艾萨克·牛顿,牛顿定律的发现者。

“别瞎胡闹了,牛顿是300多年前的伟人,已经辞世升入天堂,不可能与我QQ聊天!”

 

牛顿你真的是落后啊,量子通讯、隐形传递你懂不懂,这个是你们人间与天堂的最新联络工具,我正是通过这种可以与幽灵沟通,可以实现“芝麻开门”的神奇技术,在与你交流的,我还可以通过量子隐形传递,从遥远的天堂瞬间来到你的面前,你信不信。。。

“我信,我信,但您最好还是不要突然出现,这样我会被吓坏的,我们还是通过量子纠缠技术在QQ上交流吧,好不好!”

 

牛顿:你知道我为什么选择你,与你交流?

“就是,我又不是天才,世界上最聪明的人,那您为什么要纠缠我呢?”

 

牛顿:听说你在中国的科学网被贬为“民科”,因为质疑量子论和相对论,我看了看你写的东西,完全是按照经典物理的思想和理论在分析思考问题,并没有什么出格的地方,应该是传承和发展经典理论,否定了根本不存在的物理学两朵乌云,解释了氢原子的电磁结构和光谱,应该是忠实的经典科学思想的捍卫者。如果你是民科,那我就是“民科王”了,所以我不得不出来正正名。

“是的,我也是这样想的,那您老会如何做呢?”

 

牛顿:我不想对你是不是民科,我是不是民科王,发表什么看法,仅对量子论和相对论涉及的科学基础和基本概念,例如:时空、参照与坐标系;对象、事件、规律与数学等,谈谈我的看法。我发现二十世纪以来,物理学主流没有整明白这些科学的基本概念及关系,将物理学引入到错误的方向,在迷雾中徘徊,导致物理学家困惑不解。物理学要走出困境,首先要正本清源,吹散迷雾才能重见光明。

“那应该如何做呢?牛顿爵士”

 

牛顿:我们首先来看看时空、参照和坐标系,这三个基本的,中学生都应该掌握的基本概念吧。关于时空,阿尔伯特·爱因斯坦已经否定了我提出的概念,先不管它是否正确,他的相对论的核心思想就是时空的相对性,运动会导致空间收缩和时间的膨胀,核心的数学公式就是洛伦兹变换。是可以通过相对性原理和光速不变原理直接推导出来的,在教科书中可以找到。对其中的物理推导,你有什么看法?

“我的看法已经以博客的形式,发表在中科网上,根据真空中光速不变假设是得不到洛伦兹变换的,时空的相对性和变换没有科学基础。”

 

牛顿你的结论是对的,我先不评价光速不变假设是不是成立,只需要在同一参照系中选择多个不同的观测点,同时观察同一物理事件的结果是否相同,就可以初步判断其正确性。因为同一参照对同一事件的规律观察结果应该是相同的,例如氢原子光谱的测量,以地球为参照系,我们在地球上的任何实验室,在相同的条件下测量到的结果都应该在实验误差范围内取得一致,并且不会随测量的时间的不同而不同,从时空的角度来考虑,同一参照系中的时空应该是同样的。我想这点大家都很容易理解。

“是的,您讲得很正确”

 

牛顿现在我们来分析时钟的快慢实验,其实非常简单,有三位观察测者(A、B和C),相对静止,站在同一直线上,B处于AC的中点,三位观察者的自身坐标系,是可以通过坐标系的平移进行变换的,因此三位观察者得到的实验数据,在数学上通过坐标系的平移操作就应该是完全相同的。运动的时钟沿ABC直线方向,在某时刻到达B观察者的正上方,也就是离B最近点,相对于A远离,相对于C接近,此时按教科书的方法,考虑光速不变,对于B点观察,此后时钟远离B点,可以得到洛伦兹变换公式,时钟变慢;对于A观察结果虽然时钟变慢,但数值与B不同,而C点观察结果,时钟是接近的运动,时钟会加快。这种差异通过坐标系的平移是不能完全消除的,这样的结果,如果是从实验物理的角度考虑,是由于观察位置不同导致的实验误差,通过光线传播的具体情况进行计算,消除差误后,三位观察者会得到同样结果的。

这本应该是实验误差问题,怎么会成为时空变换的效应了呢?我想理论物理学家必须要做实验,或者多了解实验

“就是,我也不明白,为什么现在的主流物理学家接受了这种观点,但我是不接受的。”

 

牛顿还有一种说法是,不理解同时的相对性,就没有真正理解相对论,三位观察者处于不同的位置,由于光传播速度的有限性,三者在同一时刻观察到的时钟的指针指向的位置是不同,但对于三者观察的时钟的快慢(相同时间间隙走的角度)问题是没有影响的,也就是说洛伦兹时空变换不需要考虑同时性问题。很显然,运动导致时空的变化由洛伦兹变换来描述,是完全没有科学基础的。

“牛顿先生您讲得完全正确,但如果我们不接受,他们就说我们是民科!”

 

牛顿那些人也太无聊、太无知了。如果这样的话,我就应该是民科王、民科的始祖了

“他们不敢对您这样,他们只是说您的经典理论是相对论的低速近似。”

 

牛顿此话从何说起呢,他们应该好好看看我的《原理》,我对时空基本概念的理解和描述,怎么可能会有相同之处,又怎么可能有近似关系呢。我看小爱及其相对论的信仰者应该从中学物理参照系、坐标系这些基本概念,以及实验物理的误差理论从头学起。

 

(未完待继)

 

特别提醒:以上个人观点,仅供参考。以梦境形式描述,阅读需斟酌。 

 

附:XOY参照系中,飞行时钟接近与远离B观察点时的观测光路图:

 

  XOY参照系左图为t=-t及Δt之后-t'时刻,运动时钟加快。右图为 t=t及Δt之后t'时刻,时钟变慢。很显然,对于XOY中的B观察点,在-t与t两个时刻,与上面t=0观察的结果是完全不同的,并且不符合洛仑兹变换。

  因此运动参照系之间的变换,符合洛仑兹变换的说法是不成立的。

 



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