||
你好,魔术师(下)
(1)本篇博客与魔术师没有任何关系。
(2)光是光,物质是物质。
(3)光是一种波动,当然普通物质体也有“波动”这样的运动形式;就物质体来说,在“波动”中,质点在原位附近振动,并没有实质性的位移;讨论普通物质体的机械运动时(有质点位移的那种),并没有什么必要一定要把它当做“波动”来处理;“把电磁运动和机械运动相统一”之类的“大统一理论”爱好者们,他们一定要这样做,其理由也不充分。
附:相对论有关的公式,不是线性的,通常带有平方、或者根号,例如常见的系数,
根本的原因,在于球坐标到直角坐标的变换式:
进一步地,与光的一些根本性质有关。根本性质一,真空中的光源发光时,由于真空环境的均匀性和各向同性,光波是各向散开的;通常的波动现象,大概也就是高空中、水体中的声源,与此类似;但是机械运动,比如质点从一处移动到另一处,这个质点并不碎裂和向四面八方散开;因此对光的处理放在球面坐标系中进行,把光与移动物体放在一起处理时,也才有球坐标到直角坐标的变换。根本性质二,一次发光必涉及到众数个能级跃迁,以至于跃迁所对应的振动(偏振)方向,在平均和统计概率的意义上,向四面八方并无差别;一旦有特定的偏振方向取向喜好,真空也就谈不上各向同性了。我们讨论真空的性质时,真空是“被动”的。
(4)在单纯的光传播的情形,真空中光速不变,来源于真空的“介电磁性质”,也就是:
根号下的两项分别是真空磁导率和介电常数。
真的出现这种情况的话,“狭义相对论”的很多结论应该都还是成立的吧;特别是关于“协变”的讨论和结论,因为麦克斯韦方程组本身确实是“协变”的。
(5)在单纯的物质体机械运动的情形,伽利略变换实际也就够了。当物质体在真空中运动时,比如星球的运动,真空难道也有对应的“介质量,介动量”的性质?(真空“被动”到,需要具有怎样的性质,就具有怎样性质的地步?)
(6)比较复杂的是光与物质都出现的情形。就光与物质相互作用来看,简单地说无非就是光的发射,光的吸收;往复杂点儿说,主要是发光体和吸收体(光探测器)彼此间有相对运动的情况。
光的传播比较好办,就是“波动”;物质体发光或者吸收,此时光是一份一份地进行的,从这个意义上说,“光子”这种概念上的粒子也是成立的。牛顿曾经提出过“光是微粒流”,但是两束光可以彼此穿过而不相干扰,显然并不支持“微粒说”;所谓“粒子性”,只出现在光与物质相互作用的环节,发射或者吸收,并不会出现在空间传播的环节。
(7)另一种光与物质都要考虑的情形,是对象身份不明,例如微观粒子。历来有所谓的“波粒二象性”的说法,不过注意粒子性出现在个别粒子场合,而波动性出现在一大群粒子的场合,区分开“一与多”,具体情况具体处理,不见得就是困扰。
(8)在以上第6点的讨论中,提到发光体与吸收体之间相对运动的情况,这种情况要求连续性发光。
坐标系可以建立在发光体之上,这个发光体固定在坐标系的原点;而吸收光的探测器相对做运动。这样的做法可能更好一些,因为建立了一个局部的“绝对坐标系”。
此种情况下,导出“开普勒效应”公式的,出发点依然是“相位不变量”。
(9)小结论:很多相对论有关的数学处理,或许都是奏效的(做了一些推导和验证);然而其背后的物理图像,显然需要更为小心的处理。
(10)小结论:假定真空允许“介”的最大速度为d,在相对运动含义下,定义一个动物体为A,一个静物体为B,A、B之间由真空间隔,A向B运动,穿过B,然后远离B而去。真空可“介”意味着最大速度(上限值)为d,否则物体A的平移移动在真空中不可实现(亦即,机械运动也好,光波动也好,一切运动形式,在“真空可介”的概念下统一)。
在以上约定下,如果物体A机械运动不可达到速度d,则由于速度d存在和物体之间普遍联系性,A运动的“信息”可以不大于d的速度向物体B传递;随着物体A接近B,穿越B,以及离B而去,物体B首先接收A运动信息,接收信息的“频率”高于发射频率,类似于电影快速播放;在物体A穿越B之后,B仍接收到A运动的信息,但接收信息的“频率”低于发射频率,类似于电影慢速播放。
以上过程中,“多普勒效应”是更为根本性的。
(11)容易联想到的两个“多普勒效应”的例子,是火车与超音速飞机,前者火车移动速度不超过空气中的声速,后者飞机移动速度要超过声速。在后者情形下,如果不存在光速c,则飞机飞行速度、而不是声速,更有资格充当速度的上限d,此为物体A机械运动可达速度d的情况;此情况下,在一段时延后(例如飞机已经越过观察者之后),物体B仍然接收到声音信息,仍然是“声音频率高-声音频率低”这样的过程。
(12)从“相对论多普勒效应”式看,物体A在越过物体B的瞬间(将公式中的移动速度v,分别用+c和-c替换,表示以c速度接近,达到物体B的瞬间,变为以速度c远离),有一个频率从无穷大到0的跳变。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-25 14:37
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社