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物理学充满着诡异,而物理学的研究者就好像驱魔师,努力的来理解这些诡异。这种诡异,从近代物理就开始了。很多人都觉得自己对物理理解的挺明白的,但是你真的和书本里教的有区别么?你确定当不同的时候,是正确的么?
牛顿第一定律就说了这个诡异。在不同的惯性参考系中,对于不受任何外力的物体的运动,我们观测到了不同的速度。但是这究竟在说什么呢?
牛顿第二定律就不是这样的。在任何的惯性参考系中,发生的事情是一样的,都是力导致了速度发生了变化。
也就是说,牛顿第二定律是一个物理的定律,与参考系无关。但是牛顿第一定律不是一个物理的定律,仅仅是一个满足观测结果的数学形式。
即使是质点,也必须要有与参考系无关的特性存在,否则物理就不存在。我们不能只是把观测的结果看成物理,这是不可以的。
在相对静止的时候,似乎什么都没有了。爱因斯坦意识到了这里边存在着本质性的漏洞,而这里边的关键是时间。即使是处于静止的时候,也在消逝时间。有一个东西,在不同的惯性参考系中,虽然位置在发生变化,时间也在消逝,但是这东西是不变的。
在惯性参考系中,能够观察到的只是速度。在不同的惯性参考系中,观察到不同的速度。但是物理的东西是,一定存在一个不与参考系有关的东西,也就是在任何惯性参考系中都不变的东西。如果只是速度,那么就是存在一个不变的速度。我们今天已经知道,这个速度就是光速。
也就是说,狭义相对论,是牛顿第一定律的必然推论。如果让牛顿第一定律有物理意义,而不只是一个惯性参考系观测到一个速度,那么就必然有一个共同的速度。这个速度是多少,当然需要测量才能给出结果。
这个事情可能让很多人意外,因为很多人都已经熟悉了牛顿第一定律,似乎想不到会出现这么个大弯。而爱因斯坦斯坦就突然领悟了这一点。
所以这导致,在不同的参考系中,位置的变化和时间的变化都是会变化的。
这个道理,对于民科来说,似乎永远都无法理解。
我们在回到瞎子摸象这个典故上。一个瞎子只能通过用手感触来理解摸到了什么,而且在这个故事中,他不能去摸全身,只能摸一部分。这才是关键。
物体存在的方式,和测量到的结果,有的时候不是完全一致的。因为我们是在宇宙中进行测量的,不能在宇宙外进行测量。
在牛顿第一定律中就是如此,所有的质点都有一个共同的速度,就是光速。但是在惯性参考系中,由于我们感受不到时间方面的变化,或者我们内化了这种变化,所以导致,我们意识不到与时间相关的速度。我们观察到的只是空间中的速度,所以每个惯性参考系,就观察到了一个不同的速度。
而这就是惯性本身带来的。
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GMT+8, 2024-12-25 12:25
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