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无论是谁,只要翻开任何一本光学 声学电磁场论,里面都会讲解自然界中的匀速直线运动现象。不禁要问:为何自然界中会存在这种匀速的直线运动呢?
空气和不可常压就可压缩的水银或水不同,它是可常压压缩的流体之一。我们看到很多昆虫(蛾子即彩色和非彩色的蝴蝶的统称,以及蜜蜂,苍蝇,等等)在空中飞舞,它们不说话,使用各种不同的舞姿“对话”彼此进行交换信息。
而我们人类不同,则是习惯用祖先发明的语言来彼此交流信息。这种交谈的声音,虽然很小,空气又很容易被人说话声的声压所压缩,使得我们可以很方便地进行这种近距离的交谈。而这种人的声音的传播就是匀速直线运动。
为啥星光就可以传播极其遥远的距离?为啥我们说话的声音不能像星光一样传播到几乎就是无限远的地方呢?比如说,地球大气层不是圆球面状的吗?我们脚下地球的对面的美国总统奥巴马现在此刻所说的话,几经地面到大气层之间来回反射数万公里,情同地震声波一样,我们也应该貌似可以听见呀?
声波的传递需要借助于大气中的分子的压缩。假如现实中的地球大气中的分子的压缩是完全弹性的压缩,那么我们便能清晰地听到脚下地球的对面的美国总统奥巴马现在此刻所说的话。事实上,我们没有人此刻能够没听到脚下地球的对面的美国总统奥巴马现在可能正和老婆说私房话(呵呵,此刻,美国是深夜啊),从而证实了现实中的地球大气中的分子的压缩并不是完全弹性的压缩。
正是由于分子的压缩并不是完全弹性的压缩,就像我们平日里看到的机械弹簧,当你压缩一下它,然后松开手,它会自动上下继续振动,过了一阵时间,这个弹簧才恢复了原有的长度。事实上,我们说过的话,几乎就是瞬间内消失,以至于让我们都来不及重复听到刚说过的这句话的第一个单词的音节!大气这个弹簧的弹性很大,我们人说话所发出来的声力,几乎没有办法将它拉开很大!所谓的“话音刚落”,即开始发声说话的时刻,到话音消失的时刻,这段时间就叫做“可听声时段”——在物理学上的术语叫做“弛豫时间”。也就是大气中分子的被我们说话所发出来的声力振动的时间长短——即空气弹簧的来回往返压缩的振动时间。
如果“空气弹簧”是完全弹性的,那么,这个“弛豫时间”的长度就是无限大。呵呵,我们不但可以在此刻听到奥巴马和老婆亲切的私房话,我们自己说的一句话,每当绕过一个地球之后,就还能重复听一次。
也许,一般人压根从来就没有思考过,仅仅是我们说出了一句话,就立刻改变了我们周围大气中的分子的振动动量和振动能,分子的热流动量和热能,分子的电磁动量和电磁能。即仅仅是我们说出了一句话,就能使得我们附近大气的温度发生了可以被测量出的变化!
我们说出了一句话,就立刻使得“空气弹簧”来回震荡,这种振动力学和牛顿匀加速直线动力学非常不同!匀加速直线动力学的几何学是一种非欧几何学——即伽利略几何学。
说话这种振动力学是一种人人都耳熟能详的几何学——即欧几里德几何学!我们说话的声速在标准状态下,大约平均331.45米/秒。有人说是每秒340米需要指出大气的状态。声速是一个固定的物理常数——即“声速不变原理”。不论是说话的声力,还是鞭炮的爆炸力,以及其它任何形式的作用力,打击标准状态下的干燥空气所激发出来的声速的大小,一律相等!
仅仅是浅浅地研究我们说话声的运动规律,即可让我们发明出“声振动力学”和“欧几里德几何学”;“声波动力学”和“闵科夫斯基几何学”;以及“分子运动论(即热力学)”和“辛几何学”。
仅仅是浅浅推广一下我们说话声的运动规律,即可让我们发明出振动力学和欧几里德几何学;波动力学和闵科夫斯基几何学;以及分子运动论(即热力学)和辛几何学。
物理学家和数学家不同,他们习惯于从物理几何学推导出数学几何学:
1.由振动空间几何学(振动力学)给出了欧几里德空间几何学;
2.由波动空间几何学(波动力学)给出了闵科夫斯基空间几何学;
3.由分子运动空间几何学(热力学)给出了辛空间几何学。
但是反命题不成立!即数学家不能从数学几何学推导出物理几何学,从而变成物理学家。即他们不能
1.从欧几里德空间几何学演绎出振动空间几何学(振动力学)
2.从闵科夫斯基空间几何学演绎出波动空间几何学(波动力学)
3.从辛空间几何学演绎出分子运动空间几何学(热力学)
这就意味着,任何人即使再怎么学好和精通数学几何学,也不会成长为一个物理学家。
上面所给出简单例子,表明了学习和研究自然界的机会,就在我们的每一个人的身边。通过研究我们说话的声音的运动规律,就能直接得到“声振动力学”和“欧几里德几何学”;“声波动力学”和“闵科夫斯基几何学”;以及“分子运动论(即热力学)”和“辛几何学”。
此外,还能使得我们有能力去纠正先辈的一些错误。
其实,任何一个学科的小问题,只要当你认真对待,深入研究下去,全面系统展开的话,它都会演变成了一个令人瞩目的大课题。这就是所谓的“蝴蝶效应”的又一个很好的案例。因此,研究小问题,使之成长为人人瞩目的大课题——并不是那些职业学者的专利,它属于我们身边的每一个人。
古往今来,中外那些绝大多数的民间学者,或者说是民间执着者,民间爱好者,他们和这些专业知库超越了同时代的职业学者的少数民间学者来比较,则是两个具有天壤之别的社会自由群体。
这些民间执着者,民间爱好者的专业知库不仅没有超越同时代的职业学者,相反他们的专业知库远远小于同时代的职业学者的专业知库,有些甚至就没有多少专业知库,他们的知库的总量就是属于大众教育的科普知库档次,有的是小学知库——即扫盲性的科普知库,有的是初中知库——即初级科普知库,有的是高中知库——即中级科普知库,有的是大学本科知库——即高级科普知库。
这四种类型构成了古往今来中外那些绝大多数的民间学者——即民间执着者和民间爱好者。
如果不是各种特殊的原因,绝大多数具备初级专业知库的硕士研究生,具备中级专业知库的博士研究生和博士后研究生,具备高级专业知库的大学教授和研究院的研究员,都不会自愿放弃所学,改学其他。所以,民间学者也要仔细地分为3、6、9等,不可以含糊地,一言蔽之。
中外各个大学为了培养日后的综合性人才,跨领域培训,通常都是在初级专业知库的层次展开——即跨原本科所学高级科普知库去招收硕士研究生,为打造多才多艺的、未来的P.H.D教授,储备接班人。
在数学和科学的历史上,有少数民间学者,都先后成了划时代的伟大楷模。比如,学法律半途辍学的笛卡尔,啤酒制造商焦耳,裁缝世家的傅立叶,电话公司的技术员亥维赛,中学数学教师魏尔斯塔拉斯,专利局的文员爱因斯坦,历史系研究生还没有毕业的德布罗意等等。
伽利略更是前无古人,后无来者地创建了近代科学的雏形和规则。即使如此,伽利略也完全通晓古代科学——对古希腊的几何学,托勒密天文学,物理学,力学,流体力学,动物力学,光学,等等先辈的知识体系充分占有。
所以,普通人怎样成长为一位超越职业科学家的民间学者呢?呵呵,想必读者已经有了一个明确的答案了!
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