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关于我

刘帮海 1963年出生于广西灵川县海洋乡。年青时代沉迷物理,惊叹现代物理的一些结论不可思议,84年立志要在物理科学中有所作为,并坚信能够取得成功。思考十四年后闪现出一个奇妙的念头,由此一发不可收:发现《动态的光子结构》 、《磁层原子结构》、《磁层分子结构》、《磁场起源新解》、《电磁波的产生和被吸收的物理过程》……上百篇论文组成了自成体系的《物理新理论》。

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2011年11月29日  

2011-11-29 18:09:36|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                光速及牛顿力学参考系的终极解释                                

                                                           刘帮海

 

  以下是由东北工学院出版社出版的王燕生先生编写的《大学物理问题讨论集》中关于惯性参照系的讨论:

关于惯性参照系,国内出版的一些物理书上差不多都是这样叙述的:牛顿运动定律

适用的参照系称为惯性参照系。显然这种定义无论从逻辑上,还是从物理实质上,都是值得商榷的。

 首先,从逻辑上说,这样定义相当于什么也没说,因为任何一个定律,都在一定的条件范围内适用。上述关于惯性参照系的说法相当于说,适合某定律的条件范围,就是这个定律适用的条件范围,从形式逻辑上说,是犯了循环定义的错误。

 其次,从物理实质上说,这把牛顿定律变成了惯性参照系的定义。我们知道,牛顿运动定律是自然界最基本的规律之一,它独立于我们的意识之外,不是某种参照系的定义。否则我们可以把物体的机械运动,说成遵从任何形式的规律,比如说,物体不受力时,以加速度g运动,受力后遵从

  F = m ( a + g )

的规律,然后再找出适合这种运动规律的参照系,这是完全可以做到的。如果这样,自然界还有什么规律可言,人们不是可以随便臆造定律了吗?

  也有人对此有过讨论,似乎认为这种循环定义是不可避免的。其实不然,由于牛顿运动定律是自然界物质运动的客观规律,它在一定条件下成立,这些条件必须

独立于这些规律之外存在,因此我们必然能够找到独立于牛顿定律的惯性参照系的定义,也就是说,我们不是用牛顿定律去找惯性参照系。

  实际上,我们发现,地面作参照系时,物体运动就已十分符合牛顿运动定律了,但地球有自传,还有绕太阳的公转,这都使得地面这个参照系有加速度,如果去掉

这样的因素,地面就是一个很好的惯性参照系了,因此,惯性参照系的正确定义应该是这样的:

    “一个远离其他一切物体,而且没有自传的物体是惯性参照系,一切相对于该物体做匀速直线运动的参照系也是惯性参照系。牛顿定律就是在这样的参照系中成立的。”

     需要说明的是,这里“远离”的“远”字严格含义应该是“无限远”。但是真要是无限远,我们又无法确定它的存在。所以实际上,我们可以把它理解为“相当

远”。至于是否有自传,用其他相当远的物体也可以判断,这样,惯性参照系就独

立于牛顿运动定律而事先被确定,牛顿运动定律才名符其实地成为定律。

 

以上观点代表了学术界的一个观点,无论怎么说,王先生的观点与学术界其它的观点相比已大大地前进了一步。对这个问题,笔者不可思议的是,牛顿力学已存在了几百年,研究它的学者无以数计,为何在这个简单的问题上还存在着如此的争议。

 用新理论的思维去看这个问题,您就会明白,整个物理学界还没有看透这个问题的本质。对“牛顿定律适用的参照系称为惯性参照系”这种说法,王先生已把它评论到位了,但王先生定义的参照系同样存在着一个问题,那就是一个物体发生的力的作用与一个远离它的物体有什么关联?如果有这种关联,其作用又如何传递?

 之所以有这个问题,是因为现有的物理学没有将这个问题的主观性和客观性区分开来。

在牛顿力学中, F = m a已经明确地表示了物体的受力与物体产生的加速度的对应关系,与其他的物体无关,也与参照系无关。

 在  F = m a  中的F 与 a 是共生共灭的关系,对于质量为m的物体来说,有力的作用该物体就会有加速的运

动形式。作用力消失了物体的加速度也就没有了。反之也成立。力F的大小与加速度a的大小的对应关系式为 F = m a  ,它们的方向相同。

物体在受到几个力的作用时,它们的共同作用可用矢量法进行计算,其产生的效果也可用矢量法进行计算。

  如此看来,在客观上,牛顿力学没有参照系,也不需要参照系。

  为了观测物体的运动我们需要得到一些参数,我们必须要选择参照系。注意了:选择参照系是我们的主观行为和主观需要,与物体的作用力和加速度没有关系,但根据主观上的需要而选择的参照系,只要它符合数据精度的要求都是可行的,也是不得已和不得不为之的事。

  参照系的选择可决定公式F = m a 的对应的精确度,如以地面为参照系,物体在

地面的运动就比较符合牛顿定律,但对观测人造卫星的运动而言,地面是不能作参照系的。还有的参照系使得 F = m a 完全不成立,如以一个饶圈旋转的点作参照系时,就有这种情况出现。无论我们选择何种参照系,在选择的这个参照系中观测  F = m a 是否成立,都与该物体的受力和该物体产生的加速度无关。如我们在车上和电梯上感觉到的惯性,其他人可在其他很多参照系上观测这种惯性可得到不同的观测结果,但这些结果与您在车上的感受没有关系。可以这样说,如果物体有感知的话,它会感觉得到F = m a 的关系的。

 由此可说明:

  一、惯性没有参照系,也不需要参照系;

  二、选择惯性参照系是人们的主观需要;

  三、主观上对惯性参照系的选择决定了运用牛顿定律得到结果的精度和正确与否。

 区分这个问题对物理学十分重要,特别是在天文学的研究中更为突出。正确理解这个问题以及正确应用新理论中电磁波的特性,我们就会得到天体运动的正确结果。

  在现代物理中,混淆主观与客观的问题也普遍地存在。这些问题在新理论中都会得到很好地解决。

    如光速参照系, 现代物理理论认为光速不变,即光速相对于任何参照系它的速度都等于c ,而<<物理新理论>>则明确地指出:光速是光子中电场和磁场相互转变传播的速度,即光速可以用光子自身作参照系得出,与其它任何参照系无关!

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