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科学理论中的误区(之四):地心说 日心说 地表中心说

(2012-03-15 05:19:43)
标签:

文化

观念变革

物理学创新

自然运动

杂谈

简介:恩格斯在《自然辩证法》中写道——

“这种绝对的认识有一个重大的障碍。正如可认识的物质的无限性,是由纯粹有限的东西所组成一样,绝对地进行认识的思维的无限性,是由无限多的有限的人脑所组成的,而人脑是一个挨一个地和一个跟一个地从事这种无限的认识,常做实践上的和理论上的蠢事,从歪曲的、片面的、错误的前提出发,循着错误的、弯曲的、不可靠的途径行进,往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理(普利斯特利)”。

巴里·派克在《爱因斯坦的梦》一书最后指出——

“将会有一位新的爱因斯坦降临,把所有这一切弄到一起……过去的情况似乎是这样的:巨大的跨步常常是由单个个人作出的(如爱因斯坦这样的人)。说不定,未来很可能又是这种情况。重要的是,要有能力以一种新的方式考察旧的观念。正如有人说过的:“你需要一些古怪的念头——古怪得足以发挥作用”。新的爱因斯坦肯定需要一些新的古怪的念头”。

近400年的物理学大厦,确实是在“一个挨一个地和一个跟一个地从事这种无限的认识”过程中,将一个个发现“堆积”起来的建筑,出现“真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”并不稀奇;尤其是经典运动学,对于运动和静止究竟哪一个是绝对的、哪一个是相对的问题,一直可以追溯到两千年前的亚里士多德,从“歪曲的、片面的、错误的前提出发”的机会确实是太多了;从而导致“循着错误的、弯曲的、不可靠的途径行进”的可能性自然也就随处皆是。

现在千真万确到了应该“把所有这一切弄到一起”、“重要的是,要有能力以一种新的方式考察旧的观念”的时候。

笔者认为能够“拯救科学”的,必然是5000年一脉传承地坚持整体有机、和谐互补观念的中国传统文化。

理由是——“把所有这一切弄到一起”是西方文化的弱项,而正是中华传统文化的强势;“一个挨一个地和一个跟一个地”进行“分隔”,则是西方文化的优势。近代物理学之所以会在西方创生、发展,正是西方文化对客观存在“一个挨一个地和一个跟一个地”“分隔”下去之优越性的充分显现。

 

 

科学理论中的误区(之

地心说 日心说 地表中心说

 

 

摘要:亚里士多德说:“物体的自然状态是静止的,并且只在受到力或冲击作用时才运动”;“特别是他以为地球是静止的”,这种观念被称为地心说,其哲学观被表述为:静止是绝对的,运动是相对的

就是这种观念正好为“上帝创世”说提供了理论依据。

哥白尼的日心说理论明确指出:地球不但有公转还有自转,所谓的“优越的静止状态”根本就不存在;这种哲学观被表述为:运动是绝对的,静止是相对的。然而,牛顿力学为了描述“运动”,却又不得不选取一个静止物体为参照物,从而就又倒退回了亚里士多德那运动是相对的哲学基础上去;于是就出现了牛顿宣称“我们必得承认有一个上帝”的谎言,致使牛顿学说中所谓的规律,其原动力都必须是外加的

相对论已经完成了对经典的超越,而学者们却没有能够实现对经验的超越,这就是当前理论界所出现诸多困惑和悖论的总根源。实际上只需要放到物质~空间系统论的框架内,严格区分实体概念和属性概念,严格区分自然运动和非自然运动,未来科学的面前,就很容易展现出“柳暗花明又一村”的全新境界。

关键词:地心说,日心说,地表中心说,自然运动,直线不直,水平不平

 

无论任何一种理论,在每个重要的基本概念背后,都有一种特定的观念在支撑着;而每一种观念又都和“实用性”直接相关。

但是,随着人类对自然现象理解的逐渐深入,观念总是要改变的;而在观念发生了重大变革之后,往往仍然在使用旧有的概念,却不去深究这些概念的内涵和外延究竟发生了哪些变化。比如静止运动这对概念,都会认为简直是三岁孩童都知道代表什么意思的、再平常不过的问题。实际上笔者的新发现基本上都是从剖析旧概念入手而获得的。

亚里士多德说:“物体的自然状态是静止的,并且只在受到力或冲击作用时才运动”;“特别是他以为地球是静止的”(霍金语)。

这种观念被表述为:静止是绝对的,运动是相对的;然而人们所看到的日、月、星辰却都在运动,于是就产生了关于“第一推动”的问题—— 就是这种观念正好为“上帝创世”说提供了理论依据,托勒密的地心说就建立在这种基础上。

哥白尼的日心说理论明确指出:地球不但有公转还有自转,所谓的“优越的静止状态”根本就不存在。这种观念就被表述为:运动是绝对的,静止是相对的——为了确立这种新观念,哥白尼直到撒手人寰都不敢发表自己写的《天体运行论》;而布鲁诺也因为传播这种观念被教廷活活烧死。

然而,要想定量解决现实生活中与运动相关的“实用”问题,不先假定一个静止的物体为参照却没有办法描述。

牛顿力学成功的秘诀就在于,它建立了一个以地球表面为静止原点的坐标系,对解决现实生活中的问题非常实用——虽说该理论出现在哥白尼之后,却依旧是建立在地心说的基础之上,并没有对亚里士多德的观念有丝毫超越。因为这种理论所描述的运动都依然是相对的

我们说牛顿力学体系所描述的都是非自然运动,就因为它根本就没有达到日心说的境界,依旧是建立在把静止作为参考系坐标原点的基础上,并且把静止坐标系的原点定在地球的表面,不妨可以称其为地表中心说

实际上这种观念跟地心说并不存在多少差异,迄今为止哲学家和科学家都还没有人关注过这个问题。

可以肯定牛顿力学体系,是只能适用于解决生活在地球表面上的人类现实生活中遇到的具体问题的实用性知识;如果你没有忘记地球还有公转、太阳也并非静止不动,就不难悟出要描述物体在宇宙大自然范围内做自然运动的规律,是根本就不能以牛顿的学说为典范的。

宇航理论跟牛顿学说的本质差异在于,该理论所选取的静止坐标系的原点是“地心”而不是“地面”,所有航天器的轨道半径R,均为它离地面的高度H与地球半径R0之和,记为R= R0+H,即可以作为最有力的佐证。

围绕这个问题还存在一个误区:

人们在讲到引力定律的意义时,都会说计算卫星速度的基本公式V2=gR 由引力定律导出,正是这个定律为宇航事业的发展提供了理论依据。

实际情况则是:惠更斯早就为我们提供了一个决定物体在自由空间中做圆运动的公式:T=2π科学理论中的误区(之四):地心说 <wbr>日心说 <wbr>地表中心说

我们只需要将这个公式进行适当的数学变形,即可以得到

V~2 =gR.

计算卫星轨道速度的公式,可以直接从圆运动公式导出,跟所谓的引力定律不存在任何关系,上述说法是由于人们总是迷信权威派生出的错觉。

更进一步深入剖析时还可以发现,就连牛顿推导引力定律的第一假设,也是在变形的圆运动公式两边同乘以m而得到的——根源就在于以往人们都不清楚空间物质是并存的两类基本存在,不懂得使用L、T表述的“数学图像”所揭示的,是存在于空间中决定质点自然运动轨迹的真正的自然规律

传统认为牛顿力学体系建立在日心说基础之上,毫无疑问是错的!

而今我们已经计算出,惯性定律适用的平坦空间,仅存在于距地面2×10~7m之外的地方,而引力定律只适用于距地心6.6×10~6m之内的范围——由牛顿创立的两个最基本定律:牛顿第一定律和引力定律,根本就不能同时成立!

 

在一百多年的时间里,人们都总是对狭义相对论带来的新观念,提出这样那样的质疑和责难,就因为他们毫无理由地把这种新理论放到所谓“惯性系”的框架中去考察——实际上狭义相对论所描述的根本就不是惯性系运动。

试举一例来证明之:科学家们无一例外的都承认,高速运动的尺子变短(简称动尺变短),却没有一个人能讲清其物理学机制。

实际上就是牛顿第一定律在我们头脑中留下的“常识性空白”在作祟。

要回答“动尺变短”的真实涵义,首先就必须从关于直尺的定义谈起。

对运动学而言,精确测定位移的长短是至关重要的;于是就在1791年的巴黎立法会上确定,将通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一定为长度单位,名之曰,作为物理学量纲式中的三个主单位之一沿用至今。

实际上这个定义本身中就包含着一种谬误:

地球的子午线构成一个封闭的,而我们使用的量度工具却叫直尺;如果用这样定义的米尺真的去量度过巴黎的地球子午线,所得到的就只能是一个由四千万条等边构成的圆内接多边形,而绝对不可能得到一个圆——米尺定义本身中就存在一个弧与弦不等的误差!

在经典运动学中,那些沿地平线运动的物体,就被称为直线运动,并且将直角坐标系的水平轴看做跟地平线重合故而可以肯定:在经典运动学的理论中,本来就包含着“水平不平直线不直”两个“常识性空白”。

当我们把这种规定应用于解决现实生活中的运动学问题时,确实具有很好的实用性;但是,如果把这种理论应用于解决真实的自然运动时,由于上述两种误差的积累,就必然会使其失去真理性

由于经典运动学描述的都是低速运动,每秒通过的距离最多不过十几、几十米,弧长和弦长相差的值都极其微小,将视之为看待是不会出现差异的。

但是当物体在高速运动时,当今在航天实践中通常使用到每秒8~10千米、或者还要大些,即使是沿“地平线”(?)运动的磁悬浮列车,速度也达到每秒数百米,弧长和弦长的差异可就相当可观了。

假设蜗牛的速度V1=1mm/s,磁悬浮列车的速度V2=100m/s,即V2/ V1=10~5。当二者沿地平线运动n小时后,按照经典运动学可知,二者的位移之比S2/ S1就同样是10~5。可是用直尺实际度量的结果却是S2/ S1>10~5!

而且是n越大,差值就越大——其实质则是地平线本来是,而经典运动学定义的位移却是,差值变大是因为孤不等于弦的误差之累积,其直观效应则是米尺变短了。

另外,依据日心说自然界根本不存在静止的物体,即使是发射卫星时刚离开发射架的火箭,留在空间中的轨迹也都不是直线,因为地球亦在转动。

相对于地球人来说,将球心视为静止坐标系原点的相对论所描述的,基本上属于自然运动的范畴;而应用牛顿第一定律所描述的,均属于非自然运动的范畴——传统将二者混为一谈,是导致产生诸多困惑的总根源。

   哥白尼的学说以日心说取代了亚里士多德的地心说,是人类对自然认知历史上的一大进步;牛顿力学创立于哥白尼之后,传统都认为他坚持了哥白尼的日心说,其实是一个大错误——由牛顿力学发展而来的经典运动学,实际上是建立在地表中心说基础上的理论,跟地心说并没有多大差异。

当然,这不能怨牛顿却是“铁定”的!试想:

你要精确定量地描述“运动”,不选取一个静止物体作为“参照物”可能吗?这个“静物”不选取对自己绝对静止行吗?于是,相对于地球表面静止的物体,肯定就应该作为首选了。

这种选择对于处理现实生活中的问题,确实具有非常好的实用性;但是,如今人类却要离开地球、进入太空去活动,“静”坐标的原点还能选取地表吗?牛顿的学说并不具有真理性的实质暴露出来了,航天技术所选取“静”坐标的原点,已经悄无声息地移到了地心,从而消去了包含在经典物理学“静”坐标原点中的、一种被我们完全忘却了的自然运动—— 即地球的自转,向真理性实实在在地逼进了一步!

然而,那些不明“底里”的学者们,却抱残守缺地不肯放弃经典的、以地表中心说为基础的牛顿学说,把实用性当成真理性去质疑、反对相对论,也就只能被说成是一种在哲学层面上的“无知”罢了。

“哥白尼在这一时期的开端给神学写了挑战书,牛顿却以关于神的第一次推动的假设结束了这个时期”。恩格斯这句话所说的事实,就产生于西方哲学指导认知的起点,从地心说日心说、再倒退到地表中心说的原因。

 

 

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