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高中《物理》改革之我见(下)

(2012-05-09 06:09:39)
标签:

文化

观念变革

物理学创新

新的中国的体系

杂谈

 

       

简介:要想革除掉传统物理学理论中存在的弊端,首先就必须接受中华传统文化中阴(指隐性存在)阳(指显性存在)两系统结构论的自然观;进而确立物质、空间是哲学概念,量纲式中的M、L、T是用于度量物理客体之“质”及其物理事件的广延性和持续性的属性概念,以消除“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的困惑。其二、从区分自然运动和非自然运动切入,把物体自然存在的状态分为“空中的”和“地上的”两种,就很容易接受经典运动学和相对论各有各自适用的范围,围绕所谓的相对论存在一个世纪的诸多困惑,就能够自然而然地消除殆尽。

“地上的”物体运动,离不开“用人力……的必要性”,属于经验的范畴,可以称之为直观真理;“空中的”物体运动,全都是“用L、T的函数表述的空间结构”、诸如g、a等,作用于M的载体而产生的可观察效应,其中的g、a均是“第一推动者”,而M的载体只不过是被动的受力者而已。

广义相对论带来的“用L、T的函数表述的空间结构”成为“动力学的量”,即是超经验、反传统的理性知识,可以称之为客观真理——要害在于必须承认自然界是由用M计量的物质和用L、T计量的空间构成的整体、有机系统。

回首瞻观经典运动学,并不难发现从18世纪开始已经实现了对牛顿力学的超越,现在解决运动学问题,实际上只需要使用两个定理、两个守恒律就完全可以了,根本就不需要再用牛顿定律。

两个守恒律属于客观真理的范畴,两个定理则是人为地对“系统”增添动量或动能,属于直观真理的范畴——从牛顿力学发展而来的,就只有这两个定理而已

最后,极其简要地介绍了一点《中华科学物理宇宙图像》中与此直接相关的知识,对物理学整体结构的改革方向,披露了一点点端倪。

 

 

高中《物理》改革之我见(下)

 

附——

 

依据《中华科学物理宇宙图像》对自然界三种能量、三大领域的划分,只需要承认经典物理学是对地球人非常实用的、描述非自然运动的封闭的地球物理学,而现代物理学理论是关于离开地球、以空间为背景描述自然运动和自然变化的开放的宇宙物理学——前者由于非常实用属于直观真理的范畴,后者揭示了真正的自然规律,属于客观真理的范畴。

建立在直观真理客观真理之分的基础上,就又可以得出如下八个推论:

推论一:狭义相对论是适用于物理宇宙图像中右边那条斜线的理论。

由之揭示出当W(即物体)在空间中运动时,属于“直观真理”范畴的欧氏几何学和伽利略T-L变换均不再适用;应该依据非欧几何学和洛仑兹T-L变换去表述宇宙中所有W在空间中的自然运动,属于“客观真理”的范畴。

推论二:广义相对论和经典运动学所描述的均属于宇宙图像中左边那条斜线所涉及内容的理论。广义相对论是以动量、能量变化为着眼点、表述宇观范围内自然运动规律的“客观真理”;经典运动学是仅适用于描述宏观范围内W在地面上运动规律的理论,其中既有“直观真理”,又有“客观真理”,传统将其混为一谈是诸多困惑和悖论产生的总根源。

推论三:牛顿力学是将开普勒、伽利略、惠更斯等人总结出的、存在于空间中的自然规律,以“”为最基本概念,引入宏观领域、解决现实生活中的运动现象最成功的典范;但是所描述的基本上都不是自然运动。

牛顿的学说只属于“直观真理”的范畴——因为该理论总离不开“用人力同天然的吸引做斗争的必要性”(恩格斯语)。

推论四:经典运动学是以牛顿力学为基础发展起来的理论,最终却对牛顿学说实现了的超越:首先是以动量、能量概念,悄无声息地取代了“力”的概念体系;其二是发展出动量定理、动能定理和动量守恒、机械能守恒四大定律,完成了对牛顿力学定律的超越;其三是将牛顿力学仅属于“直观真理”,发展到“直观真理”和“客观真理”并存。

推论五:经典运动学中属于“客观真理”的动量守恒、机械能守恒两大定律,属于“直观真理”的动量定理、动能定理,其中的三个都可以采用牛顿的方法、直接从伽利略的自由落体公式导出,另一个由惠更斯独自创立,全部跟牛顿力学没有任何关系——问题的关键就在于,必须确立动量和能量皆为由空间(用L、T计量)和物质(用M计量)共轭决定之物理量的新观念;仅此一念之差,就可以与广义相对论完全融合在一起,彻底取代“力的概念体系”,以完成两百年前拉格朗日和哈密顿所开创的物理学新途径。

推论六:惠更斯的圆运动公式,早已预示了人类离开地球表面、进入太空飞行是可能的;广义相对论所描述的W在闵氏空间中做自然运动的规律,只不过是使其更精细、更精密、更精确化了而已。

这个圆运动公式所描述的是W在空间中做在轨运行的规律,而动量守恒定律所表述的,则是W在空间中“变轨”时的规律—— 惠更斯已经总结出实现太空飞行的两个非常必要的规律,但是由于当时都把牛顿视为近代物理学“鼻祖”的原因,学界没有正确对待这两个定律罢了。

推论七:“引力”理论所需要的三维弯曲空间、广义相对论所描绘的渐近闵氏空间和宇宙学所揭示的渐近平坦空间,在宇宙中本来就是共存的。

航天实践积累的数据和庞加莱猜想被完全证明,让我们可以粗略地计算出这三种空间距地球中心的距离;从而更坚定了所有自然运动均为空间自然场强度g作用于M,使W沿着空间中既定轨道运行的信念。

推论八:牛顿所谓的引力,只不过是由于质量M在三维弯曲空间中受到g的作用、使W向三维圆球中心聚集的直观效应而已,关于“质量对质量吸引”、“质量产生引力场”的说法均属于臆想的产物。

航天实践告诉我们,所谓“引力作用可达无穷远”的说法,同样不能成立;以包裹地球的三维空间圆球为例,很容易就可以算出,在距地面200km之外的地方,空间自然场强度g的方向已经不再指向球心,所谓的地球引力场早已不复存在。

严格地讲,牛顿第一定律(即惯性定律)根本就不能适用于人类生活的三维弯曲空间——具有很好实用性的牛顿学说,仅只是一种“直观真理”,不应该以它为据去批评和指责现代物理学所揭示的“客观真理”。

 

《中华科学物理宇宙图像》从解秘“时间时钟”的正确关系切入,通过对六个最基本概念的严格界定,在400年物理实践所取得重要成果的基础上,勾勒出了一个两系统结构论的物理宇宙图像,仅用一页纸、四个图标、十来个概念、六七条线,就将物理学的基本内容囊括殆尽,并且提出八个重要的推论——本来异常庞杂的物理学理论体系,一下子就变得条分缕析、非常简单明晰,原来的诸多悖论和困惑,顷刻间就烟消云散了。 

 

 

高中《物理》改革之我见(下)

 

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