感谢邀请,世界上根本不存在二维生物。判断二维生物的唯一标准:只有直径,而没有体积!二维是一个面,在这个面上生活的生物简称“二维生物”。二维生物只有面积而没有体积。
不错,这个问题还是有来历的。因为同学们学过物理,只是我们在研究物理运动时,彼此选择一个参考系。所谓参考系,就是我们研究物理运动时,先选择一个物体,假设他是不运动的。平时我们说一个物体是运动的,我们是把地面当做了参考系。
同一个物体,我们选择参考系不同,他运动情况不一样。这里运动情况包括运动性质,速度大小和方向。
同学们知道,物理定律存在是有定义域的。高中我们学习的牛顿力学,它的定义域就是惯性系。
惯性参照系(inertial frame of reference)
牛顿运动定律在其中有效的参考系,又称惯性坐标系,简称惯性系。如果S为一惯性系,则任何对于S作等速直线运动的参考系S'都是惯性系;而对于S作加速运动的参照系则是非惯性参考系(非惯性系)。所有惯性系都是等效(等价)的。一个参考系是不是惯性系要通过实验确定。实践表明,对于一般工程技术中的动力学问题,与地球相固结的坐标系是一个很好的近似的惯性系。但在研究大气或海洋的大范围运动或航天器空间的运行时,必须考虑地球缓慢自转的影响,这时地心坐标系(坐标原点在地心,三坐标轴指向三颗恒星)就是一个更精确的惯性系。如果研究空间探测器的行星际飞行,还需考虑地球的绕日公转,应使用日心坐标系作为惯性系。
惯性系符合的是与惯性定律描述一致但不是惯性定律的原理,即在惯性系中,不受外力时,一切物体总保持与参考系的匀速直线运动状态或相对静止状态。惯性系中的惯性指的是相对于整个惯性系而言,不同惯性系中所指惯性可能不同。例如惯性系中物体由于惯性保持相对静止状态,从另一个惯性系观察,物体作匀速直线运动。相对静止的物体仍保持原有状态。可见不同惯性系有时所指的惯性不同。惯性系中的惯性称为相对惯性,与惯性定律中惯性不同。惯性系中的惯性是相对于惯性系与其中的物体整体而言,惯性定律中惯性是物体自身的性质。
爱因斯坦的相对论是关于时空和引力的基本理论,依据研究的对象不同,分为狭义相对论和广义相对论。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性场与普遍参照系数的问题,从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。
高一同学学了参考系以后,知道我们必须把参考系数学化,于是就有了坐标系概念。
通常,我们把作为参考系的物体当做坐标原点,根据物体运动性质,我们建立数学模型是不一样的。如果只研究物体在一条直线上运动,我们通常建议一元坐标系,即数轴。,建立二元坐标系,即平米直角坐标系。如果研究空间运动,必须要三元坐标系,即空间直角坐标系。到目前为止,加一个时间轴,就构成四元坐标系。部门,四元坐标系数学家有点发懵,到目前为止依然停留在概念基础上。其实,还可以拓展成n元坐标系,本文就不叙述了。
蚂蚁是二维生物这个说法,起始于爱因斯坦的一个比喻,他为了说明蚂蚁平面运动抽象成一个二元坐标系,而不是真正认为蚂蚁就是一个二元生物。爱因斯坦说在球面爬行的一只蚂蚁,永远也不会知道球面不是平面的,意思就是说蚂蚁会认为球面是一个平面,听起来好像很有道理,但是我认为蚂蚁是能够理解圆球的,因为我们平常可以看到蚂蚁在搬运食物的时候,是会滚动球的,所以应该说蚂蚁是知道球体,知道如何滚动球的。
爱因斯坦的比喻目的有一个研究前提,是一种科学的假设,这种科学抽象往往是为了突出事物本质,而忽略一些次要对研究问题无关因素,这里被人们误以为他在说生物维数性,几乎是曲解了爱因斯坦。
大家想想看,原子都是三维物质,何况蚂蚁呢!如果感觉蚂蚁那么小,爬在地面上行走就是平面动物!那么在蚂蚁眼中,微生物比它们还小,难道微生物也是二维的吗?人类感觉自己绝对是三维的,但是在国家空间站宇航员的眼中,人类个体小的不足以观察到。在宇航员视角看来,人类是贴在地球表面的物种,于是宇航员就认为人类是二维生物?记住,是认为,因为研究问题有了一个前提,体积在物体运动中没有作业,就跟我们学过质点一样,当体积在运动过程可以忽略时,我们把整个物体当做质点。高中物理基础就是物体可以视做质点!
蚂蚁既有直径也有体积,从这一点来说,蚂蚁绝对是三维生物!
随着人们对四元坐标系研究,如果把我们现在三维坐标系图像变成四元坐标系图像,你会更诧异!
三位生物是主体
观察角度多维的。
平面运动垂直性,
二元坐标不稀奇。
数学模型挺有趣!
2018年9月5日于夷陵区吾同斋