加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

洛伦兹变换与光速不变

(2019-07-30 23:54:53)
标签:

杂谈

那个洛伦兹变换是个数学游戏呢,还是个物理学模型啊?如果是后者,如何从物理学的角度来理解那个数学公式呢?我怎么感觉洛伦兹变换就是个数学游戏呀?我感觉那个洛伦兹变换就是为了满足光速不能叠加的一个算是猜想呢,还是事实呢,我也不知道,总之就是为了满足这么一件事,给两个速度相加以后的和(v1+v2)填加了一个用函数表示“单位”(1+v1v2/c²)。

这个游戏是这样的:我说,你可以随便弄出两个速度(不大于光速)之和,但只要允许我给这个和加一个“单位”,那么我就能保证你得出的和在这个单位之下,永远不会超过光速。你说,不信。于是游戏就可以开始了。

你提出一个v1加v2的和,我就用“1+v1×v2/c²”之和的倒数作为你那个和的单位,即:给你的“v1+v2”添上一个分母“1+v1×v2/c²”,使所得到分数的值恒定小于等于c。

这个游戏成功的演示了光速度叠加后也不会超过光速的假设。其实这个假设是不是真的,做个实验就可以了。

洛伦兹变换与光速不变

(如图)在时速300公里的高铁车厢里,向前击出一个时速120公里的网球,在铁路的路基上测量一下这个网球的速度,如果它的速度是419.9998,就能够验证那个数学游戏正好反应的就是物理的现实。否则那就是一个单纯的数学游戏,与物理学没有任何关系。即便高铁上的网球实验与那个数学游戏完全是吻合的,我们也不能说那个洛伦兹变换就是科学的,我们只能说洛伦兹变换与物理学是吻合的。除非我们完成了以下工作,即:用物理的概念来解释洛伦兹变换的数学含义,如,“1”是物理学中的什么意思?“v1v2”在物理学中又是什么意思?等等。只有这些工作都做完了之后,我们才能够认为,洛伦兹变换就像“一个苹果加上一个苹果等于两个苹果”那样,是具有明确物理含义的科学。

根据那个数学游戏的规则,两个1/2光速的叠加,其速度是24万公里每秒。一个1/3,另一个2/3光速的叠加,其速度是24.55公里每秒。并且这两个速度之间越不平衡,其叠加速就越大,直至一个接近于零,另一个接近于光速,此时,叠加速度将接近于光速。两个速度越是平衡的时候,就像上面都是1/2光速的时候,其叠加的速度最小。

v1+v2=(v1+v2)/((c²+v1v2)/c²)

洛伦兹变换也可以写成这个样子。这里边已经没有了“1”,也就不用解释“1”的物理含义了。

我想,洛伦兹实验的结果很可能与我们理解的恰恰相反。就是说那个实验很有可能应该得出“光速可变”的结论,而非“光速不变”。我发现,要想说清这个事情很难。因为它涉及相对性的问题,在你说任何一件事情的时候,都要仔细的把他的相对一面表达清楚。那么单单把这个论述的框架建立起来,就需要一些仔细的规划,为此可能需要多次的修改才行。

洛伦兹变换是为了反映光速不变这一猜想而提出的一个创造性的数学方法,并非为了论证光速不变这一物理事实而提出的数学模型。

相对论就是矛盾论,矛盾论应该属于辩证法的范畴。而辩证法呢,据我所知,在哲学界的口碑并不好。在哲学界(我指的不是中国的哲学界),除了辩证法之外,口碑不好的还有唯物论。这样你就可以想象出辩证唯物主义在哲学界的地位有多低了。马克思主义哲学在中国的哲学界地位很高,但在世界的哲学中,几乎没有任何地位。除了马列主义的哲学书籍之外,任何一本经典的哲学著作中,很少有谈及辩证唯物主义的。在介绍古希腊哲学早期思想时会提及古典唯物主义。没有所谓“近代唯物主义”的说法,与此相近的当属马克思主义的辩证唯物主义。刚才我说了,辩证唯物主义在哲学界的地位不是很高。从某种意义上来讲,不是马克思主义救了中国,是中国救了马克思主义。

哲学这个玩意儿本身就不是科学。并且呢,宗教本身就属于哲学的范畴。所以呢,用宗教的方法来理解哲学,一点错都没有。反而用科学的方法来理解哲学则是行不通的了。哲学的本意就是说,你对问题是怎么认识的?你想用什么方法来应对这些问题?这类问题不是科学能解决的事,科学也解决不了应该由哲学来解决的问题。没有科学的世界观方法论,只有哲学的世界观和方法论。我还没听说过哪种世界观或哪个方法论是科学的。世界观和方法论属于哲学范畴,而哲学不是科学。所以不存在什么科学的世界观,也不存在什么最科学的方法论问题。如果你非要说的话,勉强可以这样说:有些世界观或方法论可以产生科学;有些世界观或方法论可以产生伪科学。至于这样的世界观和方法论那样的世界观和方法论,它们本身不存在科不科学的问题。因为它本身就是哲学,是产生科学或伪科学的东西,这便注定了不应该用是否科学来评价它。除了刚才我说的,它本身就不成立之外。还有一个问题,就是你把哲学上的“辩证唯物主义”与物理学上的“相对论的物理主义”给混淆了。相对论是个物理主义学说,或者说是物理学的,跟辩证唯物主义没什么关系。

光速不变这事,刚才我说过了,这个事情特别不容易说清楚。列能我们想法是一致的,但说不到一起去。也可能我们两个有完全不同的观念,但说起来好像没什么差别。我们不能过分地相信自己对事情的表达能力,尤其涉及相对论,诸如涉及光速不变这样的事情上。

哦,这个可能涉及到了相对论是客观的还是主观的问题了。是不是这样啊:一切科学的基础都是假设的。例如,我们假设第一个一米长和第二个一米长是相等的。你怎么知道是相等的呢?如果不是假设的话,假设尺子在移动的过程中,其长度不变,你怎么知道尺子在第一个位置和第二个位置是一样的长呢?如果我们不假设今天的24小时和明天的24小时是等长的,你怎么知道地球在其轨道上自转的速度是一样的呢?换句话说。如果地球在轨道上一直是在加速自转着的,你凭什么还要说今天24小时和昨天的24小时是等长的呢?那如果你非要这么说的话,是不是你假设了地球自转的速度是恒定的呢?如果每一个物理学理论都是建立在这样的时间观念下,那么这些理论是不是等于建立在了一个地球速度自转的假设之上呢?我们是不是可以说一切物理学理论都是建立在某某假设之上呢?如果是这样的话,如果我们的物理学理论的的确确是建立在某些假设之上的。再如果,如果我们的物理学理论走到了尽头,我们是不是可以回过头来看看这些假设是否存在着某些当初并未发现的问题呢?因为什么样的基础决定什么样的上层建筑。如果我们的基础本身就有问题,不牢靠,不稳固,那么我们建立在其上的物理学就不会太过完善,或许在他没有完善之前,我们就无所适从了。

现在我们所说的光速不变,或者说我们所假设的光速不变,说的是什么呢?我看是不是可以这样表述一下:在我们所在的这个空间中,有这么两束光,在我们看来,或者说依我们观测的数据看来,它们的速度是一样的。这两束光,一束是在固定的光源中射出的,另一束是朝光线射出方向移动的光源中射出的。本来我们可以称这种现象为光速一样。之所以我们叫它“光速不变”,是因为我们认为这两束光速度应该是不一样的,即我们认为,移动的光源中射出的光的速度大于静止的光源中射出光的速度。但事与愿违,事实上那两束光的速度是一样的。我们本可以把这称作“光速一样”理论,但我们没这么叫它,我们是从解释为什么“光速一样”这个现象的角度给这个理论起的名字的。所谓“光速不变”解释的是:“为什么那两束光的速度是一样的”这么一件事情。于是,当遇到上述事与愿违,或者叫做匪夷所思的事情的时候,我们就可以说:“哦,那因为“光速不变”(这是个理论,或者叫假说),所以那两束光的速度是一样的。其实反过来说也是一样,作为一个理论,光速不变就是对“两束我们本以为它该不一样速度的光,而实际观察发现它们的速度是一样的”这件事情的解释。在这里,“光速一样”不是假设,是客观实在,而“光速不变”就是关于这个客观实在的物理学理论了。

前边我说的这两段话,一直在避免空间运动的问题。所以我说的是在“我们这个空间中”,这样的空间,相对于我们是静止的。

然后我说有两种状态的光源,一个是静止的,一个是运动的。那么,在这个静止的空间中一个运动着的光源射出光应该大于静止的光源射出的光,这才符合我们一般的物理常识。但事实并非如此,事实上,根据我们的观测结果,发现它们的速度是一样的!所以我说应该给这样的理论,给这样的观测结果起个名字叫“光速一样”理论。但是,这个理论并没有叫这个名字,而是“光速不变”。这与我上面说的有一定的关系,另外呢,它和那个麦漠验有一定的关系。那个实验里边用的不是一个静止的光源和一个运动的光源,而是用一个速度变化着的光源来做的,所以呢,可能就是因为这个球缘故吧,才把这个理论叫做“光速不变”理论。意思就是,虽然光源的速度在变,但是它射出去约光的速度始终不变。

光速不变,说的是光源的速度变化了,而为什么光速不变?这么一件事儿。光在不同的介质中,速度可能是不一样的。无论在什么样的戒指中,光速具体是什么值,都不会因为光源的速度变化而变化。光速不变,说的是光速不会因为光源的速度变化而变化,并不否认,在不同的介质中光的速度是不一样的,这样一个事实。光速不变和光有不同的速度,没有什直接关系。为什么我们说他不变呢?是因为我们觉得它应该变而没变。所以才有“不变”二字。这个”不变”二字,并不是说光在不同的介质中都是一样的。变是我们认为的。不变是我们发现的。在光这个问题我们发现了一个应该变而没有变的现象,我们给这个现象起个名字叫光速不变。通过那个卖没实验发现的。干涉条纹要是变了,就说明速度变了,如果干涉条纹没有发生变化,就说明速度没有变化。实验的结果就是速度没有变化,当然了,观察到的现象是没有发现干涉条纹。

迈莫实验认为,宇宙中充满着以太。由于地球由于围绕太阳公转以及自转。那么,地球表面上放着迈莫实验这台机器的实验室这个位置,就应该相对于以太有一个变化着的速度。迈莫实验认为,自己的设备应该像落在水盆里的蜜蜂,在水面上制造一个向四外散去的水波,但由于自己的设备是相对与以太运动并且变化着的,因此,它像两个垂直方向射出去的光波,不应该向蜜蜂在水盆制造的水波那样四面八方都是均匀,而应该象水面上航行的船船所制造的水波一样,前后左右应该是不同的。这个实验就是想观测出这样的不同。观测所用的原理是,如果不同,应该有干涉,如果没有干涉,就说明没有这样的不同。但遗憾的是,无论如何也观测不到这样的不同,因为没有观察到干涉。其实,仔细想一想,就会发这个实验是存在严重设计缺陷的,实验并没有实现其要达到的目的。而迈莫实验引出一系列的似是而非的结论,则是在这个存在的严重设计缺陷的实验上得出的。

而这件事情要是仔细说起来也是比较麻烦的。反正我是遇到这样的事的时候,我就头疼。

我想这么表述这个事情:我们趴在水盆的沿上,观察蜜蜂在水盆里制造的四个方向都均匀的水纹,以及我们站在岸边,观察到船舶行驶过程中,在不同方向造出的水波,都是我们相对于水面是静止的环境下观察的。于是才有:相对于我们静止了蜜蜂制造了四个方向相同的水纹,相对于我们运动的船舶制造了不同方向上的水波。

但迈莫实验不是这样的环境。迈莫实验的观察者并没有相对于以太静止地呆着,他既没有站在以太的岸边,也没有趴在以太的盆沿上。他跟着乙太一直在动。

果然,再往下我又不知道该怎么说了。

我想说,那个实验设备其实是一个水盆。而这个水盆和船舶一样都是在湖面上运动着的。但不能因为我们站在岸边看到的船舶的水波是不一样的,趴在盆沿上看到蜜蜂制造的水波是一样的,就认为这里边有问题。然后就问,为什么蜜蜂相对于湖面是运动的,可它制造出水波纹四面八方却是相同的呢?但这是实验的结果呀(其实就是在那个在水面上移动着的水盆里做的实验),我们也不能怀疑他。怎么办呢?

最后我们就说,或者我们就假设,反正不得已吧,我们就认为:在水面上运动着的水波制造源(如船舶、蜜蜂等),朝四外制造出去的水的波纹速度都是一样的,叫作“水波速度不变”。然后又说,既然在运动中制造的水波的速度不变,何不认为根本就没有水呢?于是,这件事情就变成了:水波在没有水的环境中制造的波的速度不变,简称“波速不变”。波速真的不变吗?的确不变,但这也要看相对于谁说。相对于水面而言,水波的速度的确不变,或者说相对于以太而言,光的速度的确不变。但我们从来没有也不可能相对于以太静止。所以那个所谓的“光速不变,我们是根本观察不到的。

你看,这个实验的仪器多像一个在水上运动着的水盆呀。这套设备的光源、反射镜、折射镜,以所有器件都在跟着地球表面与以太做着同样的相对运动。光在各个方向走什么样的速度,完全是由这个设备自己说了算的,与它周边的环境没有任何关系。怎么能一会儿站在岸边上说,水盆里的蜜蜂是运动的,一会儿又趴在盆沿上说,蜜蜂向四外制造的波纹速度是一样的,最后又把两句话合起来说,在水里运动着的蜜蜂向四外制造的波纹速度是一样的呢?把一个运动着的蜜蜂和一个四面都一样的波,这两件不同背景下的事情,说成了一个。说那个蜜蜂不管他运动还是不运动,不管他运动的速度是多少,他制造的波纹都是四下一样的。就此得出了“波速不变”的结论。这简直有点荒唐啊!

其实说到这个时候,我依然没有说明白,光速到底变还是不变。原因在于无论何时,我们说变与不变的时候,都要强调我们是相对于什么说的。这个超出了我们日常表达问题的要求。这就是我一开始强调的,我们很难把这件事情说清楚的原因吧。

0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
后一篇:数学原理
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有