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第50章 论相对性原理

这时,赵一沣停了下来,然后两只手互扣起指甲来,同时却陷入了思索。

台下的目光也跟着聚集到了赵一沣的指甲上。至于那些指甲好不好看,脏不脏,倒没几个人去注意;因为集聚只是自然,它不是内容,而内容则是刚才的内容。

于是空气顿时静了下来,时间也在变慢了,所有人都是在想,所有都是在看。至于都想些什么,没人知道;至于是否都看的是赵一沣的指甲,也只有自己清楚。

时间,一点,一点,一点点,一点点的,时间在动,也不知到动了多久,总之时间还没完全被凝固。

突然,赵一沣有了新的动作,他抬头,仰视,望向了天空。但,一会后,他头又低回,然后眼睛直视,他的眼睛又看回了台下,是接着讲了下去。

“在微观世界里我们人类科学家们注重的是分解,是分解到属性不再起变化的那种最基本粒子为此。但限于种种的原因我们现在研究不下去了,那么就先来探讨一下宏观世界中的相对性原理。”

“宏观世界中我们人类研究物质,其实不是在研究它们的形态,也不是在研究它们的质量,更不是在研究它们的能量,而应该在研究它们相对于其它物质所作出的运动。就像一颗高速射出的子弹或一颗正在爆炸中的核弹一样,它们虽然速度很高,它们虽然有可能能量很大;但如果有一种物质的速度和它们是一样的,且运行的方式也一模一样;那么相对于这种物质,子弹的速度就会变为零,核弹所爆发出的能量也会变为零,甚至这两者的质量也会变为零;那么在这种的情况下,质量和能量也就失去了意义,因为它们作用不到对方了。”

“但失去意义,并不代表不能去研究。因为物质运动可以分为两种形式:一种是物质相对于另一种物质静止或作匀速直线运动;另一种是物质相对于另一种物质速度或方向是变化的。”

“静止、匀速直线运动、以及变化就没必要介绍。现在要介绍的是不管哪种形式的运动都是相对于另一种物质而言的,而另一种物质就是参照物,也就是参照点。因为如果没有参照点,那么所有物质的运动都不能用数学去描述,对于我们人脑也无法去想象;而这个参照点可以是站在地球上不动的人,可以是运动着的其它物质,可以是地球,也可以是宇宙天体。”

“只是参照点只能研究物质运动的简单形式、或者说是线的形式、或者说是速度的形式,这在日常生活中经常可以见到,也容易凭直观去想象。但作为科研者们不会满足于这些,于是参照点就变成了参照系,并且出现了数学表达形式。”

“数学表达形式先以几何图形作为基础,把那些参照点看作是坐标系中的原点,物质运动的方向看作是X轴,这样就能够研究物质的直线运动;而如果物质运动的方向发生了改变,那么就加上一个通过原点的Y轴,于是坐标系就变成了一个平面,这样就能研究在平面中物质运动的规律;再如果物质运动又发生了一个改变,且这次改变的方向不在原来认定的那个平面上,那么就再加上一个通过原点的Z轴,于是坐标系就变成了一个三维立体系,这样就能研究在立体空间中物质运动几乎所有的规律。”

“物质运动几乎所有的规律?那么时间呢?在三维空间里物质运动要经历一个过程,这个过程是需要时间的,那么应该还要在三维空间上再加上一维时间,于是不管是一维直线的、还是二维平面的、还是三维立体的参照系最终都会变成时空参照系。”

“时空参照系?这已经不全是几何图形了,而是变成了一个时空概念。在这个时空概念里经典力学者认为:时间的恒古起点也许不能去确定,但时间的流逝是均匀的、绝对的,它与任何外界对象都无关,在其中间任取一点都是一个固定值;而参照系的空间原点因为其在运动也许位置会有所变化,但宇宙空间是恒定的,那么其内部所有参照系空间原点也应该是绝对的,都能用一个数学值去表达。既然这样,那么不同参照系所参照出来的物质运动结果可以相互换算,而换算出来的结果也许不是一个常数,但一定会是一个数学定值。”

“于是在经典力学里,时空参照系最终就变成了相对性原理,即:物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。

“上面的东西其实很好理解,但我每次读到最后结论时却有点糊涂了。为什么要在相对性原理中加上惯性两个字呢?我们人类为了计算方便把时空参照系的空间原点取成是静止或匀速运动的,但如果是取成加速度的、变速度的难道就不具有相同的形式了?是因为不好去换算?还是换算不出来?还是在数学表达式上不好去理解?又或者不在惯性参照系中的物质运动就一定是千变万化的?”

“这加得也太随便了一些,也太武断了。因为这种的换算,在现在的电脑高手眼中只是小菜一碟的事情,而且其中还要用物理规律去代换物质规律。所以我认为经典力学中的相对性原理应该改为:物理规律是物质规律的一个方面,它在所有参照系中都具有相对相同的表达形式,而如果是在惯性系中,那么其数学表达形式也会相同。”

“其实深入的想一想也不能全怪科学家们,因为一个伟大科学家发现一个真相是一回事情,而怎么的把它表达出来又会是另一回事情;并且在同时,他还需要构建更大的成就感。所以我也就不去纠结了,而只分析一下相对性原理中的相对两字。”

“相对两个字的原意是:物质在相互作用中作永恒的运动,没有不运动的物质,也没有无物质的运动,由于物质是在相互联系,相互作用中运动的,因此,必须在物质的相互关系中描述运动,而不可能孤立的描述运动;也就是说,运动必须有一个参考物,这个参考物就是参照系。”

“这句话好啰嗦,也好猫腻。其原意本想把绝对和相对作一个区别,可字里行间里相对中含有绝对,绝对中含有相对,最后却把绝对完全抛开,把相对说成了绝对的绝对。晕了,晕了,好晕,好晕,那还不如改为:物质的存在是绝对,但对存在的描述是相对;物质运动可看作绝对,但对运动的描述是相对”

“其实爱因斯坦对相对性原理也有过研究,只是他不去注意物质规律被物理规律所代换,相对中还含有猫腻,却只看惯性问题。于是他就把相对性原理分为两部分,并发展成相对论。其中:狭义相对论讨论的是匀速直线运动的时空参照系(惯性参照系)之间的物理定律;广义相对论则推广到具有加速度的时空参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。”

“狭义相对论中有两个最基本的原理:1、经典力学中的相对性原理:物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式。2、光速不变原理:在所有的惯性系中,光在真空中的传播速率具有相同的值C。”

“第一个原理完全一字不变的照搬经典力学,是犯了经典力学一样的毛病,于是相对论很难被人理解。而且如果他的第二个原理成立,那么物质的速度就会影响到时间和距离,那么第一个原理中的绝对参照时间以及绝对参照空间也应该作相应的调整,可爱因斯坦也不写进第一个原理中,于是相对论就更难被人理解了。不过既然这样,那么我们先不去讨论,而只讨论光速不变原理。”

“但在讨论光速不变原理之前我要强调一个事情,那就是真相都是发现出来的,然后再根据发现去推导其数学公式;就像一个苹果掉在头上使牛顿发现了万有引力,然后才推导出万有引力公式一样。而且那些所谓的高等数学、微积分等最好也不要先拿出来,因为它们也许不是最高等的数学,甚至也许还有其不完善处、或有着局限性。”

“那个赵一沣同学!”突然有一个人在怒吼了起来:“你先是在微观粒子上留一个尾巴,现在又把相对性原理驳倒就不管了,你还有不有做科学家的道德!”众人一看,却见哈克院长已在台上站了起来。

“哈克院长。”旁边的江斌在悄悄的拉哈克院长的衣袖。

“拉我衣袖干嘛!”哈克院长把衣袖猛地一甩,是狠瞪着江斌。

“哈克院长,你有没有觉得,如果是把光速不变原理说清楚了,那么微观粒子和相对论中很多的问题也就可以迎刃而解了。”江斌只能用话悄悄的提醒了。

“哦,”哈克院长把眼睛看回了赵一沣,不过脸上却还有着怒容。

“赵一沣学长,真对不起了,不过哈克院长不仅获得过诺贝尔物理奖,而且还是一个大数学家呢。”江斌看到哈克院长还没有完全的熄火,就又对着赵一沣补了一句。

“哦?”赵一沣也哦了一声,然后不管哈克院长又把眼睛猛瞪回了江斌,是继续的往下讲。

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