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牛顿力学内部的矛盾

只看楼主收藏回复

狭义相对论是拓展了牛顿力学,其实,当电动力学与相对性原理结合起来时,狭义相对论的诞生已经是必然的了。

现在分析一下牛顿力学的内部矛盾,说牛顿力学的内部矛盾,其实就是绝对时空观的矛盾。

首先,时间绝不可能象Newton说的那样:绝对的、真实的、数学的时间,它的本身,就其本质而言,总是与任何外界事物无关地均匀地流逝着。

思考一下:

Newton第一定律的实质就是确立惯性参考系的地位
Newton第二定律则只是相对于惯性参考系才成立

那么,如何判断一个参考系是否惯性参考系呢?

牛顿的答案是:假设自然界存在一个绝对时空,然后任何相对于这个绝对时空作匀速直线运动的参考系就可以作为惯性参考系。

显然牛顿本人是认可绝对时空,但是我们在下面的讨论中只能把他的说法当成一个假设。

到这里,我们再想想看,绝对时空本身就是个矛盾:

惯性参考系只可能两种情况

一、已知一个惯性参考系,那么偶们就可以根据Newton第一定律,相应地得到所有的惯性参考系
二、找不到任何一个惯性参考系

那么对应的:

一、因为Newton力学是对Galilean相对性协变的,所以我们无法确定这么多惯性参考系中哪一个是绝对时空
二、既然找不到任何一个惯性参考系,当然也就找不到一个绝对时空


总之,我们是无法找到一个绝对静止系的,或者说我们无法确定一个绝对静止系的。

这好比Galilean推翻Aristotole的重物下落更快的理论一样。呵呵,实际上,虽然Aristotole的《物理学》几乎全都是错误的,但是丝毫不影响Aristotole是一个伟大的物理学家。历史的局限性不会影响到一个人的成就,就像现在,我们谁也不会否定Newton的伟大一样。

因为Newton力学在低速情况是极其精确的,在狭义相对论问世前,其精确性深深地掩盖了其绝对时空观的内在矛盾。在学习理论物理时,狭义相对论也是作为经典物理内容来教学的,因为狭义相对论仅仅是完善和补充了Newton力学。

相信绝对时空绝对静止系的朋友们认真思考一下吧。




IP属地:马来西亚1楼2007-08-13 16:49回复
    奇怪没人思考过这个问题吗?

    怎么一个意见都没有人给出来


    IP属地:马来西亚2楼2007-08-13 20:46
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      2025-08-20 19:01:14
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      • 125.42.214.*
      以太,不是吗?


      3楼2007-08-13 20:57
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        • 58.208.111.*
        先问,您是怎么知道:牛顿第一定律确定了惯性系的地位?什么是惯性系?惯性系的地位又是什么? 
        =========================
        这个问题你直接问牛顿去吧,如果问题的讨论只是象这种样子,那么不讨论也罢,,,我不喜欢这种胡搅蛮缠式的讨论


        5楼2007-08-14 11:44
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          忘了登录,,,我是LZ


          IP属地:马来西亚6楼2007-08-14 11:44
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            • 222.92.150.*
            你不懂物理,鉴定完毕!



            -------------------柳岸花鸣


            7楼2007-08-14 12:11
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              感谢楼上的鉴定

              只是不知这位柳岸花鸣大佬又能给我们带来什么样的物理真知呢


              IP属地:马来西亚8楼2007-08-14 13:52
              回复
                你的那些问题都是由牛顿力学体系给出基本概念的,就算你要问,我也可以回答让你直接看牛顿著作,因为这些问题与本讨论无关。

                另外,狭义相对论根本就没有攻击过牛顿力学,我们只说狭义相对论是对牛顿力学体系的补充。任何一个科学家都不会使用“狭义相对论推翻牛顿力学”这样的话来形容狭义相对论的。


                IP属地:马来西亚10楼2007-08-14 14:14
                回复
                  2025-08-20 18:55:14
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                  牛顿原著我确实没看过,但可以肯定绝对没有“牛顿第二定律‘只是’相对惯性系成立”这句话。这从当前的课本上就可以看出来。

                  当前的课本正常叙述牛顿体系的过程中,根本就显示不出这个问题,都是在‘附注解’中说:根据后面的《相对论》可知,‘牛顿第二定律只是在低速的惯性系中成立’,而且还根本就不存在惯性系。

                  这意思很明确:牛顿定律不成立!

                  然而课本上对牛顿定律的正常叙述,却顺理成章、逻辑严密,根本就没有非要惯性系的任何迹象。


                  11楼2007-08-14 15:31
                  回复
                    哲学黑洞说:
                    ======================
                    事实证明:牛顿定律在任意坐标系中都成立,包括《相对论》所谓的‘惯性系和非惯性系’。也就是说:牛顿定律服从伽利略相对性原理。 
                    ======================
                    惯性系是从伽利略提出相对性原理就存在说法,牛顿的力学体系完全满足伽利略相对性原理。我不知道什么时候‘惯性系和非惯性系’变成相对论所特指的了。
                    伽利略相对性原理其实就是就是一个对惯性系定义,相对一惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系,这就等于提出了一个无限平直空间体系,在这里空间不是绝对的,绝对的只有时间。
                    但是在狭义相对论的相对性原理中,就连时间也不是绝对的了,狭义相对论对伽利略相对性原理的拓展只是如此罢了。
                    然而在牛顿的时空体系中,却认为有绝对时空,说起来这本身就是对伽利略相对性原理的一种后退,所以我才说牛顿的体系中是有内部矛盾的。这个矛盾就是他的绝对时空和伽利略的相对时空的矛盾,这里可以完全不引入狭义相对论的。


                    IP属地:马来西亚12楼2007-08-14 16:34
                    回复
                      牛顿力学也并不满足伽利略的相对性原理,根本就不应该有伽的相对性原理。


                      ???????这是你的评论?


                      IP属地:马来西亚17楼2007-08-15 22:54
                      回复
                        • 218.81.16.*
                        楼上3位,说说我的看法
                        1惯性系。
                        现代宇宙学认为,和典型星系看起来相对不旋转的,观察擦宇宙为球对称的参考系,以及相对该静止系做匀速变换(洛伦茨变换)的参考系是惯性系。
                        如果这么理解,这静止系可以看作绝对静止。
                        2相对性原理
                        高中,初中课本为了教授方便,所以不设计深奥的哲学,物理问题。
                        牛顿力学定律在伽利略变换下形式不变。
                        但是作适当修改,它可在任何变换下形式不变。即使广义相对论,仍然是F=ma,不过F,a是协变矢量m是标量,协变矢量,标量,自有他们的变换规律,不过那是几何的问题。所以广义协变原理只是包含了引力作为几何,使用更复杂几何方法的伽利略相对性原理而已,无他。
                        3前面有位说的很对,洛伦茨变换比伽利略在数学上并没带来什么新东西,只是哲学上比较轰动而已。
                        13楼的评论过于偏离主流


                        18楼2007-08-16 01:49
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                          原来楼主是这样理解伽利略变换的?
                          伽利略变换是伽利略相对性原理的数学形式,核心是“力”在任何惯性系都不变。这样的话,有没有绝对参照系就不是问题了。在不同的惯性系中,物体的质量、物体运动的变量以及时间,都是相等的。所以力在任何惯性系都是等效的。比如,假如你被打了一下,受到了外力的伤害的程度,所有人的观察结果都应该是一样的,不管他是在火车上还是在地面上,不管他是站着还是跑着,他们看到的应该都一样。


                          IP属地:江苏19楼2007-08-16 12:08
                          回复
                            继续讨论。。。


                            IP属地:马来西亚20楼2007-08-18 14:30
                            回复
                              2025-08-20 18:49:14
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                              看了一下,不认同楼主的观点和结论。。。

                              简单一点的说吧:

                              绝对时空观,惯性参考系,参考系,坐标系。。。这几者之间的关系要区分清楚。

                              绝对时空观,在经典物理中,应该是看作是研究物理现象的时空背景,这种时空背景在数学上与坐标系(欧式几何)相对应,在物理上它是牛顿定律成立的必要条件。

                              正如牛顿所理解的那样:绝对的、真实的、数学的时间,它的本身,就其本质而言,总是与任何外界事物无关地均匀地流逝着。 

                              何为速度?何为匀速?这都依赖于时间和位移的变化量进行相关推导。

                              在牛顿看来,时间和空间其本身更多的是被赋与了一种数学工具的意义,甚至是哲学上的意义。。。它们和任何物理现象不会产生相互影响,它们虽非先验的存在,但超然于其它客观事物(这是不是可以联想到以太)。。。不要忘了,他发表的是《自然哲学之数学原理》。

                              形象一点的说,绝对时空背景就是一张满足欧式几何的坐标图纸。

                              但仅仅是数学坐标系是不够的,因为解释物理现象还必须满足相应的物理描述。牛顿第一定律实际上就是做这个事情的。

                              他通过物体匀速运动或静止状态的假定对惯性进行了规范。。。惯性系实际上就是绝对时空背景上的物理映射或投影。

                              请注意,它是绝对时空的物理映射或投影,但决不等同于形而上的绝对时空背景本身。


                              所以,楼主提出观点一:
                              “一、因为Newton力学是对Galilean相对性协变的,所以我们无法确定这么多惯性参考系中哪一个是绝对时空” 

                              这个观点是错误的。
                              前面说了,绝对时空是牛顿力学进行物理研究的背景。你根本毋须去确定哪一个惯性参考系是绝对时空。而是所有惯性参考系都是在绝对时空背景上的映射或投影。所有惯性参考系相互之间满足 Galilean 变换。

                              你的第二个观点:
                              “二、既然找不到任何一个惯性参考系,当然也就找不到一个绝对时空 ”

                              你这是本末倒置。。。在牛顿力学里,绝对时空背景本来就是一个超然于物的存在。只要你用牛顿力学进行物理研究,那么,这个绝对时空背景就会存在。。。物体的运动参数是怎么获得的,无关紧要(这是和相对论矛盾之处),只要拿来进行相关推导和运算就行。。。如果一个参考系满足匀速或静止的条件,那么它就是惯性参考系;等等。


                              所以,你这样的结论是错误的:
                              “总之,我们是无法找到一个绝对静止系的,或者说我们无法确定一个绝对静止系的。”

                              绝对静止系可以看成是与绝对时空背景相关联的数学几何坐标系,它与运动物体本身相互之间不会产生任何物理影响。自然,它与任何惯性参考系也不会产生任何物理影响。。。。在牛顿力学中,这个绝对静止系无所不在,是具有特殊地位的参考系。。。前面说了,所有惯性参考系都是在绝对时空背景上的映射或投影。。。因此,只要物理研究者确定使用一个惯性参考系进行统一的物理分析和描述,那么,相应的,他自然也就获得了该惯性系在绝对时空背景上的映射或投影。。。该惯性系也同样具有特殊地位。


                              楼主如果像马赫等人一样,用(运动)相对性原理,而不是误用惯性参考系的选择来说明牛顿力学存在的问题可能更好一些。

                              不过,真正动摇牛顿力学根基的,是对绝对时空背景本身的否定,否定的物理现象就是光速不变。。。它使形而上的相对性原理有了存在的物理基石。

                              相对论中,唯有光速不变,其它一切皆变,所以自然就否定了绝对时空背景。

                              。。。


                              24楼2007-08-19 00:10
                              收起回复