牛顿力学基础改革提纲

文章来源自3edu教育网 牛顿力学基础改革提纲
马英卓
提要:
牛顿力学由于爱因斯坦注意了"落体失重"现象而建立的理论,有动摇牛顿力学基础的意义。当我又注意了"受力物体质量内部的压强梯度"现象时,抽象建立出关于物体内部新的空间概念及其物理量后,就补充了爱因斯坦的理论里只建立了"广义惯性运动"的方程,而缺"广义惯性力"的方程的缺憾,由此,总结出了新的原理(定律)系统,牛顿力学基础改革应该是阶段性的完成了。至于用此新基本定律怎么协调牛顿力学的机械能部分,还没有深入探讨。
【关键词】牛顿力学,惯性,引力,等效原理,参考系。
一、前言
我在7年前,在互联网上发表了若干关于牛顿力学基础变革的文章,到现在我写此文章的时候,有许多关于物理论文的网站都在陆续转载我的文章,而且有的人还问我:什么时候写出系统的书来。由于我一直独立地搞比较复杂的技术装备研发工作(不搞我就没有饭吃),就没有时间与精力写比较详细的系统的此内容的书来。又由于在有生之年,我也可能来不及写出比较系统的书来。所以,我就先写一个提纲性质的文章,以对我以前其内容比较分散的多篇文章,提供补充与导读。也许我来不及写出系统的专着就离开这个世界,那么,我想,后人就可以根据我的此文章及其它文章,会写出比较系统内容的书来的。
可以说,牛顿力学如果不涉及"引力"方面的内容,应该是个相当的完整与自洽的原理性的理论体系。问题是,引力问题实在是与牛顿力学不可分割的方面(都是同样的物体概念、同样的质量概念),不能把引力某个方面的问题与牛顿力学分割开来。但是,引力问题的牛顿表述,实在是存在许多的不自洽的方面。问题出在哪些方面?其根源在哪里?这是应该清醒地认识到的。爱因斯坦对一个"落体失重"现象与经验事实的注意,引发了牛顿力学基础变革的导火索,然而,遗憾的是爱因斯坦没有完成其基础的最后的变革。为什么爱因斯坦没有完成如此的变革?问题出在哪里?这也是要深入的考察的。我对此方面的问题,进行了长期的探索与考察,我自己认为基本上解决了此方面的许多的问题。下面,我就用提纲性质来阐述此方面的内容。看此提纲的内容应该随时参考我在网上的有关的多篇文章(见后面的参考文献),因为那里可以得到其中提纲里说的具体内容。
二、牛顿力学的哲学原则前提
(一) 属性问题
1、牛顿力学实质就是关于物体"惯性"方面的经典物理学科(区别于实际物体的其他属性的经典物理学科,比如电性质与磁性质等),是属于适用于宏观世界的物理学科(意味与整体天体以及微观客体的不同性质)
2、a)属性没有大小问题;b) 属性是物体由于某个独特特征而本身具有的,属性是在对它物的关系中体现出来,不同的关系有不同的体现,但是,必须穷举其不同的体现,才可以完全的体现其属性内涵。关系不是属性,关系不决定于属性。像马赫说的什么一个物体的惯性是由宇宙中无数天体关系的总和而决定的说法本身,就是违背了此属性原则。;c)属性没有起源问题(其属性的载体有来源与起源问题)。
3、物体的惯性是由于物体本身有质量的特征而仅是本身具有的属性,它对他物的关系的体现有两个:运动状态(位置关系);惯性力(作用关系)。缺一不可。以往把惯性仅是用运动状态来说明,而忽视了"惯性力"方面的体现。这是我们对牛顿力学思维要改变及遵循的基本前提之一。物体的惯性与其表现仅与其所处的空间背景的相应的位置有直接的关系。如果说宇宙中其他因素影响,最多也是间接地影响了物体空间背景的物理性质,而间接地影响了物体惯性的"表现"而已。
(二) 参考系问题。
1、原则性问题:
a) 在牛顿力学方面,我们必须有个抽象的理论思维角度与实际的具体的运用的区分问题,否则,我们的理论思维是混乱的。
b)在抽象的理论思维方面,作为抽象的原理角度,是在一定的条件下,物体的属性有某些对它物关系的体现结果, 来说明其属性含义。就是原理的表述结构。
c)在具体的运用理论原理时,往往是寻找其具体的情况是否适合与近似适合原理条件的问题。不能把具体的问题作为抽象的理论角度来对待。
2、参考系是原理的涉及运动方面的描述工具:
a)在理论抽象角度,参考系实际上就是坐标系。
b)具体操作方面,参考系也是涉及物体系统作为参照物来确定其坐标系原点的含义。
c)但是,目前参考系方面的概念,有许多的错误认识。其最大的错误就是把参考系(坐标系)的空间当做了有物理性质的空间,而且可以随着参考系的不同的运动状态或不同形式的坐标系(比如直角坐标系对应牛顿力学空间,曲线坐标对应引力场等),有不同的空间物理性质。这实在是引起物理理论思维混乱的根源之一。
d)所以,必须解决此混乱的问题。在"理论"上,必须重新约定其合理的参考系问题。下面就约定其中的原则。
3、原理抽象角度上的约定:
(1)可以假定在一个有"物理性质的空间背景"(这应该是理论的新基本概念)条件下,再在其中约定一个参考系(坐标系),其参考系作为基准参考系(也是理论的新基本概念)。
(2)单纯的参考系(坐标系)及其内的空间,没有物理性质,仅是几何性质。
(3)只有基准参考系可以代表其物理性质的空间背景。其他的参考系都仅是几何描述工具性质。力学里的原理性质的物理定律,只在其基准参考系中运用是有效的。比如,教材里说的"虚构惯性力"的问题,就是把仅适用于基准参考系下的牛顿第二定律才适用的问题,错误地用于加速系(确定此加速系本身,就是意味在基准参考系的前提下确定的,而此加速系没有物理性质),而出现了"虚构惯性力"的问题。这就是违背了此条的"约定"。
(4)其他参考系里描述的定律,必须变换回基准参考系后,才是原理性质的定律的正确解释(反之可以是推论性质的定律)。比如科里奥利力问题,完全可以用"在牛顿背景空间里"静止"基准坐标系来描述旋转坐标系(没有物理性质),然后,把其物体随着旋转坐标系的相应的运动表述,转化为基准坐标系的表述(坐标系的变换问题),其中的物体的运动状态,就是受力与否的状态,此受力(外力)状态,就有了准确与明确的物理意义。反之,科氏力的公式本身,就可以是原理性质定律的推论性质的公式。
(5)各种形式的坐标系(比如以形式角度的直角坐标系与各种曲线坐标系等)不能对应各种物理性质的空间背景,因为单纯的坐标系没有物理性质。当然,对于某种物理性质的空间背景的基准参考系的确立,也可以选择适合描述的参考系形式,但是,绝不能就以为此参考系本身有物理性质。
(6) 参考系问题,就是其原理条件以及操作性的问题,(原理性质的数学公式应该不涉及坐标系的表达形式)所以,涉及实际的具体的运用参考系时,必须是先考察哪些具体的空间状态近似其抽象原理的空间背景条件,来近似的运用。
(7) 目前的力学理论里的"惯性参考系"与"非惯性参考系"的概念必须取消。因为它违背了上述的约定的原则。这是目前引起物理理论思维混乱的最重要的根源之一。
(8) 对于从一百年来的"是否有绝对参考系及优越参考系"的争论,实在是应该结束了。这是具体情况具体对待的操作性的问题,不是抽象理论的原理问题。至于有没有绝对参考系,也许人为的用某实验装置可以确定其宇宙中的绝对静止点。但是,在一般的情况下,还是没有必要的。
三、牛顿力学核心的认识缺陷(除了引力方面)
1. 实际上,现在的牛顿力学有个前提条件,就是在一个隐含的有物理性质的"空间背景"下适用的理论。然而,都忽略了。(所谓的绝对空间的空间背景,有各向同性

[1][2][3][4]下一页

文章来源自3edu教育网

[返回上一页] [打 印]