设为首页收藏本站

弧论坛

 找回密码
 立即注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 4771|回复: 0

弧看相对及时空

  [复制链接]

112

主题

105

帖子

105

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
105
发表于 2017-2-3 15:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
弧看相对及时空
从物质时空观到弧理论的思考
By Jupiter

从古至今无数哲人思考宇宙、物质、时空为何物,这些思考触及到了存在的根本。人类的时空观念的演变,大体上经历了三个时期:几何学时代、动力学时代及相对论时代。

一、几何学时代的时空观:
早期的时空观代表人物是古希腊的哲学家亚里多德、古希腊的天文学家、地理学家托勒密,亚里多德基于地球是球形的假说,把“上”和“下”相对化了,废弃了空间的特殊方向,萌发了空间各向同性的想法,到了托勒密时期,已形成了完整的“地心说”宇宙体系。以地心说为代表的旧的时空观的主要观点是:

1、承认时间和空间是客观存在的。
2、在空间概念中,认为“上”和“下”是相对的, 宇宙是有限的、是有中心的。     
3、承认时间是无限的,认为天体运动是永恒的,但没有涉及宇宙有无起源、即时间有无起点的问题。

这一时代的时空观没有说明时间和空间两者的关系,也没有涉及时空与物质及其运动的关系。它承认宇宙是有中心的,并认为圆运动是天体最完美的运动。它忽略了物质运动的复杂性和多样性,并且没有从物质的相互作用去寻找轨道的动力学理论。这一时代的时空观更多的是依赖直觉和大胆的推测及思辨而得出的。时间和空间概念与自然科学建立直接的联系是从伽利略和牛顿时代开始的。

二、动力学时期的时空观——经典力学的时空观 :
这一时代的时空观的代表人物是哥白尼、伽利略和牛顿。牛顿的绝对时空观是这一时期时空观的集中反映。哥白尼的日心说指出地球的运动不会破坏地球上的自然秩序,这一见解是揭示空间均匀性的重大的步骤。由于地球是运动的,地面上物体的运动并不是指向宇宙中某一不动的地点,而是指向地球。这样相对运动的观点便呈现出来。伽利略对哥白尼体系作了科学的论证,它认为,因为物体运动的相对性,所以描述物体运动是必须选定一个对比物,物理学称为参考物,并提出了“力学相对性原理”,指出力学规律在所有的惯性系中都相同,并且给出了两个惯性系之间的时空坐标的变换关系。牛顿总结了前人的成就,建立了牛顿力学的理论体系。在牛顿的力学方程中,没有宇宙中心的地位,任何时空点都是相对的。

这个时空变换集中的反映了牛顿的时空观,牛顿的时空观的主要观点是:   

1、承认时间、空间客观存在。
2、时间和空间与物质及其运动无关。 时间坐标系和空间坐标系是完全脱离物质而独立存在的;时间间隔与空间间隔在不同的惯性系中保持不变;即时间、空间观念与物质运动状态无关。   
3.、时间和空间彼此无关,各自独立存。在牛顿体系对应的空间观念是: 空间是绝对存在的,并且在各个方向上是无限延伸的、均匀的。具体地说,空间是处处相同的、无差别的、连续的统一体,是由抽象的几何点构成的,物质可用理想化的“质点”替代,并在这个空间中用一个点表示出来。物体的运动表现为点的位置的变化,这样描述的运动是连续的和无限可分的。 这样的的空间用三维笛卡尔坐标系描述最合适。牛顿体系的时间结构是: 时间是一维的、具有单向性,时间是均匀的;同时是绝对的,不因参考系的变换而改变。这种时空结构是平直的,其几何特性在数学上用欧几里德几何描写。应当指出, 牛顿认为绝对空间是客观存在的,他的这种观点在他提出的著名的“水桶实验”中表述的十分清楚。

自从十七世纪以来,牛顿力学不断发展并取得了巨大的成就,以牛顿力学为基础建立了天体力学、应用力学等等,从地面上的各种物体的运动,各种现代化交通工具及天体的运动,都服从牛顿力学的规律,这些充分的说明了牛顿力学规律的正确性。十九世纪末,以牛顿力学为基础的经典物理理论,在解释新实验事实时遇到了困难。

三、狭义相对论时空观:
1、狭义相对论的实验基础 :在光学和电磁学的发展中产生的以太学说,使牛顿时空观有了另外一种表现形式,绝对静止的以太充当了绝对空间的物质背景,而借助于相对以太恒定的运动速度,用统一的时间将彼此远离和彼此有相对运动的事物联系起来使它们的“同步性”有了绝对的意义,为绝对时间做出了论证。牛顿时空观借助以太观念在物理学中得以巩固。因而当牛顿力学遇到困难时,尤其是在电磁波的传播规律研究的过程中,人们发现,由描述电磁现象基本规律的麦克斯韦方程组,可以得到波动方程,并由此得出电磁波在真空中的传播速度为光速C。按照牛顿的时空观念,电磁波在真空中的传播速度为光速C(相对于静止的以太),则变换到一个相对以太匀速运动其它参考系,电磁波的传播速度就不再是光速C了,经典力学的力学相对性原理在电磁现象中就不再成立,因而由电磁现象就可以确定一个特殊参考系,并可以把相对这个参考系的绝对运动判别出来。十九世纪末,人们开始研究以太的性质,并开始了研究地球及其他物体相对以太(特殊参考系)的运动的大量实验。迈克尔逊 — 莫雷实验 (1887年)、斐索实验 (1851年)、光行差实验(1727年)。综合所有实验可以得出结论:以太并不存在,光速不依赖于观察者所在的参考系,而且与光源的运动无关。这些实验事实为狭义相对论的建立提供了强有力的实验基础。在这些实验的基础上爱因斯坦提出了狭义相对论的基本原理 。
2、狭义相对论的基本原理
(1)相对性原理:物理规律在所有的惯性系中都可以表为相同的形式。
(2)光速不变原理:真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为C,并与光源运动无关。
3、狭义相对论的时空观
(1)时间和空间是均匀的,各向同性的。
(2)同时是相对的,时间间隔和空间隔是相对的。

四、广义相对论时空观:
1、广义相对性原理。这一原理表述为:所有参考系都是平权的,物理规律必须具有适用于任何参考系的性质。广义相对性原理从根本上否定了特殊参考系,从而否定了牛顿绝对空间。爱因斯坦还利用广义协变的方法,使所有的物理规律在各个局域惯性系之间变换时具有相同的形式。
2、广义相对论的时空是弯曲的时空。在狭义相对论中,每一个惯性系都对应着闵科夫斯基四维时空中的一个笛卡尔坐标系;不同的惯性系之间的变换,相当于坐标系的一个旋转。
3、广义相对论的时空观。广义相对论的时空理论表明, 时间空间和物质是紧密地联系在一起的,是不可分割的一个整体,时空是物质存在、分布和运动的表现形式广义相对论的时空理论指明:
(1)物质的存在及其分布状况改变了的性质;时空中某一点的弯曲程度是由该点的物质和他们运动的总和决定的——物质告诉时空如何弯曲。
(2)物质(体)运动的历史总是短程线,而弯曲的时空的短程线,(不是平直空间的直线)——时空告诉物质如何运动。
4、广义相对论的实验验证。
(1)水星的近日点进动
1845年,法国的天文学家勒维列发现水星的近日点不断前移,广义相对论之前的理论无法给与解释,而广义相对论给出了这一解释。
(2)广义相对论给出光线在太阳附近偏折的正确数据,与观测结果一致。
(3)引力红移,光线从大质量的物体射出光谱将向红端移动,反之,光线射向大质量的物体光谱将向紫端移动。这些结论也与观测结果一致。

广义相对论进一步发展了狭义相对论的时空理论,明确的给出了物质及其运动和时空的关系,它描述了在物质平均密度大(引力场强),宏观物体高速运动的时空特征。

五、弧理论:
1、弧理论认为能是自然自在的基元。光和磁同性量异,本质上没有区别,仅仅存在能量差额,这个差额称作”能阶”。光和磁是绝对能,光和磁的交换生成了电态,也即我们自身及所存在的物质宇宙。
2、弧理论的时空观认为时间、空间并非实在,它们仅仅是认知抽象。时间是能量交换的当量化尺度;空间是与之对应的能量交换规模。描述上述时间与空间对应关系的系统叫时空。时空是自然世界能量交换中不可分割开来的完整的客体形式。

弧理论观点新颖而又有源头可寻,易经的“一阴一阳为之道”,老子的《道德经》“有物混成,先天地生。寂兮寥兮,独立不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,字之曰道,强为之名曰大”,佛教中的“自在空性,因缘而起”,与弧理论中的观点都有暗合之处。

先生的弧理论非常独到,读到很多观点有豁然开朗之感。但由于水平有限,对弧理论仍不能理解透彻,有些许疑问,望盼赐教。
1、弧理论认为能是绝对静态的,为什么又会分化出能阶不同的光和磁?
2、光和磁的能阶是定差额的吗?
3、光和磁的交互作用生成电态,其过程是一直延续还是有终结的?为什么日常观察光和磁不会有作用?
4、弧理论中电态与电子的关系,电子与原子的关系?弧的元素模型是如何构造出来的?
5、弧的形式定义是四分之一圆,而不是其它形式?
6、相对论提出时,主流科学并不那么快的接受,由于不断的实验验证支撑,而被人们逐渐接受,弧理论可否由实验来验证?


来源: Jupiter: 从物质时空观到弧理论的思考
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|Archiver|小黑屋|国际弧学研究会    

GMT-7, 2024-3-29 04:29 , Processed in 1.407276 second(s), 28 queries .

Powered by Discuz! X3.1

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表