首頁>Club>
4
回覆列表
  • 1 # 三葉草161357042

    在回答這個問題之前,我先引申出一個小問題:地面上一個靜止的觀察者,看到一輛汽車相對地面以30km/h的速度向右行駛,車內有個人向著汽車前進的方向以相對汽車5km/h的速度丟擲一個小球,請問地面上的觀察者看到這個小球相對自己的速度是多少?這個問題太簡單了,就連小學生都能不暇思索的回答出來是35km/;如果問題改為汽車上的人向汽車尾部丟擲小球,那這個速度就會變為25km/h;對於這個速度變換的問題基本上不會有人懷疑這個結論。沒錯,這個速度變換問題在物流學上有個大名鼎鼎的名字叫做伽利略變換,這是近代實驗科學奠基人伽利略對物體運動規律思考的一個總結-----伽利略相對性原理的一個數學推論。

    物理學是一門建立在實驗基礎之上的嚴謹科學,任何理論都要可以被實驗所驗證,或者被證偽,凡是不能被驗證或者被證偽的理論,都不能稱之為科學。那麼前面我所提出的這個簡單的問題,即使我們真的在地面做實驗,得到的結果都會跟我們用伽利略變換計算的結果相吻合,而且這也符合我們的日常生活經驗。

    那位什麼一個可以被驗證的伽利略變換怎麼就被洛倫茲變換取而代之,絕對時空觀又是怎麼一回事呢?

    我在上大學時學習相對論,也曾經深深思考過這個問題,伽利略變換這樣一個既能被驗證又符合生活經驗它到底哪裡出了問題。於是我就想,能不能證明一下這個就連小學生都會的伽利略變換。其實證明過程並不複雜(有興趣的讀者可以自行證明一下)我得到的證明結論是:如果要承認伽利略變換成立,則必須承認對一個物理過程發生的時間間隔和空間位置變化跟參考系的選擇是無關的;換句話講:時間跟空間(的測量)是與參考系無關,或者說時間跟空間是絕對的。

    當時自己被這個結論深深震驚了,因為翻遍所有的物理定律你都找不到任何一個定律能夠明確的指出時間跟空間是絕對的。後來翻到了牛頓的著作《自然哲學的數學原理》有了一個意外的發現,這就是對時間跟空間的絕對性只是一個基本假設!大家沒有看錯,就是一個基本假設。(至於牛頓祖師爺為什麼要做這樣的基本假設,這個到了後來學習廣義相對論時才搞明白)

    既然是基本假設,那能不能被實驗證實呢?歷史上還真有大牛人做過這樣的實驗,這個實驗就是物理學上大名鼎鼎如雷貫耳的----邁克爾遜-莫雷實驗(也稱MM實驗或以太漂移實驗等)。這個實驗用無可辯駁的事實(零結果)證明了根本不存在一個絕對的空間,真空中的光速是一個與光源運動無關的常數。(MM實驗的原理這裡就不展開了,否則還需要很長的篇幅來介紹,讀者可自行查閱有關實驗原理背景資料)

    到這裡大家看到了吧,絕對時間和空間這一個牛頓提出的基本假設被實驗無情否定,而真空中的光速才是一個與參考系選擇無關的常數。那麼物理學該當如何選擇不言而喻。那麼從光速不變這一基本原理出發,再回頭看我開篇提出運動速度在不同參考系的變換問題,只要承認光速不變原理,那麼從數學上只能推匯出另一個同樣大名鼎鼎,但卻被某一類人群咬牙切齒拒絕接受的速度變換---洛倫茲變換。在洛倫茲變換下,時間跟空間不再是絕對的,而是跟參考系的運動狀態緊密相關。

    在數學上看,伽利略變換是洛倫茲變換在低速運動下的一種近似表達,這也正好說明了為什麼我們平時生活經驗也好,做實驗驗證也好在一般精度範圍內,我開篇引申的問題總是能符合伽利略變換的計算。其實我們生活所處的運動狀態遠遠遠遠小於光速,所以我們“感覺”時間跟空間是絕對的只是低速運動條件下的一種“錯覺”。這種“錯覺”根深蒂固的成為了我們的生活經驗。可見,想要突破生活經驗帶來的思維定式的確有些困難。

    所以,愛因斯坦之所以偉大,就是能夠在充分尊重實驗的基礎之上,跳出固有思維定式,將光速不變原理跟狹義相對性原理作為兩條基本原理,從而驅趕“烏雲”,將物理學代入嶄新領域;相反,最早從數學上提出洛倫茲變換的物理學家----洛倫茲儘管得出了正確的變換公式,但卻固執的不肯放棄絕對時空觀,與殊榮失之交臂。

  • 2 # 懷疑探索者

    牛頓認為,宇宙永恆靜止不動,時間和空間是兩個獨立的觀念,彼此之間沒有聯絡,分別具有絕對性。時間永恆且以絕對的速度和方向流逝,空間絕對靜止不動。時間與空間的度量與慣性參照系的運動狀態無關,同一物體在不同慣性參照系中觀察到的運動學量(如座標、速度)可透過伽利略變換而互相聯絡。只有這樣才能在牛頓力學體系裡對物體的位置和運動做準確的描述,並且在低速和宏觀的世界裡,物體確實是按照這樣的規律執行的。(這是由於在那個年代沒有技術觀察高速運動的物體。也沒有能力觀察宇宙深處的大質量天體。)

    絕對時空觀雖然在一定程度上滿足了萬有引力的一些現象,但並不能解釋引力的原理或者引力的產生。直到愛因斯坦發表了廣義相對論人們才瞭解到引力本質為時空的彎曲。大質量的天體會彎曲周圍的時空,導致周圍物體的執行軌跡也跟著彎曲,所以引力的本質不是吸引,是彎曲的空間。這就打破了空間靜止不動的教條;第二個是愛因斯坦的廣義相對論中時間和空間不能分開而論,時空本一體,也就是說彎曲了空間相應的時間也一定會受到影響,這又否定了絕對時空觀裡的時間與空間是完全分開的兩個概念的教條,同時也否定了時間按照固定的速度流逝的規定。

    那人們為什麼又會接受愛因斯坦的相對論的時空觀呢,這是由於廣義相對論所描述的大質量的天體的運動比萬有引力定律所描述的天體運動的準確性更高,並且廣義相對論裡的一些預言也在後面的時間一一被發現,像引力波,引力透鏡效應等等。這直接坐實了相對論的正確性,從而說明絕對時空觀是錯誤的。

    事實上,現代的很多事物的運轉如果用絕對時空觀來描述會產生很大的誤差,比如GPS,如果不考慮人造衛星在太空中的相對論效應,由於地球上的時間和衛星上的時間流逝速度不一樣,根據計算,一天下來使用者每天就會累積±11.4km的誤差,這絕對能把你帶溝裡去。但我們也沒有完全拋棄絕對時空觀,由於在宏觀、低俗的條件下,相對論的效應特別微小可以忽略不計,在這種情況下我們的計算還是採用的是絕對的時空觀。

  • 3 # 譚宏21

    目前對時空的認識越來越深刻。按照炸論和霍金說法,奇點前無時空,時空是能量炸出來的,即能流流到哪兒,時空就“鋪”到哪。奇點正如一“張量球”,能量在其中心“膨脹”它。

    目前是這樣,這個已“鋪”成的宇宙中有眾多待炸的星球,是否每個星球炸開花,這時空上又疊加了一層時空?就好像又“平出了一個宇宙”似的?同時,宇宙中很多星雲又“卷”成了星球,難道把宇宙時空又“捲回去一塊”不成?這裡似乎邏輯上也說的過去。

    絕對時空觀一個最大問題是,時空是自在的,與物質無關係。時空是物質的“旅店”而已。

    現在的時空觀是時空是物質的“龜殼”,不僅隨身帶著運動,而且隨著能量“外洩”,“時空龜殼”還長大。每個相參照運動,或相互作用的物質,還能讓其“時空龜殼”撞出“火花”(一些奇異的時空拓撲性質)。

    就說這麼多吧

  • 4 # 董加耕

    物理學放棄了絕對時空嗎?我看不一定。

    絕對時空觀認為,物體所佔用的空間,過程所花費的時間,與測量者所處的參照系無關。但不同的參照系為什麼會測量出相同的結果呢?牛頓沒有給出任何解釋。按照通常的理解,不同參照系,得到不同的測量結果,似乎是天經地義的。當然,“天經地義”也需要根據,這個根據就是實際測量,我們只能這樣說,不同參照系,可以得到不同的測量結果,也可以得到相同的測量結果,但得到不同的測量結果,可能性應該更大一些,至於究竟是得到相同的還是不同的測量結果,要問具體的測量。現在,更精確的測量表明,關於一個物體所佔用的空間,一個過程所花費的時間,不同參照系會給出完全不同的測量結果。

    可以說,狹義相對論基本上拋棄了絕對時空觀,建立起了一種“更自然”,“更合理”的時空觀,當然,這需要精確測量的支援。

    絕對時空觀還有另外一個含義,這就是,它認為時空是平直的,時間在“勻速的”流淌著,空間中成立的幾何是歐氏幾何。狹義相對論儘管認為時空的測量結果與參照系有關,但在每一個參照系內部,時間仍然是在“勻速的”流淌著,空間中成立的幾何仍然是歐氏幾何。時空的這一特徵與時空中的物質存在和運動無關。

    廣義相對論認為,時空並不是平直的,而是彎曲的,在包括時間在內的四維時空中,成立的幾何並不是平直的歐氏幾何,而是彎曲的黎曼幾何,時空的彎曲程度與時空中的物質存在和運動有關,描述物質存在和運動的能量動量張量丅訁j越大,時空彎曲得越厲害,愛因斯坦的引力場方程,描述的正是物質存在和運動與時空彎曲之間的關係。將四維時空分解為時間和空間,則時間的流動速度可能會變化,甚至逆向流動,三維空間可以彎曲,三維空間的歐氏幾何不再成立。

    顯然,前面所說的時空與參照系有關或無關,其“時空”一詞,表達的是對發生在時空中的物質運動的測量結果,而後面所說的時空平直或彎曲,其“時空”一詞,表達的是物質運動的“場所”,時空的平直或彎曲,是時空本身,是物質運動的“場所”本身所具有的特徵。

    不論時空本身是平直的,它的平直與時空中的物質存在和運動無關,還是時空本身是彎曲的,它的彎曲程度與時空中的物質存在和運動有關,都把時空本身看成是“實體”一樣的東西,認為時空本身可以直接測量,時空本身的平直或彎曲可以直接測量,就像我們直接測量時空中的物質運動一樣。現在,“以太”一詞已經從物理學中清除了出去,但當我們談論時空的平直或彎曲時,就像從前談論以太一樣。當年,物理學家所說的以太,與時空本身還有很大的差異,物理學家們談論以太的密度,強度,以太的運動速度等等,那時的以太,仍然是存在於時空中的,彌散於時空中的一種特殊的物質,就像彌散於空間中的空氣一樣。但現在,這種可以彎曲的東西,就是時空本身。

    所以我認為,從某種意義上講,愛因斯坦的廣義相對論中的時空,仍然可以稱為絕對時空,它仍然類似於從前的以太,它與牛頓絕對時空的區別,僅僅是平直與彎曲的區別,包括其平直或彎曲與時空中的物質存在和運動有關或無關的區別,但他們都認為,時空本身是一種可以直接測量的東西,它的平直或彎曲是可以直接測量的,就像我們直接測量時空中的物質運動一樣。

    我的問題是,時空本身的平直或彎曲如何測量?當我們測量時空本身時,我們究竟是在測量什麼?我們能在空虛中進行測量嗎?而且,當我們測量時空時,我們是以誰為基準而進行的測量?當我們說時空平直或彎曲時,是與誰比較而言的?

    例如,當我們說時間的流動速度不變或可變時,請問,我們究竟是測量了什麼?而且,又是與誰比較才說它的流動速度沒有改變或已經改變了?

    空間本身的平直或彎曲,是以空間中的三段距離之間的關係是否遵守畢達哥拉斯定理為依據的。請問,我們能在一片空虛中測量出這三個長度值嗎?這三個長度應該是直線長度吧,在引力場中,直線變成了彎曲的短程線,導致畢達哥拉斯定理不成立,請問,我們是拿誰,與誰比較後,才說這三條線段是直線或彎曲的短程線的?

  • 5 # 笑看風起雲湧花謝花開

    原先的絕對時空觀是存在問題的。原來的絕對時空觀是以絕對靜止為參考的時空觀。這本身就與萬物運動相矛盾,而且在處理高速運動問題時出現了不相符。宇宙因運動變化而存在,絕對靜止是不屬於宇宙的存在(或叫做不存在),研究宇宙的運動規律怎麼能以不存在為參照呢?所以必須摒棄以絕對靜止為參考的時空觀。狹義相對論建立了一個已宇宙常數光速c為參考的運動的且相對靜止的時空觀,也就是原來的靜止改成了已光速運動。

  • 6 # 打鍋問底

    因為西方人抵制馬列主義辯證唯物哲學觀,而我們愛跟風,受愛因斯坦的廣義相對論荼毒太深。

    什麼是絕對時間?在一個佈滿“同時”的時鐘的空域中,讓一個物體以任意速度(光速或龜速),任意線路,任意方向運動,我們會發現,不管物體運動到什麼地方,所有其他地方的時間都和物體運動到某一處的時間相同,宇宙亦是如此,這就是宇宙的絕對時間。

    再用兩個不同速度的物體做比較(術語叫參考系),我們還會發現,不同的只是它們在相同的時間內各自移動的速度和距離不同,這就是相對時間論,而不是它們的移動速度改變了絕對時間。真不知道那些白紙們是怎麼想出的雙生子佯謬的,還什麼飛船上一年,地球上百年。

    可以這樣說,所謂的相對時間和鐘慢效應,只是愛因斯坦對絕對時間的斷章取義,以及無知白紙們添油加醋的刻意曲解,由此引申的廣義相對論當然更是無稽之談。

  • 7 # 火星一號

    簡單來說,這是因為絕對時空觀與後來的物理實驗以及理論並不符合。考慮一束光的運動方向與地球公轉方向一致,而另一束光的運動方向與之垂直,根據絕對時空觀,由於地球環繞太陽公轉,這兩束光將會有不同大小的速度。在19世紀末,物理學家邁克爾遜和莫雷做了一項光的干涉實驗來進行驗證,結果出人意料,這兩束方向互相垂直的光具有相同的速度,絕對時空觀就此被打破。

    另一方面,早在上述實驗之前,麥克斯韋的電磁理論就已經表明,光速的大小與測量它的觀察者所處的慣性參照系無關,這在後來被稱作光速不變原理。並且,電磁理論應該在所有慣性系中都是相同的,這在後來被稱作狹義相對性原理。愛因斯坦就是基於這兩大原理,提出了狹義相對論。

    根據狹義相對論,絕對的時空是不存在的,一切慣性系都是平權的,並沒有哪個慣性系更高階或低階,時空是相對的。而真正絕對的是光速,無論觀察者在哪種慣性系中,無論慣性系是否相對於光源運動,他們測得的光速大小是相同的。

    基於相對論的兩大原理,很容易就能推匯出尺縮效應和鐘慢效應。根據尺縮效應,運動的尺子相對於它靜止時的長度更短。根據鐘慢效應,運動慣性系的時間流逝速率要比相對靜止的慣性系更慢,這點已經得到諸多實驗的證實,並且也被應用於同步定位衛星的時鐘。

    不過,我們在日常生活中通常很難感受到相對論效應,因為速度太慢了。只有當速度達到亞光速之時,才會體現出明顯的相對論效應。為了便於理解和計算,我們在日常生活中至今還是使用牛頓確立的那套絕對時空觀。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 2018年,TVB有什麼值得一看的劇?