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第二相对论

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第二相对论(狭义)

蒋奉国

前言

相对效应是一种广泛存在且浅显易懂的自然现象,但爱因斯坦提出相对论至今,相对效应一致被当做一种深奥知识存在。

《第二相对论》的提出,能够让大家认识到,相对效应其实是浅显易懂的,我相信,只要有高中及以上文化,都应该能够看明白。

与爱因斯坦《相对论》相比较,《第二相对论》主要解决的不是深奥难懂的问题,而是爱因斯坦《相对论》不全面与表达不严格的问题。

至于为什么叫做《第二相对论》,是因为虽然狭义部分与爱因斯坦《相对论》相通,但广义部分的很多观点与爱因斯坦《相对论》相矛盾。

任何物体的运动速度都是有限的

在生活中,我们应该有这样一种体会。对一个物体加速时,刚开始比较容易,越往后就越困难。当物体的速度达到一定极限之后,要想再加速的可能几乎为零。

就以这样一个例子来说把。一个人在一条平直的公路上推一辆小车,随着小车的运动,推车人也必须运动。小车的速度加快,推车人的速度也必须加快,当小车的运动速度等于或大于推车人的最大奔跑速度时,推车人就不可能再对小车加速。

类似的例子很多,如小河里的水对对一艘小船加速时,起初河水能使小船具有较大的加速度,随着小船速度的加快,流水使小船的加速度逐渐变小,当小船的速度等于流水的速度时,流水就不可能使小船有加速度。

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使任何一个物体产生加速度,都必须要有施力物体,对运动物体施力时,施力物体必须作相应的运动。当受力物体的速度等于或大于施力物体的最大运动速度时,该施力物体就无法使受力物体产生加速度。也就是说,任何物体的运动速度都是有限的,它的极限速度就是它的施力物体的最大运动速度。

施力物体的分类

使任何一个物体产生加速度,都必须要有施力物体。施力物体的种类繁多,但从总体来说,无非就是两类:有生命的事物和无生命的事物。

如果施力物体是一个有生命的事物,受主观意识的影响明显,个体差异明显,研究起来相对比较复杂,所以暂时不作讨论。

如果施力物体是无生命的事物,那么又可以分为两类:流体和固体。 可以作为施力物体的流体有:流水,风,引力场,磁场,电场等等。我认为,当用流体作为施力物体时,它们应该具有相似的性质,我们就可以选择其中一种模型作为代表:这种模型就是流水如何使小船产生加速度,简称流水模型。

可以作为施力物体的固体有:弹簧,篮球弹起时的地面,弹性碰撞中的钢球等等,这些施力物体使另一个物体产生加速度,依靠的都是弹力产生的作用,我们也可以选择其中一种模型作为代表:这种模型就是弹簧如何使小球产生加速度,简称弹簧模型。

使一个运动的物体产生加速度,虽然种类繁多,情况各异,但是,我们就只需要研究两种模型就可以了:“流水模型”和“弹簧模型”。

科学研究中“一个词语多个概念”的现象

在讨论相对效应之前,必须要先说一说有关“概念”的问题。

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说到概念,大家都不陌生。在多数人的意识中,任何一个事物都应该有一个相对固定的概念,比如“白色”、“固体”、“圆”等等,这些概念可能存在不同的表述方式,但各种表述方式的实质是相同的。

作为科学研究,它要求必须有严谨的推理和验证,如果说存在一个词语表示两个或多个概念的情况,大家一定不会接受:“科学研究中怎么会犯如此低级的错误”。而实际上,在科学研究中,一个词语表示两个或多个概念(也就是概念不一致)的情况是存在的。下面我就举几个例子来说明一下。

一、物理学中的“质量”

在静力学中,“质量”指“物体所含物质的多少”,而在运动力学中,“质量”指“物体惯性的大小”。虽然都是“质量”,但在两个场合表示了两个不同的概念。对于学习物理或研究物理的人来说,如果混淆了两个概念,就会产生认知和推理上的错误。

二、“空间”

在多数人的意识中,“空间”指“在某一位置的立体区域大小”。(注:这是我根据经验自己总结的,不是词典上面的解释)其实,这种理解仅仅是指“物理空间”,而现实生活中,还存在“意识空间”、“生活空间”、“网络空间”等等。而人们在理解“物理空间”时,最容易与“数学空间”和“意识空间”混淆。

数学空间中,有“一维空间”、“二维空间”、、“四维及以上空间”,在这些空间中,一、二、三维空间都有相应的几何意义,四维及以上空间却只是一个具有某些性质的集合,其中,数学中的“三维空间”与“物理空间”的概念是大体一致的。

虽然“物理空间”和数学中的“三维空间” 大体一致,但并不能把这两个

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概念完全等同。举个例子来说,如果将三维坐标的原点或单位长度进行了改变,或者将直角坐标系改成了斜角坐标系,甚至将笛卡尔坐标系改成了仿射坐标系、球面坐标系等等,同一物理空间的数学表达形式发生了变化,并不能说明这个物理空间本身发生了变化。如果是同一空间因为数学表达形式发生了变化,就说这一空间本身发生了变化,我认为这就是混淆了“物理空间”与“数学空间”的概念。

如果把“物理空间”与“意识空间”这两个概念混淆,所做出的推理也是不严格的。

总之,物理空间与数学空间和意识空间的区别在于,物理空间是客观存在的,它不随数学表达形式的变化而变化,也不随个人的主观意识和认知水平的变化而变化。

三、数学中的无穷大。

很多人认为数学只是一门学科,其实数学本身却可以分为很多门具体学科,涉及多个不同领域,而在数学的不同领域中,都会用到无穷大这个概念,而在不同的领域,无穷大的概念是有差别的。因为“无穷大”这个概念对物理学的研究影响不大,所以这里不作解释。

通过以上的阐述,我们应该知道,概念不一致的现象在科学研究中是存在的,而这种同一词语表示不同概念的情况,给学习者带来了很大的难度。因为在学习了一个词语表示的第一种概念之后,必须要有思想观念的转变才能理解清楚第二种概念,而很多学习者在学习的过程中,思想观念是转变不过来的,只是觉得这个内容很抽象,弄不懂。对于研究者来说,如果将同一词语表示的不同概念混淆,也容易得出不严格的结论。

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流水模型的相对效应

学过高中物理的人都知道,力是改变物体运动速度的因素,而不是保持物体运动速度的因素,物体运动速度改变的快慢,就要用加速度来描述。

根据牛顿第二定律,物体加速度a的大小跟所受合力F的大小成正比,跟物体的质量m成反比。在现在的国际单位制中,牛顿第二定律可以直接写成F?maFF或a?,m?。

ma当质量为m的小船静止不动时,如果河中流水的速度v水不变,则河水对小船的冲击力F是不变的。当小船从静止刚开始被加速的一瞬间,它的加速度是

Fa?,随着小船的运动,小船的运动速度记着v船,河中的流水相对于小船来说

m(即以小船为参照物),河水的速度记着v相对,小船此时受到河水的实际冲击力记着F相对,小船此时的加速度记着a相对,那么,流水的相对速度v相对?v水?v船,小船的实际加速度a相对F相对?。

m当小船的速度v水?v船?0ms时,v相对?v水,F相对?F,a相对?a。 当v船?0ms时,v相对?v水,F相对?F,a相对?a。

m当v船?v水时,v相对?0ms,F相对?0N,a相对?0S2。

以上讨论的是流水使小船作加速运动的情况。如果是流水使小船作减速运动,情况又会怎样呢?

假设河水向东流动,速度记着v水,小船向东行驶,速度记着v船,河水相对

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第二相对论

第二相对论(狭义)蒋奉国前言相对效应是一种广泛存在且浅显易懂的自然现象,但爱因斯坦提出相对论至今,相对效应一致被当做一种深奥知识存在。《第二相对论》的提出,能够让大家认识到,相对效应其实是浅显易懂的,我相信,只要有高中及以上文化,都应该能够看明白。与爱因斯坦《相对论》相比较,《第二相对论》主要解决的不是深奥难懂的
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