解析理想实验新逻辑
胡 良
摘要:理想实验本质上就是逻辑推理,是建立创新物理学理论最有价值的方法,是人类的大智慧。由于不需要进行具体的实验;只是根据已有的公认事实进行逻辑推理;极大地节约了大量资源。
关键词:理想实验,光速,量子场论,引力场,基本粒子,能量
作者:总工,高工,硕士
New Logic of Ideal Experiments in Physics
Hu Liang
Abstract:
The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Planck's constant (h).
Keywords: Quantum field theory; gravitational field; particle; isolated system; energy; photon.
0引言
理想实验本质上就是逻辑推理,是建立创新物理学理论最有价值的方法,是人类的大智慧。由于不需要进行具体的实验;只是根据已有的公认事实进行逻推理;极大地节约了大量资源。
1理想实验之一
从物理学的历史来看,重大的理论创新都是通过理想实验完成的,然后,再通过实验验证,被大家接受的。惯性原理的理想实验,曾经,人们认为力才是运动的原因;如果没有力的作用,物体的运动都最终会静止。
伽利略提出一个思想实验,通过逻辑推理,指出一个不受任何外力(或者外合力之和为零)的物体将保持静止(或匀速直线运动),这就是惯性原理。
具体的理想实验是,
设想有一个竖直放置的V字形状的光滑导轨,假设一个小球在上面可无摩擦的滚动。
当让小球从左端往下滚动,则小球将会滚到右边的相同高度。如果,降低右侧导轨的斜率,则小球仍然会滚动到相同高度,体现为小球在水平方向上将会滚得更远。
再假设右侧导轨斜率不断降低直至降到水平,根据逻辑推理,如果无摩擦力阻碍,小球就会一直向前滚动下去,体现为匀速直线运动。
2理想实验之二
牛顿大炮的理想实验,假如,有一门架在山上的大炮,以高速向外水平方向发射炮弹;则炮弹的速度越快,则会落到越远的地方。而当速度足够快,则炮弹就会永远也不落地,体现为围绕着地球进行周期性的运动。
这一个思想实验,体现了万有引力,解释了月球不会掉到(也不会飞离)地球的原因。
3理想实验之三
比萨斜塔实验,设想将一个重球和一个轻球捆绑在一起下落。假如,重球落得快,而轻球落得慢;轻球就会拖拽重球给它一个阻力使得它减速,导致两个球的下落速度介于重球与轻球下落速度之间。
如果将这两个球看成为一个整体,则其总重量将大于重球,从逻辑来看,其应当下落得的速度比重球单独下落时会更快。
这两个推论之间是相互矛盾的,通过逻辑推理,两个小球应该同时落地。
但是,值得一提是,其边界条件是重球密度与轻球的密度一样。根据量子三维常数理论(即能量常数理论),如果重球密度与轻球的密度不一样,则密度大的球会先落地。
4理想实验之四
牛顿的水桶实验,将一根长绳吊一个水桶,如果让它旋转至绳子扭紧;然后,将水注入,这时,水及桶都处于静止中,液面是水平的。
再将水桶突然反方向旋转,刚开始的时候,水面并未跟随着运动,此时水面仍然水平。
但是后来,桶逐渐将运动传递给水,使水也开始旋转;就可看到水渐渐离开其中心而沿着桶壁上升,从而形成凹面;运动越快,水升的越高。
假如此时突然让水桶静止,水由于惯性仍将旋转,此时的液面仍为凹面。水面的下凹,不是由水对周围的相对运动造成的,而是由水的真正的圆周运动造成的,具有绝对性。通过逻辑推理,由水面的下凹就完全可判断绝对运动是存在的。
根据量子三维常数理论(即能量常数理论),任何一个孤立体系(孤立量子体系)都具有内禀的一维空间速度及内禀的三维空间速度,可见绝对运动是存在的。但孤立体系的最大的信号速度是光速;而二个孤立体系的联系是超距的。
5理想实验之五
奥伯斯佯谬内涵,宇宙处于稳恒态,这意味着,宇宙是无限大的,并且存在的时间是无限长的及宇宙中的星体分布(在大尺度上)是均匀的。
因为,宇宙是稳恒的,具有无限大及时空平直的属性;其中,均匀分布着同样的发光体;但由于发光体照度与距离平方成反比,而一定距离上,球壳内发光体数目与距离平方成正比,导致对全部发光体的照度的积分不收敛,体现为宇宙微波背景辐射。
宇宙微波背景辐射是一种充满宇宙的电磁辐射,其特征与黑体辐射相同,而频率属于微波范围。因此,奥伯斯佯谬并不存在。
6理想实验之六
双生子佯谬,根据狭义相对论,运动的参考系中,时间会变缓,即,动钟变慢效应。
假设有一对双胞胎甲及乙;如果,甲留在地球上;而乙乘坐近光速飞船飞向宇宙深处,但飞船在飞出一段距离之后,掉头往回飞,并最终回到地球,双胞胎兄弟见面,双胞胎兄弟到底谁更年轻。
狭义相对论认为,根据动钟变慢效应,当兄弟俩见面时,乙比甲更年轻;广义相对论没有明确的结论。而相对论在一定边界条件下,又被许多实验证实。
根据量子三维常数理论(即能量常数理论)认为,乙与甲年龄完全相同。根据常识(常识就是经过无数实验证明的事实),也是乙与甲年龄完全相同。到底问题出在哪里。
核心原因是,绝对时间与相对时间的内涵。例如,甲及乙都有一公斤黄金。甲在中国将黄金换成人民币;乙去美国及欧洲旅游,将黄金换成美元及欧元;当甲再回到中国时,甲及乙的钱感觉是不一样多的。但,如果甲及乙将货币再转换为黄金,其实又是一样的。黄金相当于绝对时间;人民币,美元及欧元相当于相对时间。
此外,相对论认为,引力场中的一切物体都具有同一的加速度。 三维常数理论(即能量常数理论)认为引力场中,具有相同密度的一切物体,才能够都具有同一的加速度。
这意味着,相对论是量子三维常数理论(即能量常数理论)在一定边界条件下的特例。