爱吱声

标题: 惯性与非惯性参照系--边寒剑坛友所转贴《引力》一文的错误 [打印本页]
作者: gbdashen    时间: 2013-12-21 11:00
标题: 惯性与非惯性参照系--边寒剑坛友所转贴《引力》一文的错误
本帖最后由 gbdashen 于 2013-12-21 11:19 编辑 8 v& _7 T! @6 J$ i
' p2 ?% S& N) [
边寒剑坛友前天转贴了《科学之谜》杂志一篇名叫《引力的速度，也许是光速的一亿倍甚至更多》的文章（以下简称《引力》），转贴地址
: o3 s& c/ ^% B2 h% b# hhttp://www.aswetalk.org/bbs/thread-27109-1-1.html- p5 W) q4 z& J% p
文中大量使用了地球坐标系，或者说地心坐标系。在探讨地球与太阳之间的物理现象的时候，地球坐标系是一个标准的非惯性参照系。原文作者在使用非惯性参照系的时候，犯了根本性的错误。因此文中的结论完全是错误的。
* x5 c# o$ q' O  U
" {1 j; q4 t  u& _. f（一）惯性参照系与非惯性参照系( L. P" Y$ f. `3 p4 b
首先指出一点，《引力》一文对物理现象的探讨，没有超出牛顿经典力学的范畴，没有涉及相对论力学、量子力学等非经典理论，因此，可以从牛顿定律开始说起。
1 s9 I; Q& _) W/ v- Y& H) D8 g牛一定律，又称惯性定律，一切物体在没有受到力的作用时（合外力为零时），总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态。( a# o$ c7 c: ]6 u: ^
牛二定律，简单地说，F=ma，F是物体所受的外力，m是物体的质量，a是物体的加速度。. A5 S: ^7 K* b+ t3 _. f& m
我们在描述物体运动的时候，总要选取一个参照物。当我们选择一个不受外力的物体为参照物时，也就是说，参照物本身处于匀速直线运动状态或静止状态时，这个参照系被称为惯性参照系，反之则被称为非惯性参照系。
  W$ ?9 L& m0 D! w" q必须指出一点，牛一定律和牛二定律仅在惯性参照系内才是成立的，在非惯性参照系内，牛一定律和牛二定律都会失效。1 U+ R* \  C: f

8 |0 J$ f, G. _& _% y) Z（二）《引力》一文第一条证据的错误所在7 ~; h& {- |. h/ `" s# R
“而由于地球的公转，实际此时的太阳位置，在“看到的”太阳位置前面22角秒的位置”# Z+ V% o' B. E8 s! v$ c
这是在地球上看到的结果。0 t/ `- S; f' A
或者说，以地球为参照物（准确的说应该是以地心为参照物，因为没有考虑地球自转），太阳在围绕地球转动。那么，好像，在太阳光照射到地球上时，太阳已经往前运动了22角秒。那么，好像，太阳的引力与太阳的光压力不在一条直线上，地球应该受一个力。
+ ^# c8 Q& w0 [* y  W" U: [% w事实上这个力是不存在的，为什么，这不是一个惯性参照系。地球受到太阳的引力，并不处于匀速直线运动或静止状态。在这个参照系中，牛一和牛二定律不成立。2 f$ O+ t% G) _+ A
在这个参照系中，太阳围绕地球转。物理教科书中说到，物体A要围绕物体B旋转，必须受到指向物体B的向心力。那么，太阳的向心力是什么？( Z* a* E1 a" Z3 l2 Z
地球的引力？对太阳来说，地球的引力是如此微弱以致是可以忽略不计的。那这个向心力是什么？事实上这个向心力是不存在的。在地球参照系这个非惯性系中，太阳不受力却围绕地球旋转，与牛一和牛二定律相悖。
; _) f3 d$ p6 N0 o% I还有，在地球参照系中，地球受到太阳强大的引力，本身却不运动。可见，在非惯性参照系中，有物体不受力，却有加速度；也有物体受力，却没有加速度。那么地球受到一个所谓的“太阳引力与太阳光压共同作用所产生”的力，运动状态却没有改变，有什么奇怪吗？# H: X- o( M8 Q( [9 ?+ Y0 n

! M1 x8 ^5 L% X9 b（三）如何对第一条证据所提情况进行分析
) R+ l. l; J. G# L很简单，要选个惯性参照系。在地球和太阳中，谁更符合惯性参照系的要求？当然是太阳。事实上，在讨论太阳系以内的物理现象的时候，太阳基本可以被认为是不动的。以太阳为参照物的参照系，基本可以被认为是一个惯性参照系。
/ C9 `% r. n' Y( ^! D& j$ X那么在太阳参照系中，太阳的光压和太阳的引力，在一条直线上吗？或者说，太阳在8分钟前的位置，与太阳在8分钟后的位置，有什么变化吗？
1 b" I" `+ q8 ?太阳是不动的！太阳是不动的！在太阳参照系中，太阳是不动的！$ v0 U+ @% @- x7 s9 [6 y
改变的不过是你的眼睛的位置和你的脖子的仰角！太阳的光压和太阳的引力在一条直线上，虽然是8分钟之前的光！
8 P7 k- a# _2 h3 l$ w$ n; Y6 b1 b
2 J- A9 H7 V- P; i( ~& O3 e& D土鳖抗铁牛。后面三条所谓的证据等俺有时间了再继续写。
作者: dasa    时间: 2013-12-21 11:32
精确。0 o  C/ x* \( U
顺便帮我看看我na个时空联系方程靠谱不？
作者: gbdashen    时间: 2013-12-21 11:40
dasa 发表于 2013-12-21 11:32
. T7 Y; ^9 C# N) T1 f精确。. X' n% I3 v7 m7 w
顺便帮我看看我na个时空联系方程靠谱不？

* h6 h% a; ?* J& G. @0 O8 _2 G大哥，当年我相对论学得很差，不好意思。
作者: dasa    时间: 2013-12-21 11:50
gbdashen 发表于 2013-12-21 11:40 0 o3 b5 b, {4 h' Z5 D7 H9 u9 t2 \
大哥，当年我相对论学得很差，不好意思。

  R0 N# ]+ A6 {6 ~; r/ e- M: }# ?总比我这种野路子靠谱。没事，你随意点评，我脸皮厚，不怕拍砖。
作者: 伯威    时间: 2013-12-22 22:44
赞LZ的认真。$ G' A: L/ R+ C, }2 \! ?, W
老边一直热心各类非主流观点。不过到了科学领域，民科是要挨扁的。
作者: 凡卡    时间: 2013-12-23 13:04
dasa 发表于 2013-12-21 11:32 + ?/ P) t+ V) ]: f
精确。- U* O( q4 h) O4 n, t0 I7 h
顺便帮我看看我na个时空联系方程靠谱不？
" A' D5 G# |  Z2 J
你那个估计哪个科学家都不敢完全否定
作者: 边寒剑    时间: 2013-12-23 16:50
二体问题在不考虑其他天体干扰，只考虑两个天体间万有引力的情况下，可以获得一组联立的二阶非线性常微分方程。他的通解是一组包含6个相互独立的积分常数的6个积分。当积分取一组定值的时候，就构成了某一行星运动方程的特解。
5 E( v$ S' B9 P$ b" {* Y6 f+ n, m& X* i7 M2 I
解的结果表明，行星运动是沿着圆锥曲线的平面运动，太阳位于其中一个焦点上。
, }# r/ O" N: W+ B1 \/ B! j2 x6 f0 K. f7 F2 P, D- p$ A, x+ L
这些我都明白，但是原帖中我主要是对于万有引力到底是细微处如何对于行星进行作用的，这几个微分方程是没有解释的。
作者: 边寒剑    时间: 2013-12-23 16:51
本帖最后由 边寒剑 于 2013-12-23 16:56 编辑
" W5 X+ B4 Y  p) F. o. \
伯威 发表于 2013-12-22 22:44
0 F$ m; J' Q+ Q5 \# D% {/ d( a赞LZ的认真。
6 h; j6 s2 f" Z5 p5 ]) [2 d老边一直热心各类非主流观点。不过到了科学领域，民科是要挨扁的。 ...

0 `/ S4 s* ~$ d4 `- ^4 k, C% n# y# o
《科学之谜》这本每个月都出的杂志可不是民科，杂志自己都写着是由一群研究生以及在职的科学家写的和编纂的文章，不信你买一本试试
作者: 边寒剑    时间: 2013-12-23 16:55
而且我那篇文章主要是讨论引力速度是否超过光速的问题。其实不仅仅是引力，现实中还有两个现象能显示出光速不是宇宙间的最快速度。+ j% ]7 ]4 ~+ n1 T+ ]' q

: u# Y$ \- a9 ~  Z2 [( K一个是宇宙大尺度下的相似性，弄的现在只能用一个不伦不类的暴涨（其实就是通货膨胀这个词）来解释。但是本身暴涨还有这太多的不确定性，现在也只能进行假设而没有进一步的证明。6 d3 J- y( s; z1 M
* s6 N, s9 {* l8 J; ^5 a5 W8 W
另一个就是量子纠缠。这个对于光速是最快速度的定律也是无解
  S! u+ G6 X1 E6 Y
' c+ Z4 T; H- z; }  k* r  L( k9 t
作者: 阿忙    时间: 2013-12-23 23:13
边寒剑 发表于 2013-12-23 03:51 : I% a( s6 w6 p1 P
《科学之谜》这本每个月都出的杂志可不是民科，杂志自己都写着是由一群研究生以及在职的科学家写的和编纂 ...
. M5 \. q+ J. p( I
不是抬杠，而是真心说一句，都是研究生和科学家甚至院士，也不能保证不是民科，这些人如果说的是他们专业素养以外的部分，而且又没有自觉去学习相关的专业知识，那么他们就是民科，例子嘛，比如方舟子谈物理，何祚庥谈任何科学问题
作者: 阿忙    时间: 2013-12-24 14:19
边寒剑 发表于 2013-12-23 03:55
  [( d* Q: x, }2 Q! L而且我那篇文章主要是讨论引力速度是否超过光速的问题。其实不仅仅是引力，现实中还有两个现象能显示出光速 ...

2 ^9 b+ d. D8 ^% o. J! C* w( i对于量子纠缠态来说，他们协作的速度的确是超光速，不过这个和光速不可超越的不矛盾，光速不可超越指的是信息传递速度不能超过光速，量子纠缠态在坍塌以前，谁也不知道是那个状态，所以虽然超光速的影响了另一方的量子态，可不能用来传递任何信息。
作者: gbdashen    时间: 2014-1-13 13:03
俺是正牌苦逼穷忙，所以，请原谅俺拖了快一个月才来补完这篇小小的帖子吧。
: ^& h) j! \0 P- I% T帖子刚发的时候还算热乎，现在话题早就凉透了。俺也想过，这篇帖子要不就这么着吧，也算是俺在网上留了个小坑，以后俺要是有名了，也可以指着这个坑，跟大家介绍说，这个坑是俺挖的。不过，俺是个实诚的人，既然帖子最后写了土鳖抗铁牛，不写完的话，总觉得心里不得劲。那，就补完吧。
* Q+ ]+ G& F# x帖子还热乎的时候，很多坛友跟了帖，好像还被版主大人置过顶。谢谢各位跟贴的坛友和帮俺置顶的版主大人！谢谢！
) [( q. R, D" \& a2 m3 f- b----------------------------------------------------------------------------------------------
: p+ U6 v0 d5 N6 N4 |下面接着白话。先说第三条证据，待会儿回头再说说第二条。
! x$ [' i# f" V( S俺在主贴已经分析了，太阳的实际位置与视位置是一致的，所以，月球遮住阳光的时刻，基本上就是月球、地球、太阳处于一条直线的时刻。即使引力的速度真的快于光速，此时的潮汐力也应该是最大的。《引力》一文中说，潮汐力最大的时刻是在日食之后大约40秒的时间，这个，呃，我觉得有问题。有两种可能：
8 e* H+ X- d  U" z一、真的有这个现象，但是不是因为什么引力速度快于光速造成的，具体是什么原因，我不知道；
/ ^4 j* p- L" k4 Y4 W二、没有这个现象，《引力》一文的原作者的数据有问题。1 h/ M( b. L4 j

0 D- U# ^2 ~5 v9 Y: \5 T: z* ]/ C现在回头说说第二条证据。3 V3 v2 p5 W; V0 @6 k
第二条开始的一大段话都基本是正确的，通过文章说的方法，理论上确实可以测定地球所受引力的方向。* [8 q5 G8 Z  @( t, u
问题是，他说引力指向他说的那个“太阳的实际位置”，可是，这根本不可能啊！太阳的实际位置就是太阳的视位置啊！* G5 Y( Y0 I4 U* y! q2 J+ e
我靠！我只能怀疑，原作者的数据很有问题了！, N0 G6 Y/ l' [; [

% S, L" z" B$ ]5 Q; s接下来再说说第四条证据。& O* `5 I7 k$ |, M9 ^( b: v8 p
原作作者的意思很简单，引力能从黑洞里面出来，光不能，所以引力比光快。
- _0 }5 }! e0 s  P! a1 \! u我晕！光为什么出不来？不就是被引力拉住了？你还想让引力把引力拉住？引力能控制住光，说穿了，是因为引力场比电磁场作用强，和二者谁传播快没有任何关系。
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/ |8 m" ^+ ~2 X  n  z% H, q" O说了一大堆，最后一个问题，引力波传播速度和光速到底是什么关系呢？
6 n( {3 G7 k% i* g' s! ~9 ?, ?' j这个问题经典物理理论是解决不了的，要用在广义相对论。按照广义相对论理论，引力是不存在的。我们感知到的所谓引力，实质上是一种空间扭曲的表现。加速运动的物质会产生引力波，理论上引力波的传播速度就是光速。8 D# h4 M0 G! W$ h% Q, J
引力波的直接检测非常困难，目前好像没有在实验室中检测到引力波的报道。但是，人们可以通过对天体的观测来间接验证引力波的存在。目前观测的结果和广义相对论是相符合的。如果在观测过程中真的发现了引力传播速度快于光速的证据，那么一定会引起轰动的。这么轰动的新闻，我反正没听说过。& H& o' [2 L: n3 t8 m2 P* k, A& {
! p( D; Z5 W. Z4 t
简单的说，以目前人类获得的实验结果来看，引力的传播速度就是光速。好了，白话完毕。
作者: gbdashen    时间: 2014-1-13 13:19
阿忙 发表于 2013-12-24 14:19 ) ~% M0 L  u7 q. a1 Z
对于量子纠缠态来说，他们协作的速度的确是超光速，不过这个和光速不可超越的不矛盾，光速不可超越指的是 ...
/ l; L# X; @) P" z% {6 u5 o* h
谢谢科普！' R! y0 X- ^7 p5 Z- G# O  v$ p

2 y3 z( f, i3 Y. ?" O1 w* {我读书的时候，课本中提到过，光的相速度是可以超过光速的。但相速度不能携带信息，携带信息的必须是光的群速度，而光的群速度最快也就是光速了。然后我就记住了，光速是信息传递的最快速度。
. _7 B5 H1 z; l* d1 G* S/ D- ^4 v5 e, Y: K- e
原来量子纠缠和相速度是一路货色啊！
作者: 天马行空    时间: 2014-1-14 09:39
边寒剑 发表于 2013-12-23 16:55
! l6 c6 G1 R. P9 R( m. U, }7 N而且我那篇文章主要是讨论引力速度是否超过光速的问题。其实不仅仅是引力，现实中还有两个现象能显示出光速 ...
+ s) Y$ X. N% u: C! t/ O/ C; k
从来没有什么光速最快这条定律。狭义相对论中，所谓不能超光速是说传递物质能量信息的速度不能超光速，否则会出现违背因果律的事情：我做一个洛伦兹变换就可以在某个系里看到先中枪，后开枪的事情。波的相速度就可以超光速，光速当然不是最快的“速度”。/ M* v" A9 b, C- N

7 n& u4 d* R5 U
. a9 }- E2 t/ @( z" z4 ~
& l5 f! E# a: ^5 x) K& v& X
5 M- W( }# t3 k9 G. A( `" X/ b% ~
0 O6 R& }6 g5 S6 z; B, {
作者: 天马行空    时间: 2014-1-14 09:52
本帖最后由 天马行空 于 2014-1-14 10:03 编辑 5 o( a$ l& e4 n# r

! R  T+ f1 L' w+ q. t给楼主提个小问题：虽然地球是非惯性系，但牛顿力学还是处理得很好的只有加上惯性力就可。，加上“惯性力”后还可以作为伪惯性系的，物理规律也还适用貌似) j; U* H+ \/ C4 l

# _% d. G' C& \& @0 m4 b7 [' ?* c4 \; c% L
不过那片文章真是胡解啊，简直是用不规范的牛顿力学语言加“不能超光速”一句话来讨论引力速度超光速的问题...光速在惯性系中不变至少也是狭义相对论的内容，引力更涉及广相，那都是避不开的问题啊。如果避开不理那些理论，岂不是又回到了牛顿力学时代人们的逻辑和想法，就像我小时候，我可以理解“伽里略变换＂（显然的，因为符合日常经验）可这个时候爸爸说爱因斯坦有言不许超光速云云你记住了。7 |+ H: l, L7 i3 M

0 ^  s4 C' r1 G  x" o+ W( s7 W7 g( g我记住了。可我凭什么信啊。凭什么不能超光速啊。3 _. ?3 }+ ?2 y

/ w- R3 V* U0 i' q
作者: gbdashen    时间: 2014-1-14 09:58
天马行空 发表于 2014-1-14 09:52
& U+ D! z( F! M' p给楼主提个小问题：虽然地球是非惯性系，但牛顿力学还是处理得很好的只有加上惯性力就可。，加上“惯性力” ...

) S4 I4 x$ t9 V$ v4 [大哥，别考我了吧，我毕业很多年了，学的东西基本都还给老师了。能写出这篇破帖子，已经耗死我不少脑细胞了。
作者: 边寒剑    时间: 2014-1-14 11:42
本帖最后由 边寒剑 于 2014-1-14 11:43 编辑 5 e* g+ _0 ?8 y
天马行空 发表于 2014-1-14 09:52
7 P5 ^* @: @3 o1 N9 z0 f给楼主提个小问题：虽然地球是非惯性系，但牛顿力学还是处理得很好的只有加上惯性力就可。，加上“惯性力” ...

5 U- D- h3 ^; R8 ]6 b+ ^' L! a" O. H8 g( L, V1 q
2013年中国十大科技新闻第五项，就是量子纠缠的速度，下限起码也是光速的10000倍以上,更别说引力的速度了



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