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伽利略大船类比地球有多大的类比度

 博_览天下 2016-04-01

伽利略大船类比地球有多大的类比度

假如有两个相对作匀速直线运动的坐标系,在力学中要问哪一个在运动,哪一个是静止,是毫无意义的,只能观察到相对的匀速直线运动。这里引出力学相对性原理或说狭义相对性原理,惯性系是平等的;那么,两个相对作变速运动的坐标系,在力学中要问哪一个在变速运动,哪一个是静止,是毫无意义的,只能观察到相对的变速运动。这里引出广义相对性原理。惯性系与非惯性系是平等的。

2,不能用任何实验验证得出大船是静止的还是运动的,因为所有的实验是一样的。这里是静止与匀速直线运动的区分。不能用任何实验验证得出大地球是静止的还是变速运动的,因为所有的实验是一样的。这里是静止与变速运动的区分。匀速直线运动的大船中的所有的物体都参与大船的运动,即大船的匀速直线运动,这里是惯性系相对性原理;地球的运动所有的物体都参与地球的运动,地球是变速运动的,这里属于非惯性系相对性原理。大船匀速直线运动,地球向心运动。惯性系平等中我们不能判断大船是运动的,不能判断大船是匀速直线运动的。非参考系平等中,我们不能确定地球是变速运动的,不能判断地球是向心运动的。

3地球向东运动,竖直向上抛出的石头应该落在塔的西边。为什么运动的地球上抛出物体的时候物体不是落在原来位置的西边?不过我知道什么时候是落在塔的西边。当地球是静止或是匀速直线运动的时候,竖直向上抛出石头的同时,地球的运动速度变为另一速度,那么此时,竖直向上抛出的石头落在塔的西边。仔细区分两种现象。一个落在西边,一个不落在西边。

4力学相对性原理或说伽利略相对性原理中,我们说的是惯性系与匀速直线运动惯性系是两个相互匀速直线运动的物体,两者的相互运动状态没有改变。还存在一种现象就是,匀速直线运动系原来是与惯性系静止的,后来运动发生变化,变为匀速直线运动。而此时,在匀速直线运动惯性系看来,原来相互静止的物体变成运动的,惯性定律不再成立,惯性定律的理解在《正确评价牛顿对惯性定律的贡献A》已有描述,不再论述。而在非惯性系中我们直接用的就是与惯性系相互静止或匀速直线运动的参考系变为加速运动,这种现象与与惯性系相互静止的参考系变为匀速直线运动。这两种现象不论是变为匀速直线运动还是变速运动都是变化。

还有一种现象是参考系本来就是与惯性系是加速运动的或者变速运动的。这种现象‘与参考系本来就是与惯性系是静止或匀速直线运动’的现象属于同一类别,两者共同点就是参考系与参考系间的运动状态没有再发生变化。这里的‘没有再发生变化’指的是1参考系间的运动差不变;2,参考系间的加速度不变。

相互匀速直线运动的两个物体,物体或说参考系间的运动差不变。假如有两个相对作匀速直线运动的坐标系,在力学中要问哪一个在运动,哪一个是静止,是毫无意义的,只能观察到相对的匀速直线运动。相对于一个物体,我们用A标识,力学规律或说力学现象是这样的,不受外力的时候与A静止的物体的保持静止,运动的物体保持运动,直到有外力改变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对于A说的。相对于另一个物体,我们用B标识,力学规律或说力学现象是这样的,不受外力的时候与B静止的物体的保持静止,运动的物体保持运动,直到有外力改变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对于B说的。就是说在物体A与B中具有相同的力学规律。我们不能用这些规律或者实验来区分物体是运动的还是静止的。但相对于物体A的静止与相对于物体B的静止是不同的,相对于物体A静止物体在物体B看来是运动,反之亦然。

相对变速运动的两个物体,相对变速运动是两个物体所共有的相对运动状态,同样用AB标识,即在A看来,B变速运动;在B看来,A变速运动。在A参考系中,不受外力的时候与A静止的物体的保持静止,运动的物体保持运动,直到有外力改变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对于A说的。在B参考系中,不受外力的时候与A静止的物体的保持静止,运动的物体保持运动,直到有外力改变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对于B说的。这里的不受外力在A中是相对于A说的,在B中是相对于B说的。在A中静止的物体在B看来是变速运动的,是受力的;在B中静止的物体在A看来是变速运动的,是受力的。在A,B中也都有相同的物理现象,我们不能用这些现象说谁是静止的,谁是变速运动的。-

三个物体的相对运动

三个物体,我们用物体A,B,C标识。A与B相互变速运动,A与C相互静止(也可以说相互匀速直线运动)。那么在A与C看来是物体B变速运动,B是受力的。此时,C运动发生变化,变成与B相互静止。在C看来是A与B的运动状态发生改变。我们无法区分是C的运动状态发生改变还是A与B的运动状态发生改变。

物体X由静止变为匀速直线运动的时候,原来与物体相互静止的物体与物体一样的变为匀速直线运动,那么在这些物体看来物体X是不变的,而不随物体X一起运动的物体的运动状态发生改变。在物体X看来,与物体X一直静止的物体保持静止状态不变,,与物体X一直运动的物体一直保持运动状态不变。这些物体的力学现象对于物体X来说,是不变的,符合力学定律。   同样,还有变速运动。物体X由静止变为变速运动的时候,,原来与物体相互静止的物体与物体一样的变为变速运动,那么在这些物体看来物体X是不变的,而不随物体X一起运动的物体的运动状态发生改变。在物体X看来,与物体X一直静止的物体保持静止状态不变,,与物体X一直运动的物体一直保持运动状态不变。这些物体的力学现象对于物体X来说,是不变的,符合力学定律。

 

  伽利略在《对话》中写道:当你在密闭的运动着的船舱里观察力学过程时,“只要运动是匀速的,决不忽左忽右摆动,你将发现,所有上述现象丝毫没有变化……所有这些一致的现象,其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的,也是空气所共有的。”,那么如果大船加速运动呢?不是说大船从静止或者匀速直线运动变为加速运动,而是说大船加速运动的时候,加速运动是大船内一切事物所共有的的时候会怎么样?例如地球是变速运动的,但地球上的许多物体与地球一起运动。地球的变速运动,是许多物体所共有的,在这些物体看来,我们无法用实验验证地球是静止的还是运动的,地球是静止的还是变速运动。不能判断地球的运动状态。

‘所有这些一致的现象,其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的,也是空气所共有的。’参考系与描述的物体,描述出来的物体的运动都含有参考系的运动。参考系的运动是所有物体都具有的。当参考系运动的状态发生改变的时候,运动状态不变的物体是不随着参考系一起变化的,在参考系看来这些物体不再保持运动状态不变,这是因为参考系的运动状态发生改变,在参考系看来觉得自身没变,那么是这些物体不再保持原来的运动状态,是这些物体的运动状态发生改变。对于这些物体来说参考系就是非惯性系。例如惯性系变为匀速直线运动惯性系,相对于惯性系不变的物体来说,匀速直线运动惯性系就是非惯性系;惯性系变为非惯性系,,相对于惯性系不变的物体来说,非惯性系就是非惯性系。当参考系的运动状态发生变化的时候,如果有物体或者说有一些物体与参考系具有相同的变化,那么在这些物体看来参考系是不变的,在参考系看来这些物体始终保持运动状态不变,在这些物体看来参考系就是惯性系。例如匀速直线运动的火车受力变速运动的时候,有一些物体也受力与火车的变化速度一样,那么对于这些物体来说火车就是惯性系。用这些物体的力学规律来验证的话,那么我们无法区分参考系的运动状态。通常我们说静止或匀速直线运动的物体,例如火车,变为变速运动的时候,就变为非惯性系这是相对于与惯性系一直保持不变的物体来说的,这是用‘与惯性系一直保持不变的物体’来验证的时候得出的结论。

这样的话我们通常说的惯性系符合的还是牛顿运动定律吗?详细的将在《惯性系符合的是不是牛顿运动定律》,《惯性定律与惯性系两者中惯性的区别》等文中进行描述。2013年11月8日7:14:09吴兴广

 参考文献:【1】《物理学中量的计算与相对论的关系》【2】《正确评价牛顿对惯性定律的贡献A》【3】《引力的量纲问题产生对等效原理的理解》【4】《既是惯性系又是非惯性系的参考系》

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