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7个基本物理量,就可以根据量纲法则导出目前所有的物理公式,这个你知道吗?
2017-08-24 | 阅:  转:  |  分享 
  
导读:大家想看懂场方程的基本含义,还是要了解一下量纲知识。希望对大家有帮助。7个基本物理量,就可以根据量纲法则导出目前所有的物理公式,这个你
知道吗?第三十八章:关于爱因斯坦场方程的引力新解上一章我们简单了介绍了爱氏场方程,和关于场方程的一些基础知识。但其实还没有介绍完,
为了让大家更详细了解和认识场方程,有必要再加一些物理量。我们的认识是由浅到深的,所以下面的这些物理量并不常见。还是简单的了解,所以
大家不用担心数学推算,我上面说了,我自己的数学能力也不行。首先来看看什么是量纲:量纲是指物理量的基本属性。物理学的研究可定量地描述
各种物理现象,描述中所采用的各类物理量之间有着密切的关系,即它们之间具有确定的函数关系。为了准确地描述这些关系,物理量可分为基本量
和导出量。基本量是具有独立量纲的物理量,导出量是指其量纲可以表示为基本量量纲组合的物理量;一切导出量均可从基本量中导出,由此建立了
整个物理量之间函数关系。这种函数关系通常称为量制。以给定量制中基本量量纲的幂的乘积表示某量量纲的表达式,称为量纲式或量纲积。它定性
地表达了导出量与基本量的关系,对于基本量而言,其量纲为其自身。在物理学发展的历史上,先后曾建立过各种不同的量制,1971年后,国际
上普遍采用了国际单位制(简称SI),选定了由7个基本量构成的量制,导出量均可用这7个基本量导出。7个基本量的量纲分别用长度L、质量
M、时间T、电流I、温度Θ、物质的量n和光强度J表示,则任一个导出量的量纲dimA=LαMβTγIδΘεNζJη,这是量纲的通式。
式中的指数α,β,γ…称为量纲指数,全部指数均为零的物理量,称为无量纲量,如精细结构常数即为一无量纲量。此外,如速度的量纲dimV
=LT-1,加速度a的量纲dima=LT-2等。量纲是物理量的度量,是物理量的测量数据的表示。用来表示量纲的单位必须反映特定物理现
象或物理量,如温度、位移、速度、质量等。客观规律要求数值的非实质变化必须保证事物客观大小的绝对性。具体说,任何两个一定大小的同类量
,不论测量的单位如何,它们的相对大小永远不变,即它们的比值对任何单位都必须是个定值。同类量相对大小对于单位的不变性是度量的根本原则
。违反这一原则,量度将没有任何意义。根据这个原则,可以导出以下的重要结论:在确定的单位制中,所有物理量的量纲都具有基本量量纲的幂次
积形式。接下来看看什么是缩并:缩并是张量分析中特有的一种运算,缩并就是从某个独特的角度去看一个张量,在这个角度上,一个复杂的张量可
以显得比较简单。所谓的独特角度可以是一种逻辑规律,即我们在遵循某种逻辑规律的前提下,一个复杂张量就可以简化为一个简单些的张量。所以
黎曼张量缩并为里奇张量,可以理解为存在某种逻辑规律,在这种逻辑规律下,黎曼空间曲率的数学描述可以得到简化。既然里奇张量是由黎曼张量
缩并来的,则里奇张量就是在某种逻辑规律下的,描述空间曲率的,比黎曼张量要显得简单些的张量。什么叫度量张量:度量张量也叫度规张量,是
在黎曼几何里用来衡量距离及角度的二阶张量,描述了空间的性质。度规张量是一个矩阵(方阵),也可以描述空间是否弯曲。这里的四维时空(一
维时间+三维空间)是闵可夫斯基空间,闵可夫斯基空间是相对论理论框架的基础。度量张量与里奇标量的乘积也是一个张量,这个张量可以看作是
在度量张量作用下的针对黎曼空间的某种曲率描述。最后来看看什么叫能量-动量-应力张量:在物理学中是一个张量,它描述了能量与动量在时空
中的密度与通量(flux),其为牛顿物理中应力张量的推广。在广义相对论中,其为重力场的源,如同牛顿重力理论中质量是重力场源一般。应
力-能量张量具有重要的应用,尤其是在爱因斯坦场方程式。这个张量是二阶的,因此也是一个矩阵。为什么叫能量-动量-应力张量呢?因为这个
矩阵中的各项有不同的物理意义,其中包含能量密度(量纲与压强相同)、动量密度和动量通量。这个矩阵中是由不同的物理量组成的,这就是通常
对张量不做量纲分析的原因,因为张量可以是不同物理量的组合,因而量纲是混杂的,所以有时不太容易将量纲分离出来做分析。但是可以分析的,
也可以通过分析量纲,来验证公式和定律的对错。好了,基础的知识就分享到这里,下面才是重点。在我的书里《变化》中,我一直强调引力不是时
空弯曲造成的,是时空使然。也就是说引力是时空性质。和弯曲没有关系。那么如何通过数学逻辑来看呢?还是先看看场方程吧,如下图:还可以
写成这样,两者是一样的【字写的不好,大家见谅】:其中·G_uv{称为爱因斯坦张量。·R_uv是从黎曼张量缩并而成的里奇张量,代
表曲率项,表示空间弯曲程度。·R是从里奇张量缩并而成的标量曲率(或里奇数量)·g_uv是从(3+1)维时空的度量张量;·T_
uv是能量-动量-应力张量,表示了物质分布和运动状况。·G是引力常数,·c是真空中光速。整个方程式的意义是:空间物质的能量-动
量(T_uv)分布=空间的弯曲状况(R_uv)。爱氏以此推断引力的成因是时空弯曲。但我不这样推断。看过我前面内容的朋友,应该知道我认为引力的本源是时空,不是时空弯曲。摘自独立学者灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》本文为摘录内容,全文如:关于爱因斯坦场方程新解
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(本文系探索之子首藏)