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修正错误,夯实基础,重建整个物理大厦的力学理论基础(节选1)

时间:2022-04-14   阅读:58

  修正错误金宵大厦2,夯实基础,重建整个物理大厦的力学理论基础(节选1)

  徐来池

  0、引言:一个连初中生都会演算的牛顿力学问题

  可以说,任何人都会认为我的脑子出了问题,因为我要说的东西几乎大家都明白,这就是我们都熟悉的、全世界的教科书都如此的、从中学阶段就开始普及学习的物理知识------牛顿力学;不光如此,它也至少统治了最近几百年的科技发明及其生产应用,并得到了巨大的成功,比如房屋与机械的设计,比如我们每天都要消耗的电能的单位焦耳,它都离不开牛顿力学,都是以牛顿力学为基础;而我却说物理学的基础理论,即牛顿力学,犯了错误,犯了大错误,能够不是我的脑子出了问题吗?我当然认为不是我得脑子出了问题,金宵大厦2。我把我的理由告诉了他们,要他们解释,遗憾的是,没有人解释得了,要解释也是想方设法牵强附会的找理由为牛顿力学的理论辩护,总之,不管我说的多么明白,也不管对方是多么的理屈词穷,他们就是不认可作为物理学基础的牛顿力学出错了,就是认为牛顿力学不可能出错,错的一定是我的大脑。

  但金宵大厦2,真的是吗?

  好了,废话少说,先看一个连初中生都会计算得简单实例金宵大厦2。这个实例就是:

  实例1:在一个光滑的水平面上金宵大厦2,用一个大小为1牛顿的外力,从左向右推动一个质量为1千克的小球,使其做从左向右的加速度运动,比如外力F从0时刻开始,作用了10秒钟,那么该外力对该物体做了多少功?

  对这个问题,只要给出了小球在0时刻的初速度V0,谁都能够计算出来,心算就能够计算出来,并且立刻由牛顿第二定律得出:小球获得了一个大小等于1米/秒2的加速度,方向和力的方向一致,也是从左向右金宵大厦2

  但问题就出在这个初速度上,因为大家都清楚,初速度的大小并不取决于该过程本身,而是取决于我们,取决于我们是站在哪个惯性参考系对其进行观测金宵大厦2

  好比人立于地面,我们可以认为其初速度为0,但我们也可以认为其等于地球自转的圆周速度,那么其初速度就是坐地日行八万里的速度,它相当于是站在地球以外的相对于地球的一个固定点对其观测金宵大厦2

  惯性参照系就是做匀速直线运动的速度参照系,大家都清楚,所有的速度都是相对的,都是相对于所选择的惯性参照系的,之所以要选择惯性参照系,就是因为牛顿第一定律,即物体在所受合力为0时,将保持静止或匀速直线运动的惯性运动状态金宵大厦2

  对上面的实例金宵大厦2,不妨假设有如下四个惯性参照系:

  惯性参照系A:它与小球在0时刻的速度同步,并定义从左向右为速度的正方向,也就是说,在惯性参考系A中观测,小球的初速度为V(0)=0,小球在外力作用下的加速度为1米/秒2金宵大厦2

  惯性参照系B:它与小球在0时刻的速度同步,但定义从右向左为速度的正方向,也就是说,在惯性参考系B中观测,小球的初速度依然为V(0)=0,但因为正方向的定义和上面的惯性参照系正好相反,所以此时外力为-1牛顿,小球在外力作用下的加速度为-1米/秒2金宵大厦2

  惯性参照系C:它与小球在0时刻的速度不同步,而是以10米/秒的速度从右向左远离小球,定义从左向右为速度的正方向,那么,在惯性参考系C中,小球的初速度为V(0)=10米/秒,外力为1牛顿,小球在外力作用下的加速度为1米/秒2金宵大厦2

  惯性参照系D:它与小球在0时刻的速度不同步,而是以10米/秒的速度从左向右远离小球,定义从左向右为速度的正方向,那么,在惯性参考系D中,小球的初速度为V(0)=-10米/秒,此时外力为1牛顿,加速度为1米/秒2金宵大厦2

  下面分别计算在这四个惯性参照系中,按教科书上牛顿力学中的定义,计算外力做了多少功,做了多少冲量,小球移动了多少位移,以及小球的动能的增加量金宵大厦2。因为只要对中学所学的牛顿力学有基本印象,如下的计算都很简单,心算就可以得出,所以不给出计算过程,只给出计算结果。

  在惯性参照系A中:外力做了50焦耳的功金宵大厦2,小球的动能从0增加到50焦耳;小球移动的位移为50米,速度从0增加到10米/秒,外力所做的冲量为10牛顿.米/秒,小球的动量增加也为10牛顿.米/秒

  在惯性参照系B中:外力做了50焦耳的功,小球的动能从0增加到50焦耳;小球移动的位移为-50米,速度从0减少到-10米/秒;外力所做的冲量为-10牛顿.米/秒,小球的动量减少也为-10牛顿.米/秒金宵大厦2

  在惯性参照系C中:外力做了150焦耳的功,小球的动能从50焦耳增加到200焦耳;小球移动的位移为150米,速度从10米/秒增加到20米/秒,外力所做的冲量为10牛顿.米/秒,小球的动量增加也为10牛顿.米/秒金宵大厦2

  在惯性参照系D中:外力做了-50焦耳的功,小球的动能从50焦耳减少到0焦耳;小球移动的位移为-50米,速度从-10米/秒增加到0;外力所做的冲量为10牛顿.米/秒,小球的动能增加也为10牛顿.米/秒金宵大厦2

  我们知道金宵大厦2,力与加速度的大小,是不会随惯性参照系的选择不同而不同的,也就是说,按照现在牛顿力学中的功与冲量的定义,选择不同的参照系,会得出不同的结果,为什么?到底哪一个正确?

  我们知道:对一个确定的物理变化过程,或这里的外力对物体的做功过程,其做了多少功或能量变化了多少,它应该是一个确定的定值,应该与观测者所选的惯性参照系毫无关系,但如上所任意选择的惯性参照系,计算出的结果虽然都符合教科书上的能量守恒与动量守恒定律,但能量与动量变化的多少却完全不一样金宵大厦2。那么到底哪个正确?

  遗憾的是,没有人能够回答,也回答不了金宵大厦2

  即便你要强行回答金宵大厦2,比如只有按参照系A的计算才是正确的,那也会有新的错误结论的出现,比如外力再继续作用于物体10秒钟,那么这10秒是做了50焦耳的功,还是150焦耳的功?更何况现在物理学上也没有确定一个统一的速度参照系?也许你会说,冲量与做功都是相对的,冲量在现在的教科书中是是矢量,其具有相对性还说得过去,但一个确定的做功过程,其做了多少功,耗了多少能量,也有相对性,这说得过去吗?那岂不成了我想说这个过程做了多少功就做了多少功?想说这个过程耗了多少能量就耗了多少能量?这难道不荒唐、不与事实相违背?

  可以证明金宵大厦2,也不难证明,大家都可以证明:

  对做功的多少或物体动能的变化,惯性参照系的选择不同,可以得到从负无穷到正无穷的整个实数范围内的做功多少的任意值金宵大厦2

  对恒力作用于小球而言金宵大厦2,这只要所选择的惯性参照系的V0满足方程:

  F(V0T+aT2/2)=W

  即可,其中W是任意给定的做功的多少的值,F是给定的力,a是小球所获得的加速度,它等于F/m,T是作用时间的长短,V(0)是待求的小球的初速度,并由此确定所选择的惯性参照系金宵大厦2。注:显示时T的平方变成了T2,请注意,上下同。

  可以证明金宵大厦2,也不难证明,大家都可以证明:

  不管选择什么样的惯性参照系,冲量或动量变化的大小都相同,所不同的至多是其方向或正负不同而已金宵大厦2

  这是因为不管选择何惯性参照系,外力作用的时间长短以及力的大小都相同,,速度的变化量或增量的大小也相同,所不同的至多只是惯性参照系的正方向的人为的定义金宵大厦2。所以冲量或动量的变化的大小都相同,至多只是正负或方向的不同。

  可以证明、也不难证明、大家都可以证明:

  即便你认为必须统一一个惯性参照系,比如初速度必须为0,力的方向就是惯性参照系的正方向,其结论也是矛盾与自扇耳光的金宵大厦2

  比如,就是上例中的惯性参照系A,整个10秒钟,做了50焦耳的功,其中前5秒是12.5焦耳,后5秒是37.5焦耳,那么如果不是同一个外力连续做功,而是两个相同大小与方向的外力相继给其做功,其中第一个5秒是第一个外力,第二个5秒是第二个外力,那么第二个外力所做的功同样只能是12.5焦耳,而不是37.5焦耳,因为第二外力做功的初速度也必须从0开始增加到5米/秒,而不是从第一阶段结束时的5米/秒开始增加到10米/秒,那么它就不符合、也违背了两个阶段的做功之和必须等于整个阶段的所做之功的最基本的原则金宵大厦2

  可以证明、也已经证明、也上了教科书金宵大厦2,也与事实想吻合:

  上面的小球的速度、以及加速度、以及位移的计算都是正确的金宵大厦2。现在的牛顿力学之所以得不到确定的做功的多少以及小球动量的变化量,问题只可能出现在力与功的定义上。

  作者在发现该问题的最开始是想方设法为维护牛顿力学的正确性而给牛顿力学不断打补丁的,它耗费了作者大量的时间,但无奈都无法自圆其说金宵大厦2

  围绕上面的问题金宵大厦2,依据现在作者的已建立的理论,作者给出的认为正确的答案是:

  1)、力不是矢量,动量也不是矢量,而都是标量,牛顿力学中对力的矢量表达是错误的,功的定义也是完全错误的金宵大厦2

  2)、功就是力的大小乘以时间,也即是力的大小在时间上做功,而不是教科书上的是力的大小和方向在位移矢量上做功金宵大厦2

  对上例而言,作者的答案是:外力给小球所做的功为1牛顿乘10秒,即10牛顿.米/秒,小球能量的变化也是10牛顿.米/秒金宵大厦2

  围绕上面的解答,最近六七年来作者做了一系列的思考与推理,并由此形成了作者自己的一套物理理论,它下可以分析解释基本的物体间的相互作用问题,包括万有引力的本质问题,上可以推演并解释作者所基本知道的时空弯曲、宇宙膨胀、暗物质、黑洞、量子、反物质等一系列近现代物理上的重大问题金宵大厦2

  作者始终本能的认为:

  微观是宏观的浓缩,宏观是微观的放大;宏观上物体的生存与发展的基本物理规律就是微观上物体生存与发展的基本规律,反过来也如此;如果经典物理或牛顿力学不能用来分析解释近现代物理问题,那一定是经典物理或牛顿力学有问题,如果近现代物理与经典物理相冲突,那现代物理的基础也有问题金宵大厦2

  作者是学控制理论出身的,原本压根就无意于物理学的研究与探讨,更不会想到牛顿力学有问题,是作者年过半百后的作者的一次意外把作者引入了对基本物理学的思考,并由此引发了作者的一股蛮劲,而一发不可收金宵大厦2。作者的文章只要一投正规期刊,无疑一开始就会被枪毙,所以如果你看到此文,或随后的一系列文章,如果你认为正确有理(作者将设法免去详细繁琐的公式推导,甚至为了方便本文的流转,而基本不用公式编辑器书写公式,都用大家都明白的语言表述),那么就请你点赞、转发;你也可以另外行文,在你的行文中引用,甚至完全复制我的文章或部分章节,或引用我文章中的观点或结论,只要注明该观点或段落的来源以示对我工作的尊重与观点的认可即可,总之,只要你认为正确并值得,随你怎么处理,只要利于其传播与扩大影响。

  作者声明:作者说牛顿力学犯了错误,并不是说牛顿对力的定义以及牛顿三定律错了,这都是正确的,作者的分析都会遵守或符合牛顿的力的定义以及牛顿三定律,牛顿力学并不是牛顿一人所建立,比如动量守恒定律就是惠更斯所建立,牛顿力学只是以牛顿三定律为基础金宵大厦2

  当然,你如果确得作者是胡说,你就一笑了之吧,当我什么也没有说金宵大厦2。当然,作者更欢迎你就作者提出的问题给出你自己的见解,真理之会越辩越明。

  以上就是作者的这个概论的前言金宵大厦2

  下面依次论述作者近些年来的思考与推理,并从牛顿力学中的基本错误开始论述金宵大厦2。系列文章的第一篇将论证牛顿力学中的两个最基本的错误,即:

  1)、功的定义是错误的金宵大厦2,功的正确定义只能是力的大小乘以时间;

  2)、两物体相互作用时,教科书上的动量/能量守恒定律不成立,而是:两物体相互作用时,彼此都要消耗等值的动量/能量金宵大厦2

  对以上两结论金宵大厦2,读者稍加思考,就可以做一个基本的判断:对1)、按教科书上的定义,必须有位移才做了功,否则做功为0,而按作者的定义,只要在时间上施加或付出了力,就必定对外做了功,并且做功的多少和力的大小以及时长成正比;对2)、牛顿第三定律清清楚楚、明明白白的告诉了我们,两物体相互作用时,作用力和反作用力大小相等、方向相反,也就是说:两物体相互作用时,是你受了我的多大的力的作用,我也必同时受到你的多大的力的作用,你对我施加了多大的力的作用,我必定也是对你施加了多大的力的作用,凭什么是你做功、我被做功?凭什么不是彼此都对对方做功?

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  第一篇将分为7个小专题在此陆续发出,敬请评论与关注金宵大厦2

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