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物理的感悟:(十二)真實物理的基本觀念
2024/11/04 06:01:54瀏覽6|回應0|推薦0

現在一般所說的物理是自然的現象經過人類觀察後,從觀察的景象中推導出物理定律,建構物理理論。這種物理可稱為景象物理。真實物理是要追尋物理定律的本源,找到自然現象本身的規律,而不是人類觀察後的規律。研究真實物理,分析物理規律的本源,可以更深入理解物理,達到融會貫通的境地。

想像如果有外星智慧與人類觀察相同的自然現象,看到的景象很可能不同。他們得出的物理規律會與人類景象物理的規律不一樣。從這個方向看來,其實力學與相對論就可以看成兩種觀察者。相對論的觀察者看到光速不變,是現象訊息傳遞的最高速度。看到現象的發生會有延遲。而力學的訊息傳遞速度無限快。看到現象的發生沒有延遲。從中得到的物理規律不同。因此以力學與相對論對比,可以更深入理解物理的本源。

人類的觀察對結果的影響是多方面的。要消除人類的影響不可能一蹴而就,得分成階段一個方面、一個方面消除。

人類的觀察本身導致偏差。其中最嚴重的偏差來自於相對性。人類可以觀察到物體在宇宙中的真實位置,並且當場指認。然而事後卻無法經由描述確認真實位置。物理中能描述並確認的只是與參考系的相對位置。這是物理中相對性的根源。物體的位置包括空間與時間位置。力學與相對論的差異在於,力學只有空間位置相對,而相對論是時空位置都相對。

如果描述在地球上物體的相對位置,通常是以地表的一點,或以自己為參考系。如果描述其他星球,要麼以地球為參考系,要麼以太陽為參考系。從相對位置,參入時間,又可計算出相對速度。從觀察相對速度的變化,可以得出牛頓運動三定律。運動三定律可以說是力學理論的起點。

以相對性建立的物理理論,當推廣到全宇宙,卻產生一些奇怪的結論。就如同第三篇所討論,如果能量守恆是對的,基於能量守恆,宇宙的總能量是固定值。然而不同的觀察者所得到的值並不相同。又如同前一篇所討論,相對性只能建立相對動量,而相對動量並不守恒。只有當參考系與被觀察的物體質量中心存在相對慣性關係時才守恆。

一些物理書籍,甚至是教科書,聲稱觀察者雖然不能觀察到自身的速度,但是必然會觀察到自身的加速度。物理定律都是建立在觀察者或參考系本身沒有加速度的條件上。這種參考系稱為慣性參考系。觀察者必然能分辨一個參考系是否是慣性參考系。這個論述是錯的。

首先,愛因斯坦在發展廣義相對論時指出在均勻加速場中的自由落體是不能察覺自己在加速。當一個在加速場自由下落的人看到一個在加速場中靜止的物體,會認為物體在向上加速。其次,許多景象物理的定律並不是需要真實慣性參考系,而是需要相對慣性參考系。如上面所提,當觀察者看物體是否符合相對動量守恆定律,並不需要兩者都不加速,而僅需要物體與觀察者之間具有相對慣性。

真實物理發展的第一階段是要消除相對性。相對性的根源來自真實位置事後無法經由描述確認,無法實際用來計算或測量。真實物理的目的是找到景象物理定律的本源,從而對物理理論融會貫通,並不要求能實際計算或測量。因此真實物理可以從真實位置的觀念發展,從根源上摒除相對性。

真實物理首先建立從真實位置推導出相對位置的公式。其次純以真實位置對時間的變化建立真實速度。再建立從真實速度推導出相對速度的公式。再以真實速度結合慣性觀念建立真實慣性定律。更進一步證明真實慣性可以導致相對慣性,但是相對慣性並不止真實慣性。相對慣性的條件是物體與參考系的加速度同步。從而釐清了慣性的觀念。

雖然真實物理並不需要,但是不論實際上做不做的到,如果能描述並能確認物體的真實位置,更能清晰地理解真實物理的理論。從群體也必須服從真實慣性定律,推導出宇宙所有物體所構成的宇宙群體的質量中心可以作為靜止參考系。這就將確認真實位置從理論上的不可能變成技術上做不做的到的問題。有了宇宙級的靜止參考系,物體的真實位置可以確認,物體的真實速度可以推算,真實慣性定律可以直接驗證。更進一步可以得出宇宙群體的總動量為零。

真實物理到這一步已經達到完全消除相對性的目的。後續會沿用這個方式釐清力學的其他觀念與定律。

( 知識學習科學百科 )
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