Monday, September 17, 2012

一个物体产生力场，另外一个物体在力场受到力的作用而运动，，，这种分解物理问题的方法可以帮助我们理解辐射阻尼，所谓辐射阻尼，就是物体不仅受到其他物体的力场作用，也同时会受到自己制造的力场的反作用，，，，

一个物体产生力场，另外一个物体在力场受到力的作用而运动，，，这种分解物理问题的方法可以帮助我们理解辐射阻尼，所谓辐射阻尼，就是物体不仅受到其他物体的力场作用，也同时会受到自己制造的立场的反作用，，，，
既然我们现在不大可能彻底解决辐射阻尼问题（因为发散关系，能量不守恒，也就不能通过衡量守恒定律找到质点自己辐射的力场对自身的反作用大小的确切值），

物理学家的乱七八糟的数学（4）——吐槽一下牛二律

ofey

2012-05-14 02:46:56

力是什么？相信众多物理学子在这上面耗费过不少脑细胞吧？

本文是想给这个概念一个终结，把牛顿第二定律到底是怎么回事说清楚。

我的物理哲学：物理学研究的就是物理量和时空变化之间的关系。

物理量：譬如质量，譬如电荷。
时空变化：其实就是时空中的运动，但现在有个问题是：同样一个物理过程，不同的人观察，得到的时空运动曲线是不一样的，但这又是同一个物理过程，所以你的曲线和我的曲线之间，必定有某种与参照系无关的几何不变量关联着。

为了把物理量和时空变化之间的关系弄清楚，可以把物理哲学更改表述如下：
物理学研究的就是物理量和几何不变量之间的关系。

物理量对所有参照系都是相同的，几何不变量对所有参照系也是相同的，这样，我的物理哲学表述也就ok了。

第一个例子：万有引力定律

这里表述的是，地球和太阳在同一条直线上相互吸引时候的定律·。左边，是几何上的不变量，右边是物理上的不变量。

本来物理量和几何不变量的关系给出来，事情就可以结束了，牛顿力学是不需要力这个概念的。可牛顿偏偏作了如下一件事：

这个新的式子与旧的式子在数学上是等价的，不同的只是形式。牛顿为什么要这样做？明显的是，单就引力而言，这么做纯属“数学娱乐”，所以答案必定和非引力有关。

所谓的非引力，在牛顿的时代，其实就是电磁力，站在21世纪回望，电磁力与引力的区别就在于物理量多了一个叫做电荷的东西。添加进电荷，物理学的定律可以表述如下：
几何不变量=f(m1,m2;q1,q2)

如果f的具体表达式知道，那么牛顿力学同样是不需要引入力这个概念的，但偏偏在牛顿的时代，电荷只是一个隐含的东西，即便想象也想象不到的。
不过很凑巧，f(m1,m2;q1,q2)=(q1/m1)*g(q2,m2)，转化过来就是：
m1*几何不变量=h(m2;q1,q2)

牛顿最终把上边的式子写成了：
m1*加速度1=h(m2;q1,q2)*新的几何不变量

左边都是跟1相关的物理和几何，右边表示隐含的未知物理量，2的物理量，表示1和2之间相互关联的几何量。现在牛顿第二定律可以表述如下：

1的已知物理量*1的几何不变量=f(2的已知物理量，未知的物理量，1和2的几何关系）

所谓的力其实就是右边那个复杂关系。

说明1：单就物理学而言，知道几何不变量和物理量的关系就足够了，力的概念是多余的。

说明2：如果不是电磁学中凑巧f(m1,m2;q1,q2)=(q1/m1)*g(q2,m2)，各位物理学子就不用费那么大劲学习牛顿第二定律了，因为根本就不会有这个定律。

说明3：牛顿力学很有意思，正是电磁学孕育了牛顿力学，而推翻牛顿力学的却恰恰是电磁学定律，感觉上帝跟牛顿开了一个玩笑。

说明4：从牛顿力学到相对论，变化的仅仅是对几何不变量的理解，也就是说原本认为是几何不变量的东西，实际上不是几何不变量，像加速度，实际上是跟参照系有关的。

说明5：建立新的物理学，其实很简单，无非就是找出新的几何不变量，从数学的角度，这个是很简单的，但当年着实难为了物理学家好一阵子。

说明6：几何不变量=f(m1,m2;q1,q2)，这个在我看来是好的物理。现在的电磁学公式，包含着速度，包含着对时间的求导，这些从牛顿力学继承过来的概念，从数学的角度看，是很不自然的。最后当然，也能折腾出几何不变量，但过程没必要地繁琐。

说明7：物理量指的是物体本身所固有的属性，你观察和我观察，数值应该是相同的。所以物理学里边引入动质量这个概念，实在是混淆视听。

说明8：我说过，也因此被人揶揄，那就是动量不是一个基础的物理概念，为何？如果假定质量是不变的，那么动量的定义在牛顿和爱因斯坦那里是不一样的，一个基础的物理概念怎么可以有完全不同的数学表达式？在这个意义上，我说，动量不是一个基本的物理概念，而是由其他的概念导出来的。而明显，这个其他的概念，是速度的函数，而不是速度，速度已经失掉了在牛顿力学中的地位。那如果质量是变化的呢？我上篇文章攻击动质量这个概念，结果被人说打了空靶，连教科书的截图都搬出来了，可我当初就是因为那些截图，才对动质量这个概念产生抵触的。

说明:9：现在物理上区分惯性质量和引力质量，原因在于，上边的物理量可能不仅仅是两种，而是三种，质量也许有两个，不过现在来说，看成一个是ok的。

说明10：我的哲学公式：几何不变量=f(m1,m2;q1,q2)，是基于现有的物理学体系的。但我也在问我自己，几何与物理是不是真的可以分开写在左右两侧？对于一个开放系统，物理量一直在变化，此时的物理哲学该如何表述？质量和电荷之间如果有某种相互影响又如何？如果物理常数，所谓的物理不变量都随宇宙膨胀而变化，那此时又该如何表述？

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