Sunday, December 22, 2013

newton01 开普勒的行星运动三定律 行星运动是平面上的一个椭圆,太阳在椭圆的一个焦点 行星矢径在单位时间内扫过的面积相等 行星运动一周的时间的平方和半径的三次方的比率是一个常数

 人生黯淡,刹那芳华竟在无声无息间。牛顿此刻想到,开普勒的行星运动三定律,背后似乎暗藏悬机。开普勒是一个天文学家,他的行星运动三定理都是在平面几何的定理。
    定理如此说:
   1。行星运动是平面上的一个椭圆,太阳在椭圆的一个焦点。
   2。行星矢径在单位时间内扫过的面积相等。
   3。行星运动一周的时间的平方和半径的三次方的比率是一个常数

 万有引力的大小是距离r的平方反比的,这是因为空间是3维的,只有这样,引力场的高斯封闭面积分才可以得到引力荷。如果空间是2维的,那么,同样的积分将给出引力场是距离r的反比。牛顿的万有引力定律出现后一百年,一个法国数学家拉普拉斯也要来吃一吃这个红苹果。

《相对论性黑洞》第一章:http://www.fxkz.net/viewthread.php?tid=2636&extra=page%3D1

第一章   前黄金时代

                                 (1)
  1900年之前,欧洲。
  当时的肃杀的江湖上,其实是有几个高手的,这几个高手相互仰慕同时相互掐架,他们要得到一个关于原子的理论,还要得到一个关于引力的理论。

  其中高手一个是波尔兹曼,波尔兹曼是做统计力学的。他相信原子的存在。但当时又看不到原子,于是波尔兹曼当时有一些问题,就是他的统计力学不知道可以研究什么东西。并且因为统计力学有一个很奇怪的数学基础也得不到落实,那就是一个在相空间上的函数,它长时间的行为非常复杂,以至于这个函数的空间平均等于时间平均。这是遍历理论,有很复杂的数学背景,当然波尔兹曼也不会做数学证明,反正他是相信这个事情的。


   这个意思其实很好理解,比如对于一个股民来说,你可以一次下注100万,你也可以每次下注1万,连续下注100天,然后看最后的结果,大体上,如果遍历理论是有效的,你会发现这样2种下注方式最后能得到的结果是一样的。
   一般来说,时间越长,空间越广,遍历理论就是对的。这个我们可以在下面讲伯克霍夫的时候再讲。波尔兹曼搞的问题,是原子的存在性,因为原子一旦存在,那么它的数目非常之多,多大要用一摩尔来衡量,所以遍历理论就很可能有效。当然这是有点数学化的说法了。

    江湖上,于是有人读波尔兹曼的书,并且他的一些想法也渐渐被世人理解 。



                                  (2)
    但是,有另外一个高手,马赫,他也是教授,却是不同意波尔兹曼的观点。马赫老师的唯一哲学是马老师认为观测不到的东西都不符合科学精神。——--据这个他可以推论上原子并不存在。


     那为什么原子不能被光学显微镜看到呢?
     这个说来话就长了,因为可见光的波长大概是400nm到800nm,而原子的大小大概是0。1nm,所以,光波长很容易绕过原子,所以,原子根本就是不能被看到了。

     所以,马赫和波尔兹曼掐了起来。这2个教授都是在维也纳的,所以简直到了仇人相见分外眼红的程度。
    
     爱因斯坦当然是要读马赫的书,马赫其实是一个流体力学的专家,也许马赫脑子里最清楚的一个事情是,声音传播的速度是可以变化的。

     声音速度和光的速度不一样,后者是一个恒定的量,而前者则是可以变化的。换句话说,声音的速度是在空间点上的函数,而流体的速度也是空间点上的函数所以,这2个函数的比率就定义为当时当地的马赫数.

                            

也就是说,在一个空气流动的场中,当时当地的人测量到的声音的速率并不是一个普适的常数。比如说,在地球上,在上海的人在下午3点测量到的声音的速度,和在北京的人在下午4点测量到的声音的速度都是不一样的。

这已经很有点狭义相对论的感觉了。  爱因斯坦,也许正是在这样的时代广场上开始了他的创作的。

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