Thursday, April 30, 2015

麦克斯韦方程组本身就没给定特定参照系,但又没有说适合任何惯性系,也就是说,它自成一套理论,没有与经典力学的接口,一开始就没有与伽利略变换扯上关系,要想找个接口使之与经典力学完美结合,就只有几条可选的途径

 如果承认相对性原理,同时认可 Maxwell 方程组,那么“光速(实为真空中所有电磁波的速度)不变”就是一个简单的推论。老爱的假设的实质,是假设 Maxwell 方程组正确。
[34]张云  2014-4-1 10:25


麦克斯韦方程组本身就没给定特定参照系,但又没有说适合任何惯性系,也就是说,它自成一套理论,没有与经典力学的接口,一开始就没有与伽利略变换扯上关系,要想找个接口使之与经典力学完美结合,就只有几条可选的途径:一是找到绝对的参照系——以太,二是修改方程组,三是修改经典力学。一开始,物理学家们认为经典力学很完美,所以都把精力集中在前两条途径上,只是,麦克斯韦方程组本身很简洁,改来改去,即使改得很丑陋了,仍不能与经典力学完美结合;迈克尔逊-莫雷实验想找绝对的参照系却失败了,之后洛伦兹假定在以太中运动的物体在运动方向上收缩、在以太中运动的钟变慢,完美解释了为什么迈克尔逊-莫雷实验失败,并推导出了洛伦兹变换,洛伦兹这个理论,虽然让电磁理论与经典力学完美结合了,却破坏了相对性原理(根据洛伦兹的理论,相对性原理在物理上不再成立,但在数学计算上仍成立);再后来,爱因斯坦认为麦克斯韦方程组非常简洁优美,符合奥卡姆剃刀原理,没理由去修改它,由此假定光速不变,把绝对时空修改为相对时空,对经典力学作了修正,得到狭义相对论。虽然狭义相对论看起来很荒谬,但它可完全取代洛伦兹的理论(狭义相对论在物理解释上跟洛伦兹的理论不一样,但数学计算上完全一样),而且没有破坏相对性原理,甚至其它方面也比洛伦兹的理论更符合奥卡姆剃刀原理,所以逐渐被物理界所接受,光速不变假设被公认后也就被称为光速不变原理。
http://tieba.baidu.com/p/1629674958
百度到的

我简单总结一下赵峥老师的物理学史的这部分内容:
麦克斯韦电磁理论告诉大家,光波是一种电磁波,由于人们认为机械波需要介质,电磁波应该也需要介质传播媒质,于是设计了以太,但以太理论性质不但比较奇特,而且大家不明白物体运动时,它周遭的以太是拖曳、半拖曳、还是不拖曳,于是有了三个观察结果:光行差现象(不拖曳)、斐索水流实验(部分拖曳),和迈克尔逊莫雷实验(完全拖曳),于是大家都在想办法找到怎么用已有理论解释这些现象,1.麦克斯韦理论要求光速不变为c,2.相对性原理要求所有物理规律在一切惯性系都相同,3.伽利略变化要求速度叠加满足平行四边形法则,三者矛盾,留下谁呢?洛伦兹决定保留以太说(以太相对于绝对时空静止),放弃相对性原理,提出了运动的尺子变短,同时也将作为相对性原理的数学体现的伽利略变换放弃,取而代之的是洛伦兹变换。
爱因斯坦不知道洛伦兹的工作,也不知道迈克尔逊莫雷实验,他是从光行差和斐索实验的矛盾靠思考得出来的,他受马赫的哲学影响非常大,不认为存在绝对时空观,所以他保留相对性原理,但抛弃伽利略变换(主要是力学规律适用,但麦克斯韦电磁理论不适用),他保留了他认为最根本的光速不变和相对性原理,提出了“同时的相对性”(核心观点,这个我每次讲的时候都感觉不能很顺,等下次在好好考虑一下),也推导出了洛伦兹公式,但二者的不同在于,洛伦兹认为相对性原理是错的,绝对时空(以太)是存在滴。爱因斯坦认为不存在绝对时空,相对性原理是成立滴。所以洛伦兹就给爱因斯坦的理论起了名字叫相对论,爱因斯坦欣然接受。
至于是共设还是假设,我认为这个共设就是大家都承认的假设。

[33]张云  2014-4-1 10:05
频率*波长=波速
对于光来说光速不变,那么频率变大时波长就变小,多普勒效应表现为红移蓝移

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