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[请教] 非惯性系里,能量守恒定律成立吗?
热度 3 zlyang 2019-8-11 20:09
汉语是联合国官方正式使用的 6种同等有效语言之一。请不要歧视汉语! Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 非惯性系里,能量守恒定律成立吗? 对经典物理学的一点偶发感想,未经深思熟虑: 一、 问题与困惑 如下图,不妨设太空深处有 3 个质量很轻的参照系(即,该思想实验里忽略万有引力的作用)。其中伽利略参照系 G 为静止的惯性系。参照系 A 相对于于 G 做匀速运动(也是惯性系); B 对惯性系 G 以加速度 a 沿着图示直线加速离开(非惯性系)。 因为忽略了万有引力的作用,所以机械能里只有动能,即引力势能都是 0 。 不妨假设 A 里有一个静止的小球。该小球在 A 惯性系里机械能为 0 ;在 G 惯性系里机械能为固定;在 B 非惯性系里机械能,在不断增加? 所以,怎么在 B 参照系里确定自己的性质(惯性系?非惯性系?)?怎样在非惯性系里应用能量守恒与转化定律? 二、相关的物理实验与思想实验或问题 在著名理论物理学家 霍金的零重力飞行体验 中,飞机内部的人,怎么确定自己的 参照系性质 ? 就像爱因斯坦的著名思想实验——“升降机实验”: 设想一个人在自由下降的升降机里,那会发生什么呢? 参考资料: 新浪,2007-04-28,霍金实现零重力飞行体验 https://tech.sina.com.cn/d/2007-04-28/09181489085.shtml Stephen Hawking zero-gravity flight https://www.age-of-the-sage.org/scientist/stephen_hawking_zero-gravity.html 这不会是张假照片吧? 三、可能的应用前景 重新检验 100 多年之前法拉第、安培等人的经典物理实验,首先需要确定我们所在参照系的性质(偏离惯性系的程度)。这些性质会引起怎样的系统误差? 相关链接: 2019-03-05, 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165792.html 2019-03-03, 物理学里的“惯性系”无法定义吧? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165369.html 2019-03-02, TA能发现这个电磁波吗? http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165197.html 2018-08-28,关于电磁场“场”概念的局限性、电荷能量的偶感 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1131501.html 2016-10-13, 电磁学(物理学)的基础:磁场的起因 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1008502.html 2015-09-06,rainsnow 老师:我的担忧并没有消失!! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918874.html 上面的素材卡通下载自互联网,感谢原作者! 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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有些意外的实验“现象”可能就是某个“结论”或“发现“
热度 4 wangxh 2017-11-19 22:28
现如今,许多研究生做实验,越来越不重视实验过程或实验现象观察和仔细分析,尤其是对自己没有“预测”到或意外的现象更是如此。有时甚至认为是错误的而被粗暴地“忽略不计”甚至“剔除”。当我们把这些“不想要的”现象或结果抛弃的时刻,也许就是扔掉了一个个重要的结论甚至发现。 实事求是地讲,如果认真对待某些意外的现象,也许就是研究生“青出于蓝而胜于蓝”的最佳机遇。既然是意外嘛,那么一般来说导师也是不知道的。 在科学探索的历史上,这种仔细观察、认真分析得出结论性认识从而导致科学重大发现的例子还是很多的。(当然也有在常人看来似乎傻子式的“突发奇想”,比如像中学时期的爱因斯坦设想“一个跑得与光差不多快的人会看到什么呢?”这里不讨论这些天才) 比如,热力学第一定律(即能量守恒与转化定律)的发现者之一德国医生、物理学家迈尔(Mayer)就是这种观察仔细、分析认真从而得出重大发现的认识就是如此。以下是来自网络上关于迈尔这一发现简介: 1840年2月22日,他作为一名随船医生跟着一支船队来到印度尼西亚。一日,船队在加尔各达登陆,船员因水土不服都生起病来,于是迈尔依老办法给船员们放血治疗。在德国医治这种病时只需在病人静脉血管上扎一针,就会放出一股黑红的血来,可是在这里 他发现 从静脉里流出的仍然是鲜红的血。于是迈尔 开始思考 :人的血液所以是红的是因为里面含有氧,氧在人体内燃烧产生热量,维持人的体温。这里天气炎热,人要维持体温不需要燃烧那么多氧了,所以静脉里的血仍然是鲜红的。那么,人身上的热量到底是从哪来的?顶多500克的心脏,它的运动根本无法产生如此多的热,无法光靠它维持人的体温。那体温是靠全身血肉维持的了,而这又靠人吃的食物而来,不论吃肉吃菜,都一定是由植物而来,植物是靠太阳的光热而生长的。太阳的光热呢?太阳如果是一块煤,那么它能烧4600年,这当然不可能,那一定是别的原因了,是我们未知的“力”(能量)了。他大胆地推出,太阳中心约2750万度(我们知道是1500万度)。迈尔越想越多,最后归结到一点:能量如何转化(转移)?他一回到汉堡就写了一篇《论无机界的力》。 1842 年,迈尔发表《论无机自然界的力》,以自然界 “ 无不生有,有不变无 ” 及 “ 原因等于结果 ” 的哲学思想为指导,坚持从事物联系、发展的因果链条中去考察具体的自然现象。首先从无机界各种能量形式中抽象出 “ 力 ” 概念,并进而指出在一系列因果关系中,某一原因 c 产生一个等于它的效应 e , e 作为一种原因又可产生一个等于它的原因 f…… 在这一系列关系中,不可能有任何一项化为乌有。这种不灭性是力的第一个性质。在这个过程中, c 变为 e , e 变为 f ,即原因可以取各种不同的形式,这就是力的第二性质。把这两个性质合并起来,可以说, “ 原因在量上是不灭的,且在质上是可以转化的 。”迈尔还分析了如下的经验事实:两块金属相互摩擦产生了热;用机械“力”使一定体积的空气压缩,结果气体温度升高;一个重物从高处落到地面,碰撞过程中会产生热;蒸汽机中蒸气失去部分热结果产生了机械运动。从这些经验事实中他断定“热”也是属于他的“力”或“原因”的范畴。在此基础上迈尔提出了“热功当量”概念,并根据落体的“力”全部转化为热作了初步估计:“重物从大约 365 米的高度下落(所产生的效应)对应于给相同质量的水从 0℃ 到 1℃ 所加的热 ” 。 如果把迈尔说的“力”“效应”“原因”等换为“能量”一词,基本等于现在“能量守恒与转化定律”的说法:能量既不能产生,也不能消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。 如果迈尔不注意观察,就不会发现“ 血液颜色的不同 ”,如果不习惯于思考或分析,也不会产生那些“奇思妙想”,也就不会有《论无机自然界的力》中 能量守恒定律的雏形 。 这里请不要对其分析或推导合理性过分吹毛求疵,科学上许多重要发现是结果正确而推导或证明是不合理,这里就不纠缠了。
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关于表象能量不守恒的猜想(摘自《中国的本能》)
hongque 2013-5-6 21:38
所谓“表象能量不守恒”,是笔者根据道学的微观粒子学原理对美国国家点火装置实验过程中发现的能量不守恒迹象给出的一个大胆的预测或者解释,这个理论的核心是:物体的万有引力来自于道学微观粒子学原理框架下原子核结构中一维能量在圆规律运行下表现出来的各向同性的力的属性,因此除标准粒子模型——氢原子核(即稳定的中子)外的一切有两个或两个以上粒子组成的粒子集群,其产生的万有引力场都表现为微妙的合引力模式,而这个合引力的大小必然与此粒子集群所拥有的能量理想化为一个标准粒子时表现出来的引力存在差异,但判定能量守恒的一个重要依据就是根据万有引力衍生而出的质量根据质能方程计算出来的能量之间的固定的数学关系,所以,这个粒子集群实质所含的能量必然不等于(确切地说是必然要大于)根据质能方程算出来的能量。简单来说就是——当使用质能方程计算由两个或两个以上粒子组成的粒子集群所拥有的能量时,其结果都将与实际情况存在差异,产生实际情况偏离质能方程的数学计算结果的能量不守恒的表象。 这个预测或者理论是补充提出的,因为此书的原稿成书于 2007 年,当时由于整本书的理论框架很大,在构建微观粒子学原理的时候,没有做也没有意识到这方面的理论延伸。直到 2011 年左右,忽然在某门户网站上看到有关美国国家点火装置的消息,此消息称科学家在实验过程中发现了疑似的、有待确认的能量不守恒现象。此后,就再也没有听到过这方面的消息,最近想找那篇文章的时候,连原文都没能搜到。 笔者估计,这可能是因为当前的科学理论无法解释这一现象,而导致的科学界集体有意识的禁声。现在有了表象能量不守恒,这个担忧就可以没有了。虽然我们仍然没能解释这些能量从根本上到底来源于何处,而只能自然而然地将之归结为所谓神的创造,但起码这是一个很好的开始,不管这个系统是正确的还是错误的,都给人——至少给了笔者本人一种统一场理论就在眼前的感觉。
个人分类: 我猜|93 次阅读|0 个评论
量子力学违背能量守恒定律
热度 7 jmluo0922 2013-2-12 11:56
基态氢原子能量为恒定值E 0 ,电子的运动由波函数描述,按照波函数的纯几率波解释(哥本哈根学说), 电子 是可以在空间任意位置出现的,并且 可以以一定概率出现在 其 势能V(r)大于E 0 的任何位置 。此时电子的能量E=V(r)+T,由于动能T≥0,因此, EE 0 ,即电子的能量高于基态能量,这显然是 与能量守恒定律(E=E0)相违背 的。
个人分类: 物质结构|15042 次阅读|27 个评论
引力场的能量
热度 2 chenfap 2011-9-30 09:00
引力场的能量
引力 场的 能量 (物理学上的时空与物质5 8 ) 第 六 章 广 义相对论关于 物质 的基本概念和基本规 律 § 6.5 引力场的能量引力理论中的能量守恒定律 本节先讲引力场的能量,然后讲引力理论中的能量守恒定律。 6.5.1引力场的能量 论。 本书也将 在 6.5.2小节中,对 这些问题 比较详细地加以说明。 第六章 参考文献 LandauL.D.andLifshitzE.M. , 1975 ,“ TheClassicalTheoryof Fields”,TranslatedbyHamermeshM.,PergamonPress,Oxford CarrollS.2004,“SpacetimeandGeometry”,AddisonWesley,HongKong. 陈方培.2000,“引力场的能动张量定义的历史争论及重新研究”. 河北师范大学学报 24,326.
个人分类: 未分类|8272 次阅读|7 个评论
在质量可变的牛顿力学中推导质点系的能量守恒定律
热度 1 chenfap 2011-5-7 06:52
在质量可变的牛顿力学中推导质点系的能量守恒定律
在质量可变的牛顿 力学中推导质点系的 能量守恒定律 (《物理学上的时空与物质》 16 ) 2.7.5 质点系的能量守恒定律 设有一质点系,其中每个质点都受到外力和内力,因而在运动过程中,这些 外力和内力都要对质点作功。该质点系的质点数和某些质点的质量均可变,若在初
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王国维《势不灭论》与能量守恒定律传入中国
kexuechuanbo 2011-2-26 18:12
王国维(1877—1927)的《势力不灭论》是最早由中国人独立从西文直接翻译的科学著作之一,其底本是德国大科学家赫耳姆霍兹 (Helmholtz, 1821 —— 1894 ) 的名著《通俗科学讲义》英译本中的一节。该书最早将能量守恒原理和热力学第二定律等宏观理论物理学知识介绍到我国的科学译著。该书科学概念把握准确,名词术语的处理得当,无论在中国近代物理学史上,还是科技翻译史上均应占有一席之地。 王 国维在 卷首《译例》中指出:“势力不灭论 ( The Theory of The Conservation of Energy ) 为19世纪所发明最大最新之原理,而德人海尔模壑尔兹 亦发明此理中之一人也。此书就英国理学博士额金逊 (A1kinsan) 所译氏之《通俗科学讲义》 ( Lecture on Popular Scientific Subject) 中之《就自然力交互之关系》 (On the Interaction of Natural Force) 一节译述者,易其名曰《势力不灭论》, 蔪 不背原意而巳。” 由此可知,所谓“势力不灭论”,即“ The Theory of The Conservation of Energy ”现在可译作“能量守恒的理论”。海尔模壑尔兹,即德国物理学家、生理学家赫尔姆霍兹, 是著名的能量守恒与转化定律的发现者之一。他发表于 1847 年的名著《能之不灭》(也译为《力的守恒》或《力之不灭》等) , 被认为是最早系统阐述和论证能量守原理的著作。《势力不灭论》不是《能之不灭》的译本,而是译自赫尔姆霍茨一部普及性的科学著作—《通俗科学讲义》(也译《通俗科学讲演集》),是该书中的一节,原名为《关于自然力之交互关系》。而王国维为了突出主题,“易其名曰《势力不灭论》”。中译本据阿尔金森即额金逊 (A1kinsan) 英译本译出。 《势力不灭论》由王国维于光绪二十六年( 1900 )夏六月译毕,收入教育世界社出版的《科学丛书》二集之中,于清光绪二十八年( 1902) 刊行。该书共 36 页,不分章节,全文16 000 余字。由于是通俗学术讲义,“一切数学上之公式及试验之次序,皆略不载,而唯记其结果。其意在使人易晓。”与原著者的纯学术论著《能之不灭》不同,该书中没有复杂的数学推倒和公式,而是通过大量的自然界存在的现象和生活中的实例,利用公众容易理解的语言阐明了能量守恒这一“十九世纪所发明最大最新之原理”。 参见牛亚华发表于《西北大学学报》(自然科学版)2005年第2期的“ 最早在中国介绍能量守恒原理的科学译著 ——《势力不灭论》”一文
个人分类: 科学史随笔|4040 次阅读|0 个评论
[转载]刘晓东:能量守恒定律的讨论
Fangjinqin 2010-4-2 07:51
能量守恒定律的讨论 刘晓东 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=305743 很多人对否定能量守恒定律感到恐惧,于是就找出很多理由来反对,即使这些理由不成立,也会说:我就是相信能量守恒定律,我就是不相信能量不守恒。这个定律能够如此深刻地根植于人类思想深处,即便是优秀的物理学家亦不能免俗,物理学家被物理学教义所束缚,是很不可思议的事情。 能量守恒定律是焦耳在研究机械能和热能以后得到的,他认为这是放之四海而皆准的真理,因为他那个时候还不懂电磁相互作用,描述电磁相互作用的理论是在20年以后由数学家麦克斯韦完成的。 麦克斯韦提出来位移电流可以产生磁场,真空中变化磁场和变化电场(位移电流)交替激发产生电磁波,而且算出来电磁波的速度等于光速。法国的数学家庞加莱(Henry Poincare)在1898年至1901年间曾提出过位移电流会导致动量不守恒的问题,但是 19世纪的实验手段还不足以检验位移电流效应, 第一个检验位移电流产生磁场的实验直到1985才完成,以至于很少有人记得他的猜想了 。 在物理学教义中对能量守恒定律有层层保护,很容易让人俯首称臣。第一个保护就是哈密顿原理和拉格朗日方程,很多人知道把运动量代入拉格朗日方程就能得到能量守恒的结果,但是很多人不知道,拉格朗日方程是在假设能量守恒的基础上得到的,从它那里得到能量守恒的结果是循环论证。很多人都被拉格朗日方程的完美迷住了,包括我曾经遇到的一位美国教授,当时这位教授让我把电磁场张量代入拉格朗日方程看看能量是否守恒,我告诉他拉格朗日方程已经假设能量守恒了,这位教授马上意识到他说错了。 再有一个保护就是量子场论里的能量流守恒定理,其实这个定理就是说电磁场中电场能和磁场能的总和守恒,没有考虑位移电流和传导电流相互作用的情况,我们现在发现恰恰是位移电流与传导电流相互作用导致能量不守恒,所谓的能量流守恒定理有很大的欺骗性,人们总是习惯于相信定理啊,定律什么的,忽略了它们的来源和适用范围,一不小心就上当了。 还有一个保护就是场论里的对称性原理,也就是人们熟悉的尼泽(Neother)定理。能量守恒对应于时间平移对称性,有一些学者对我说,你把能量守恒打破了,时间平移对称性就没有了,怎么办?我觉得没有必要担心,打破时间平移对称性有什么不好?天又不会塌下来,而且还多一个物理学发现。何况尼泽定理是在拉格朗日方程下推导出来的,前面说了拉格朗日方程本身已经假设能量守恒了,所以尼泽定理不能用来证明能量守恒,它只能证明在能量守恒时存在时间平移对称性,这两个概念是不一样的。至于能量不守恒会怎么样?尼泽定律回答不了这个问题,这是由拉格朗日方程的假设前提决定的。 曾有一位学者对我说:量子电动力学已经取得惊人的成就,它可以把电子磁矩算到非常精确的地步,如果你现在推翻麦克斯韦方程,难道量子电动力学都错了吗?我回答这位学者说,我们的工作不是推翻麦克斯韦方程,恰恰证明它是正确的。与量子电动力学也没有矛盾,比如说电子磁矩中没有位移电流和传导电流的相互作用,所以量子电动力学不考虑这个相互作用仍然能给出正确的结果。现在我们把这个作用包括进来,对以前的结果没有任何影响。 有一次我跟一个同事聊天, 提到能量可能不守恒,他跟我说,如果爱因斯坦错了,或许有可能,但是能量不守恒,打死我也不相信。现在知道要打破能量守恒定律会遇到多大的阻力了。很多人的思想都被这些枷锁锁住了,打开这些枷锁耗费了我21年的时间。 大家可能已经注意到,反对方的立足点在于相信和不相信上,而不是自己的独立思考,作为一个物理学家,首先要有独立思考的能力,而不是相信的能力。曾经有一位吉林大学物理系二年级的学生告诉我,他与寝室中的同学讨论了一晚上,弄明白了我的实验原理。大学二年级的学生就可以想明白的问题,很多物理学教授想不明白,真的是很遗憾。 发现能量不守恒仅是一个开始,它将导致对电磁场的重新认识,在这之后会有更多新的发现,会造就很多新的物理学家,我有这样的预感。
个人分类: 信息交流|3596 次阅读|2 个评论
抢发现:非欧能量定律
liangjin 2009-11-26 22:57
特别声明: 1、本文的版权不归 魏东平 ,而归本人, 二傻 可以分享,繁体字没份; 2 、违者必究, 最终解释权归本人所有。 魏东平在抢来的 Where is the 黎曼与罗巴切夫斯基能量定律? 一文后 猜想:我的理解,能量守恒定律类似于欧几里得几何中的平行公设;不知道有没有黎曼能量定律或罗巴切夫斯基能量定律一说? 呆头鹅认为这是魏同学是在我帮连续三员大将闭关之际公然向傻帮挑战,还直指俺尊敬的二当家,而且用到俺的入帮之技。呆头鹅不得不拔刀跳出来跟魏同学抢一把,向帮主献个媚: 标题: 发表评论人: liangjin 古典的欧几里得空间,三角形内角和=180,黎曼空间和罗巴切夫斯基空间的三角形内角和分别或180。从东平的假设出发,以此类推,黎曼能量定律是能量每经过转换会增大,而罗巴切夫斯基能量定律则是能量每经过转换会减小。而传统的欧几里得能量定律是就能量守恒定律!相信浩瀚宇宙,有这样的地方满足非欧能量定律,我和二傻可不可以各领一个定律命名? 博主回复:梁氏能量定律与鲍氏能量定律! 剩下的工作就是结合其它定理公式,分别建立梁氏物理体系与鲍氏物理体系了,估计难度会不小。 没想到魏同学那么轻易就缴械了,考虑到魏同学的贡献,欧式能量定律就叫魏氏能量定律吧。这以后建立体系的事超出了呆头鹅的能耐,就交给傻帮帮主大呆了。 就像我们真实的空间是非欧空间一样,恐怕我们的真实世界是满足罗巴切夫斯基能量定律的,能量是耗散的,要不然为什么能源越来越紧张。几乎所有的罪恶都因能源而起。 这黎曼能量定律多么美好,我们仰望星空,无限向往那黎曼能量定律掌控的天堂
个人分类: 问题讨论|5383 次阅读|7 个评论
关于能量守恒定律的讨论
liuxiaod 2009-1-7 00:45
很多人对否定能量守恒定律感到恐惧,于是就找出很多理由来反对,即使这些理由不成立,也会说:我就是相信能量守恒定律,我就是不相信能量不守恒。这个定律能够如此深刻地根植于人类思想深处,即便是优秀的物理学家亦不能免俗,物理学家被物理学教义所束缚,是很不可思议的事情。 能量守恒定律是焦耳在研究机械能和热能以后得到的,他认为这是放之四海而皆准的真理,因为他那个时候还不懂电磁相互作用,描述电磁相互作用的理论是在20年以后由数学家麦克斯韦完成的。 麦克斯韦提出来位移电流可以产生磁场,真空中变化磁场和变化电场(位移电流)交替激发产生电磁波,而且算出来电磁波的速度等于光速。法国的数学家庞加莱(Henry Poincare)在1898年至1901年间曾提出过位移电流会导致动量不守恒的问题,但是 19世纪的实验手段还不足以检验位移电流效应,现在很少有人记得他的猜想了。 第一个检验位移电流产生磁场的实验是1985完成的,当时研究人员没有继续研究动量不守恒的问题。 在物理学教义中对能量守恒定律有层层保护,很容易让人俯首称臣。第一个保护就是哈密顿原理和拉格朗日方程,很多人知道把运动量代入拉格朗日方程就能得到能量守恒的结果,但是很多人不知道,拉格朗日方程是在假设能量守恒的基础上得到的,从它那里得到能量守恒的结果是循环论证。很多人都被拉格朗日方程的完美迷住了,包括我曾经遇到的一位美国教授,当时这位教授让我把电磁场张量代入拉格朗日方程看看能量是否守恒,我告诉他拉格朗日方程已经假设能量守恒了,这位教授马上意识到他说错了。 再有一个保护就是量子场论里的能量流守恒定理,其实这个定理就是说电磁场中电场能和磁场能的总和守恒,没有考虑位移电流和传导电流相互作用的情况,我们现在发现恰恰是位移电流与传导电流相互作用导致能量不守恒,所谓的能量流守恒定理有很大的欺骗性,人们总是习惯于相信定理啊,定律什么的,忽略了定理的来源和适用范围,一不小心就上当了。 还有一个保护就是场论里的对称性原理,也就是人们熟悉的尼泽(Neother)定理。能量守恒对应于时间平移对称性,有一些学者对我说,你把能量守恒打破了,时间平移对称性就没有了,怎么办?我觉得没有必要担心,打破时间平移对称性有什么不好?天又不会塌下来,而且还多一个物理学发现。何况尼泽定理是在拉格朗日方程下推导出来的,前面说了拉格朗日方程本身已经假设能量守恒了,所以尼泽定理不能用来证明能量守恒,它只能证明在能量守恒时存在时间平移对称性,这两个概念是不一样的。至于能量不守恒会怎么样?尼泽定律回答不了这个问题,这是由拉格朗日方程的前提假设决定的。 有一次我跟一个同事聊天, 提到能量可能不守恒,他跟我说,如果爱因斯坦错了,或许有可能,但是能量不守恒,打死我也不相信。现在知道要打破能量守恒定律会遇到多大的阻力了。很多人的思想都被这些枷锁锁住了,打开这些枷锁耗费了我21年的时间。 大家可能已经注意到,反对方的关键在于相信和不相信上,而不是自己的独立思考,作为一个物理学家,首先要有独立思考的能力,而不是相信的能力。曾经有一位吉林大学物理系二年级的学生告诉我,他与同寝室的同学讨论了一晚上,弄明白了我的实验原理。大学二年级的学生就可以想明白的问题,很多大学物理学教授想不明白,真的是很遗憾。 发现能量不守恒仅是一个开始,它将导致对电磁场的重新认识,在这之后会有更多新的发现,会造就很多新的物理学家,我有这样的预感。
个人分类: 教育|724 次阅读|1 个评论
做一个打破能量守恒定律的实验
liuxiaod 2008-12-30 01:53
按下面这张图做实验就可以看到打破能量守恒定律的结果。
个人分类: 物理大发现|1186 次阅读|12 个评论
能量守恒定律的讨论
liuxiaod 2008-12-2 03:27
很多人对否定能量守恒定律感到恐惧,于是就找出很多理由来反对,即使这些理由不成立,也会说:我就是相信能量守恒定律,我就是不相信能量不守恒。这个定律能够如此深刻地根植于人类思想深处,即便是优秀的物理学家亦不能免俗,物理学家被物理学教义所束缚,是很不可思议的事情。 能量守恒定律是焦耳在研究机械能和热能以后得到的,他认为这是放之四海而皆准的真理,因为他那个时候还不懂电磁相互作用,描述电磁相互作用的理论是在20年以后由数学家麦克斯韦完成的。 麦克斯韦提出来位移电流可以产生磁场,真空中变化磁场和变化电场(位移电流)交替激发产生电磁波,而且算出来电磁波的速度等于光速。法国的数学家庞加莱(Henry Poincare)在1898年至1901年间曾提出过位移电流会导致动量不守恒的问题,但是 19世纪的实验手段还不足以检验位移电流效应, 第一个检验位移电流产生磁场的实验直到1985才完成,以至于很少有人记得他的猜想了 。 在物理学教义中对能量守恒定律有层层保护,很容易让人俯首称臣。第一个保护就是哈密顿原理和拉格朗日方程,很多人知道把运动量代入拉格朗日方程就能得到能量守恒的结果,但是很多人不知道,拉格朗日方程是在假设能量守恒的基础上得到的,从它那里得到能量守恒的结果是循环论证。很多人都被拉格朗日方程的完美迷住了,包括我曾经遇到的一位美国教授,当时这位教授让我把电磁场张量代入拉格朗日方程看看能量是否守恒,我告诉他拉格朗日方程已经假设能量守恒了,这位教授马上意识到他说错了。 再有一个保护就是量子场论里的能量流守恒定理,其实这个定理就是说电磁场中电场能和磁场能的总和守恒,没有考虑位移电流和传导电流相互作用的情况,我们现在发现恰恰是位移电流与传导电流相互作用导致能量不守恒,所谓的能量流守恒定理有很大的欺骗性,人们总是习惯于相信定理啊,定律什么的,忽略了它们的来源和适用范围,一不小心就上当了。 还有一个保护就是场论里的对称性原理,也就是人们熟悉的诺特(Neother)定理。能量守恒对应于时间平移对称性,有一些学者对我说,你把能量守恒打破了,时间平移对称性就没有了,怎么办?我觉得没有必要担心,打破时间平移对称性有什么不好?天又不会塌下来,而且还多一个物理学发现。何况诺特定理是在拉格朗日方程下推导出来的,前面说了拉格朗日方程本身已经假设能量守恒了,所以诺特定理不能用来证明能量守恒,它只能证明在能量守恒时存在时间平移对称性,这两个概念是不一样的。至于能量不守恒会怎么样?诺特定律回答不了这个问题,这是由拉格朗日方程的假设前提决定的。 曾有一位学者对我说:量子电动力学已经取得惊人的成就,它可以把电子磁矩算到非常精确的地步,如果你现在推翻麦克斯韦方程,难道量子电动力学都错了吗?我回答这位学者说,我们的工作不是推翻麦克斯韦方程,恰恰证明它是正确的。与量子电动力学也没有矛盾,比如说电子磁矩中没有位移电流和传导电流的相互作用,所以量子电动力学不考虑这个相互作用仍然能给出正确的结果。现在我们把这个作用包括进来,对以前的结果没有任何影响。 有一次我跟一个同事聊天,提到能量可能不守恒,他跟我说,如果爱因斯坦错了,或许有可能,但是能量不守恒,打死我也不相信。现在知道要打破能量守恒定律会遇到多大的阻力了。很多人的思想都被这些枷锁锁住了,打开这些枷锁耗费了我21年的时间。 大家可能已经注意到,反对方的立足点在于相信和不相信上,而不是自己的独立思考,作为一个物理学家,首先要有独立思考的能力,而不是相信的能力。曾经有一位吉林大学物理系二年级的学生告诉我,他与寝室中的同学讨论了一晚上,弄明白了我的实验原理。大学二年级的学生就可以想明白的问题,很多物理学教授想不明白,真的是很遗憾。 发现能量不守恒仅是一个开始,它将导致对电磁场的重新认识,在这之后会有更多新的发现,会造就很多新的物理学家,我有这样的预感。 相关文章: http://www.msu.edu/~liuxiaod
个人分类: 物理大发现|2406 次阅读|2 个评论

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