[原创]经典力学不适用的分析与对比

关于经典力学(牛顿力学)不适用这个问题的分析,之前的说法主要有:

首先,当物体运动速度很大,大到接近光在真空中的运动速度30万千米/秒的时候,牛顿定律便不能适用,原因之一是牛顿的质量概念还不够全面。因此爱因斯坦就提出了运动物体的质量公式:

铁血网提醒您:点击查看大图

M是物体以速度V运动时的质量,M0是物体静止时的质量,C的光速。

根据上面的质量公式我们不难分析得出:当物体运动速度大到光速时物体的质量都是无穷大,这样的结果难道不够荒唐吗?

有说从微观实验中发现许多微观粒子如质子、中子、电子等质量随着运动速度的变化而改变。那么按照上述公式和光是粒子的说法来推论,光子的质量应该是无穷大吧,根据这一道理那么任何物体被光照射必将灰飞烟灭吧,但事实是一般物体被光照射时除反光外基本没变化。因此这一质量的数学模型公式存在绝对错误。

其次,牛顿定律是从那些由大量原子、分子组成的物体的运动情况中总结出来的。所以对于电子、质子、中子等结构成原子的基本微粒之间的相互作用来说,牛顿定律也不再实用。

对于基本粒子间相互作用的力学问题,要由量子力学来解决。但事实上物体运动的规律不管微观和宏观都应该存在一种基本的规律,只是人们在观察的过程中忽略了一些主要影响因素,有些影响对现象判断的正确性是非常致命的,在之前的各种力学中能量的传递速度就是一个直接被忽视的一个重要物理量。

能量的传递速度是多少?从之前的很多有关物理实验中我们不难发现并得出了一个结论:任何物体的运动速度都不能超过光速。因此能量的传递速度就是光速,因为能量的传递主要是通过场(引力场、电场、磁场)的变化来传递,在一般物体运动中感觉不到这些现象,因此在分析中就少了这一个环节。但在天体运动和微观粒子运动中就很明显了,但是在实际的实验研究中,都没在意能量的传递速度这一物理量,下面我又举一个物理中动量定理的数学公式来分析:

铁血网提醒您:点击查看大图

或Ft=mv2-mv1

上式中作用力F在时间t内的冲量是Ft,结论是:一个物体在时间t内的动量改变,等于作用在物体上的外力在相同时间内的冲量。按上述数学公式我们可以推论得出:当作用力不能使物体改变速度时,v2-v1=0,F就等于“0”。但事实上是这样吗?当然不是,F根本不等于“0”;那么反过来,恒量的F作用刚性物体时,作用时间t应该等于“0”,这样的等式又如何成立。因此上述数学公式也建得不够完全,实质上也是因为忽略能量传递速度这一重要因素。

发现了上述问题的实质,我们就得想办法解决和处理好,如何处理?我们首先来分析能量传递速度与物体运动速度的关系是什么?

我们已经知道能量的传递速度是光速c,物体运动速度v总是与c有一个比较值v/c,在分析运动物体动量时我们应该考虑到物体的运动速度不能加速能量的传递速度,真正运动物体的动量就必须减去物体运动带来的影响,P=mv(c-v)/c,这样我们的动量定理公式就可以变成Ft=mv2(c-v2)/c-mv1(c-v1)/c,也可以写成

铁血网提醒您:点击查看大图

从上面这个公式我们再来分析:当物体受力不产生运动时,施力物体速度是v2,受力物体速度是式中分子不等于“0”,作用时间也不等于而趋近于“0”,作用力F不等于“0”且非常强大;当物体运动速度接近或等于光速时,分子接近或等于“0”,作用力F也会接近或等于“0”,而物体质量不会因运动速度的变化而随意变化。

至此,我们不难通过这一公式的分析和研究得到一个结论:任何物体的运动速度不能超过光速,这是因为能量传递不会因高速运动的物体而加速;同时,物体运动速度接近光速质量会增大这一说法的错误,要加速高速运动中的物体的难度不在于高速运动中的物体质量会相应增加,而是在对高速运动中的物体进行加速时会受到能量传递速度的限制而减小实际的作用力。这样相对论中的几个基本物理理论公式得通过论证作出实用性的评估。很多之前无法解释的一些现象通过能量的传递速度这一物理因素的加入而得到比较合理的解释,经典力学并不是不适用,而是我们在观察和分析一些物理现象时忽略了或者没注意到一些因素的影响,的确经典力学的一些分析方法也存在不足和错误,但是我们发现后就得通过论证及时进行修改,这样才能在今后的科学研究中少犯错误和走更多的弯路,最关键的是对后代的科学教育方面能给予正确的导向。

猜你感兴趣

更多 >>

评论

评 论

更多精彩内容

热门图集