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帖子主题:[原创]关于“力的作用速度”的讨论——推导“场”的概念

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[原创]关于“力的作用速度”的讨论——推导“场”的概念

本论坛中有网友发了“经典力学的重大缺陷——力的作用速度”一文(http://bbs.tiexue.net/post_11982395_1.html),试图指出经典物理学中“力的三要素”之外,缺少“力的作用速度”这一概念,本人回贴予以了驳斥,在此重新整理,请网友指正:

为了便于讨论,我假设如下“思想实验”(思想实验是在宇观或微观环境下无法进行实验时,普遍采用的一种辅助思考的假设性“实验”):

假设我们自己是上帝,创建一个理想的、非常宽广的、完全空荡荡的宇宙,然后突然在相距1万亿光年的两端放置两个已知质量的黑洞A、B(理想黑洞,按照质点处理),问题:多少秒种之后,A、B开始相互吸引相对运动。

讨论:

1、如果力的作用没有速度:那么结果将会是0秒立即开始相对运动。这时我们将会惊叹“力的伟大”,在宇宙环境下居然能使相距遥远的两黑洞突然感知到对方的存在,然后瞬间跨跃万亿光年作用对方,开始运动。假如这是真实的,我们只能在宇宙中引入“上帝”的概念,是“上帝”让“力”具备这种“瞬间作用”的神奇能力。本人不承认上帝的存在,所以否定这种可能!

2、如果力的作用是有速度的:那么在两个黑洞相互作用之前,就会有一个力的传导速度,并消费一个时间值t,在t秒之前,两个黑洞不会作任何运动!这时,力的作用速度就是:1万亿光年/t。

3、如果力的作用是有速度的:为了便于讨论,我们假设t=10秒后,两个黑洞开始相互运动,我们把A吸引B的力称为A力,把B吸引A的力称为B力。如果我们在黑洞出现的第4秒时,突然删除B,问:这时A力、B力还存吗吗?

按照经典物理学的定义,力是物体间的相互作用,即:至少同时存在两个物体才能产生力。在我们的实验中,4秒之前A、B存在,A力、B力存在。4秒之后,B被删除了,A力、B力失去了存在的基础,必须“消失”。但是,此时A力、B力已经处于传递的途中,由于本段讨论的基础是“力的作用是有速度的”,处于途中的“力”,即使要“消失”也需要再过4秒钟(即:黑洞出现后的第8秒钟)才能“消失”,这段时间中,B已经不存在,而A力、B力仍然存在。这个结果显然与经典物理学中力的定义“冲突”。

通过此讨论,我们可以认识到,“力”不应该是无缘无故突然从A发送向B,从B发送到A,应该存在某种原因合理解释“力”的这些矛盾特性。

4、假设这个空旷的空间中,只有黑洞A存在。即使周围没有其他物质,其周围有没有引力?如果此时周围没有引力,那么我们突然把B放进去,会发生什么现象?此时B的位置没有引力,但是由于B的出现,A必须立即发出对B的引力。我们再象第3步在4秒钟再把B删除,又会出现什么现象?这时候第3步中的矛盾将会重新出现。所以,A单独存在时,A的周围引力应仍然存在,只是由于周围都是空的,质量为0,所以引力值为0。

5、如果单独存在的A黑洞周围是有引力存在的:突然把B黑洞放进去,会发生什么现象?因为B的位置,A的引力存在,B受到A力开始运动。B是突然出现后,B力开始向A传播,10秒后A向B运动。

6、通过上述讨论,我们发现,单独存在的物体周围有一个作用范围,两个黑洞之间相互作用,不是瞬间到达,而是通过“作用范围”间接影响对方。B在突然出现的时候,B力向A传递的过程,就是B作用范围的“传播”过程,即:力的是有作用速度的,力的作用速度等于B的作用范围的“传播”速度。

7、我们把这个“作用范围”定义为“场”,则:任何单独存在的物质周围都有场的存在,从而形成了物质间的“引力”,上述矛盾迎刃而解。本例中的“场”即为“引力场”。引力因场的作用而生成,物体引力场可以单独存在。

8、2015年天文观察中发现两个黑洞合并,并间接证实引力的作用速度为光速,现代电磁学研究证明,电磁力的作用速度是光速。现实日常生活中,各种物体的相互作用,都可以追述到原子间的相互电磁作用,宏观现实中各种物体的速度都100米/秒以下,与光速相比完全可以忽略。

综上所述:“力的作用速度”这个概念本身是正确的,但是经典物理学研究的对象就是日常生活中物体间作用的过程,已经忽略了相对论效应、量子效应的影响,是对真实物理过程的合理近似。其中由于作用速度等于光速,同样可以忽略。因此,经典物理学中“力学三要素”之外增加一个“力的作用速度”的概念并不是错误,但是因其速度快,所用时间约为10^-10秒,完全可以忽略为0秒,同时,由于加入这个概念后,会使计算公式严重复杂化,造成巨量没有意义的计算量,且计算精度不会有任何提高,所以“力的作用速度”挤进“力学要素”中毫无必要、毫无意义!

“力的作用速度”看上去是一个很简单,很无知的命题,其实由于“力”的本质深藏人对于宇宙本源、物质本源背后,并被日常大众司空见惯而忽略,导致对其细节认识不足,经典物理学最初是因为未能认识到其复杂性而不曾深入研究。虽然现代物理学认识到经典物理学的不足,但因为“相对论效应、量子效应、力的作用速度”产生的误差极其微小,完全没有必要修改经典物理学,从这个意义上说,至少在初中高中的阶段经典物理学是正确的。

我们的思想实验可以进一步进行:

假设:在理相空间中划两条相距1万光年的平行直线,让两个黑洞突然出现在平行线上,方向相反速度为光速运动,两个黑洞将间的引力场将如何作用?两个黑洞周围的引力场又将如何分布、如何相互作用?

据一些网上的报道,当前天文观察中已经观察到了光速运动的天体,对于这个思想实验将会产生什么样的结果,限于本人的学识水平,猜测不到结果,请网友共同讨论。

转载请注明出自铁血tiexue.net, 本贴地址: http://bbs.tiexue.net/post_12123160_1.html
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      2016/9/13 17:16:49

      网友回复

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      牛顿力学研究的是“近距离”物体间的力学问题,所以作用力是没有“速度的”。

      2016/9/23 23:02:03
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      6楼 bd8mo
      力的作用速度就是在我们日常生活中同样不可忽视。

      关键是这里所说的力的作用速度本质就是施力速度,施力速度决定物体的最高速度,物体的最高运动速度并不决定于力的大小,而只决定于施力速度的大小。

      7楼 慕秋雨
      力的作用速度本质不是施力速度,而是响应速度,在牛顿物理范畴,被认为是瞬间响应而忽略这个变量。

      有一个适合你的脑洞实验:一根31万公里长的棍子,在这头轻轻敲一下,在那头会瞬间响应吗?

      8楼 bd8mo
      你没有完全明白施力速度这个概念的本质,响应速度主要是波动和感应问题,与我说的施力速度不是一回事。施力速度与牛顿力学中的加速度更不是一回事。请注意:施力速度的作用是什么?是决定物质体运动的最高速度的物理量。
      10楼 长夜飞翔
      我理解两位各自的意思,估计慕秋雨也理解bd8mo的意思。

      我本人认为,这个过程中有三个概念需要明确:施力速度、响应速度、传播速度。

      两位的观点的差异是,一个强调响应速度,一个强调施力速度。

      我感觉,这三个速度在概念上不同,但实质上等效。

      你的判断很正确:对于自然界来说这三个概念的确是等效的,无论是宏观还是微观。

      2016/9/19 13:40:41
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      6楼 bd8mo
      力的作用速度就是在我们日常生活中同样不可忽视。

      关键是这里所说的力的作用速度本质就是施力速度,施力速度决定物体的最高速度,物体的最高运动速度并不决定于力的大小,而只决定于施力速度的大小。

      7楼 慕秋雨
      力的作用速度本质不是施力速度,而是响应速度,在牛顿物理范畴,被认为是瞬间响应而忽略这个变量。

      有一个适合你的脑洞实验:一根31万公里长的棍子,在这头轻轻敲一下,在那头会瞬间响应吗?

      8楼 bd8mo
      你没有完全明白施力速度这个概念的本质,响应速度主要是波动和感应问题,与我说的施力速度不是一回事。施力速度与牛顿力学中的加速度更不是一回事。请注意:施力速度的作用是什么?是决定物质体运动的最高速度的物理量。

      我理解两位各自的意思,估计慕秋雨也理解bd8mo的意思。

      我本人认为,这个过程中有三个概念需要明确:施力速度、响应速度、传播速度。

      两位的观点的差异是,一个强调响应速度,一个强调施力速度。

      我感觉,这三个速度在概念上不同,但实质上等效。

      2016/9/19 1:26:21
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      老兄,你假设的简单试验太超前了,不妥。

      本文是科普性的文章,目的就是要让不理解“力的作用速度”的人认识到这个被他们忽视的概念。

      老兄你自己完全理解其中的理念,所以很自然就明白“力的作用速度”是光速,所以理所当然地把光从太阳传到地球的时间等效认为就是太阳引力传递到地球的时间,才会设计出这个“删除太阳”的简单实验。

      然而,这篇文章面向的对象不是你这类人,而是没有完全吃透“力的作用速度”的人,因此直接用光速替代太阳引力传递速度,明白此概念的人不需要看此文,而不懂此概念的人无论其理解能力有多高,都不可能看懂。

      就算换成你自己,假如你事先不懂此中道理,你自己都不会明白你设计的实验。

      2016/9/19 1:16:41
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      6楼 bd8mo
      力的作用速度就是在我们日常生活中同样不可忽视。

      关键是这里所说的力的作用速度本质就是施力速度,施力速度决定物体的最高速度,物体的最高运动速度并不决定于力的大小,而只决定于施力速度的大小。

      7楼 慕秋雨
      力的作用速度本质不是施力速度,而是响应速度,在牛顿物理范畴,被认为是瞬间响应而忽略这个变量。

      有一个适合你的脑洞实验:一根31万公里长的棍子,在这头轻轻敲一下,在那头会瞬间响应吗?

      你没有完全明白施力速度这个概念的本质,响应速度主要是波动和感应问题,与我说的施力速度不是一回事。施力速度与牛顿力学中的加速度更不是一回事。请注意:施力速度的作用是什么?是决定物质体运动的最高速度的物理量。

      2016/9/17 19:22:41
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      6楼 bd8mo
      力的作用速度就是在我们日常生活中同样不可忽视。

      关键是这里所说的力的作用速度本质就是施力速度,施力速度决定物体的最高速度,物体的最高运动速度并不决定于力的大小,而只决定于施力速度的大小。

      力的作用速度本质不是施力速度,而是响应速度,在牛顿物理范畴,被认为是瞬间响应而忽略这个变量。

      有一个适合你的脑洞实验:一根31万公里长的棍子,在这头轻轻敲一下,在那头会瞬间响应吗?

      2016/9/17 15:29:20
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      4楼 慕秋雨
      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      力的作用速度就是在我们日常生活中同样不可忽视。

      关键是这里所说的力的作用速度本质就是施力速度,施力速度决定物体的最高速度,物体的最高运动速度并不决定于力的大小,而只决定于施力速度的大小。

      2016/9/17 12:49:50
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      2楼 bd8mo
      非常好的辩论性文章!

      但是我要指出的一点:现实中大量实际的证据都不能证明什么物理问题?那么所谓的“思想实验”又是凭什么来证明物理问题呢?这样我们不得不对“思想实验”的本质进行分析了。

      所谓“思想实验”实际上是实物实验前的一种逻辑预演,充分考虑各种可能的发生,是以各种假设为前提来进行逻辑推理实物实验的意义和价值,是实物实验前必须进行的一种逻辑预演,其推理结果是作为实物实验设计和是否进行实物实验的依据,而现代的很多人将这一逻辑直接越过实物实验就从实验室搬出来当实物实验结果,这是一种非常危险的急功近利行为,这种行为是会误导科学方向的,我坚决反对!

      理论联系实际后才能得到真正有价值的成果,否则只能得到用图画画出来的“成果”。

      3楼 长夜飞翔
      这个思想实验,只是为了突出力在作用过程中的细节,故意夸大了空间的尺度,现实中实验虽然测量时困难却是可以做到的。

      只要把两个黑洞替换成两个带电电荷,在一定距离上测量相互间电场作用关系,可以得到同样的结论。只是这样实验做起来比较困难而已。

      放大实验效果的办法有很多物理办法,并不一定非要用这种“思想实验”人为无限放大的方法。这样一来“量子”纠缠问题该如何解释?

      2016/9/17 12:43:14
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      楼主是就引力传递速度的话题开展的讨论,相当前沿的物理学讨论,呵呵。这个问题难就难在突然的引力波动,我们近乎无从捕捉到,无法观察,当然研究就无从谈起了。因为,由质量构建的引力系统,在我们宇宙中已经发育的非常稳健和稳定,它已经是作为搭建我们宇宙基石一样的存在,无法轻易撼动。

      楼主设计了一个很复杂的思想实验,其实,可以玩一个很简单的:在我们太阳系里太阳突然不发光,我们大概可以在8分多钟后感知到,那么,作为太阳系里,太阳质量占总质量的99.98%的太阳突然消失,我们多快才知道?

      一些粗浅看法:1.力的传递的确有速度,在牛顿时代可以无视,在宇观尺度无法无视。

      2.质量和它的引力密切关联,哪怕质量只减少一个量子,它的引力也可以密切响应。

      2016/9/17 12:16:58
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      2楼 bd8mo
      非常好的辩论性文章!

      但是我要指出的一点:现实中大量实际的证据都不能证明什么物理问题?那么所谓的“思想实验”又是凭什么来证明物理问题呢?这样我们不得不对“思想实验”的本质进行分析了。

      所谓“思想实验”实际上是实物实验前的一种逻辑预演,充分考虑各种可能的发生,是以各种假设为前提来进行逻辑推理实物实验的意义和价值,是实物实验前必须进行的一种逻辑预演,其推理结果是作为实物实验设计和是否进行实物实验的依据,而现代的很多人将这一逻辑直接越过实物实验就从实验室搬出来当实物实验结果,这是一种非常危险的急功近利行为,这种行为是会误导科学方向的,我坚决反对!

      理论联系实际后才能得到真正有价值的成果,否则只能得到用图画画出来的“成果”。

      这个思想实验,只是为了突出力在作用过程中的细节,故意夸大了空间的尺度,现实中实验虽然测量时困难却是可以做到的。

      只要把两个黑洞替换成两个带电电荷,在一定距离上测量相互间电场作用关系,可以得到同样的结论。只是这样实验做起来比较困难而已。

      2016/9/17 12:07:34
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      非常好的辩论性文章!

      但是我要指出的一点:现实中大量实际的证据都不能证明什么物理问题?那么所谓的“思想实验”又是凭什么来证明物理问题呢?这样我们不得不对“思想实验”的本质进行分析了。

      所谓“思想实验”实际上是实物实验前的一种逻辑预演,充分考虑各种可能的发生,是以各种假设为前提来进行逻辑推理实物实验的意义和价值,是实物实验前必须进行的一种逻辑预演,其推理结果是作为实物实验设计和是否进行实物实验的依据,而现代的很多人将这一逻辑直接越过实物实验就从实验室搬出来当实物实验结果,这是一种非常危险的急功近利行为,这种行为是会误导科学方向的,我坚决反对!

      理论联系实际后才能得到真正有价值的成果,否则只能得到用图画画出来的“成果”。

      2016/9/14 7:50:28

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