时间既是自变量又是因变量
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时间既是自变量又是因变量
相对论提出,在不同惯性系之间时间是个因变量,因惯性系速度的不同而不同;而在任一个惯性系中,时间却如同牛顿绝对时间观一样,时间是一个与其他物体运动无关的量,是一个自变量,不论物体怎么运动,都能够用惯性系时间描述出来,任何物体不论怎么运动都和惯性系时间一样,时间是自变量。而描述物体运动的时候,参考系的性选择是任意的即参考系是平等的,任何物体的运动都能够通过这个参考系描述出来,那么任何运动都可以处在参考系时间中,那么对于任何物体来说时间是平等的,是一样的吗?时间是自变量还是因变量?1时间是自变量
个别物体的运动与时间的关系
通过大量的事实和实验,我们发现当个别物体的运动发生改变的时候,时间不变;当个别物体的运动停止的时候,时间不停止;因此,时间与个别物体的运动无关。如果时间与个别物体的运动无关,那么时间与运动的快慢无关,即时间与个别物体的速度无关。但是这与相对论时间是矛盾的,为什么会出现矛盾?
在相对论中,不是这样,当个别物体作为参考系的时候,参考系速度的不同,时间是不同的。那么疑问1当参考系静止的时候时间静止吗?2不同运动的物体时间一样吗?如果不一样,为什么一个物体的时间能够用另一个物体的时间来表示?3如果不同的速度对应不同的时间,那么加速度对应的是什么?应该对应的是变化的时间,不是吗?
相对论中时间的观点是根据光速不变推导出来的,那么什么是光速不变?
对于光速不变我们可以从两种不同的原理引出,1,根据麦克斯韦方程组推出光速不变,即c^2=1/(εμ)。光波的速度由真空介电常数与磁导率决定;2,根据相对性原理得出的光速不变。
麦克斯韦方程组得出的光速不变,指的是光源的运动对光速没有影响,光向各个方向传播的速度依然是C。相对性原理得出的光速不变,指的是光源的运动对光速没有影响,光向各个方向传播的速度依然是C。如果只写到这里,我们或许认为这说的完全就是一回事,理论上我们从麦克斯韦方程组和相对性原理都能得出光速不变,两个不同的原理得出的光速不变都是一回事,那么是如此吗?不是的。我们可以从实验中得到验证。验证光速的实验有,双星现象,光行差现象,裴索实验,艾里实验,迈克尔逊莫雷实验等。对于双星现象我们说‘光源的运动对光速没有影响,光向各个方向传播的速度依然是C’指的是麦克斯韦方程组得出的光速不变;而迈克尔逊莫雷实验也能得出‘光源的运动对光速没有影响,光向各个方向传播的速度依然是C’,而这里却是说的却是相对性原理得出的光速不变。而双星现象与迈克尔逊莫雷实验现象是两个不同的物理现象,是两个本质不同的现象。双星现象说的是光源运动的时候,光还是在闪光的地点发出的,光源的运动不能带动介质与光源一起运动,光源的运动不能带动光与光源一起运动;迈克尔逊莫雷实验现象说的是地球的运动对光速没有影响,不能用光速实验验证地球是运动的,就像伽利略大船的运动是船上的物体所共有的一样,地球的运动是地球上的物体都共有的,光源是运动的,光传播的介质是运动的,光是运动的。‘光是运动的’不是说光波的传播速度C,而是说,光波是随着介质一起运动的,这个运动,是相对于光上振动变化的电磁场来说的。光波的传播只是变化的电磁场在周围空间产生变化的电磁场,而变化的电磁场并没有传播,空间上任一点‘变化的电磁场’只是在空间原来的地方电磁场强度发生变化,并没有运动。
相对性原理中的光速不变对应的物理现象是迈克尔逊莫雷实验,迈克尔逊莫雷实验中地球是运动的,但光速不能证明地球是运动的,因为地球的运动是地球上的物体所共有的,包括光。就是说地球带着光一起运动。麦克斯韦方程组得出的光速不变,对应的物理现象是双星现象,光行差现象,双星现象中,光源的运动对光速没有影响,光源不能带动光与光源
一起运动。光行差现象中观察者的运动不能带动光与观察者一起运动。这两种光速不变是不同的,是对不同现象的描述。如果把这两种光速不变认为是相同的,是一种光速不变,那么就会得出光速绝对不变的理论,两者的混用得出同时的相对性,得出时间的相对性,得出空间的相对性等。但是两种光速不变是对不同现象的描述,不是对同一种现象的描述,把两者混用到同一种现象中就会得出奇怪的结论。
双星现象中光源的运动会造成光源与光之间波长的缩短,即相对于光源的光波长是变化的。光源与光之间产生多普勒效应效应;而迈克耳孙-莫雷实验中光源的运动不会会造成光源与光之间波长的变化,光与光源之间不产生多普勒效应。
与双星现象对应的是光行差现象,双星现象属于光源的运动,光行差现象属于观察者的运动。两者都会产生多普勒效应。光源的运动,观察者的运动对光速没有影响指的是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变即即c^2=1/(εμ),指的是光自身的速度,即光在介质或真空的传播。不是光与观察者或者光源的运动速度。多普勒效应中波长相对于光源的变短,属于相对运动的变化;观察者的运动波长不变,频率的变化属相对运动的变化。光行差现象就是相对运动的变化。观察者与光的电磁场发生相对运动。而相对性原理中虽然同样光源的运动对光速没有影响,但不产生多普勒效应,这与谁观察无关,其他参考系的观察者看来也不会产生多普勒效应。观察者与光源的运动与光的运动是一起的,这个光的运动不是指光波的运动而是指光上电磁场的运动。观察者与光源与光上的电磁场始终处于相对静止的状态,而光就是在这种状态下的传播。
通过对光速不变的理解,我们对相对论时间持否定态度的,就是说当个别物体的运动发生改变的时候,表示时间的物体仍能够表示这个物体的时间,与物体运动发生改变无关。表示时间的物体能够表示这个物体的时间外,还能够表示其他物体的时间,与其他物体的运动大小,运动状态的改变,运动的停止无关。
为什么表示时间的物体能够表示其他物体的时间?为什么表示时间的物体能够表示其他所有物体的时间?物体的时间为什么能够被其他物体的时间表示?
假设所有物体的时间都是对应的,都是一样的,那么物体的时间能够被其他物体的时间表示,物体的时间能够表示他物体的时间。所以,‘物体的时间能够被其他物体的时间表示,物体的时间能够表示他物体的时间’是因为时间是一样的,是对应的,与个别物体的运动无关。这里的运动指的是或说包括的是运动的快慢,运动是否改变。所以时间是自变量。
时间是自变量,是相对于个别物体的运动说的。
2时间是因变量
运动产生时间,时间是流动的,运动产生时间的流动,运动不单单指机械运动,也包括电磁运动,热运动,生物运动(生物运动指的是生物成长,衰老等)等运动。运动就是变化。变化就是不同,只有比较,才能说是变化。没有比较怎么说变化,没有比较就没有变化。
为什么飞矢不动?因为,比较才能显示不同,不同才能显示运动。即使是运动的物体,如果不能比较,也不能显示不同。运动是在空间的运动,从空间的角度讲,运动的物体从空间间隔看是运动的,物体处在空间的不同位置,物体在空间的不同位置表示物体是运动的;运动的物体在空间的某一位置的时候,从空间这个位置看,物体的位置没有发生变化,不能显示运动。运动是在时间中的运动,从时间的角度讲运动的物体从时间间隔看是运动的,物体处在时间的不同位置即时刻,物体在时间的不同位置表示物体是运动的。从时刻看,运动的物体在时间某一位置的时候即时刻,运动没有离开原来的空间。
我们说物体是运动的,从时间角度看,是物体在现在时刻的状态与过去时刻的状态的比较,这种比较显示出运动;我们说物体是运动的是相对于时间间隔说的。如果没有比较,在单个时刻看来,运动不能显示运动,或许也可以说是静止的。这就是时间角度看运动与静止的相