主题：美国求学执教的见闻和感受（0） -- changshou
家园 你把座标系勾在蓝球上 蓝球受力加速,挂在蓝球上的坐标系不能改变篮球的加速. 这个座标系里, 蓝球是静止的, 那整个宇宙就要加速, 和谁在用多少力在推动宇宙没关系. 关键是坐标系受力加速度只和蓝球的质量相关和宇宙总质量无关, 而且宇宙也不会因为蓝球坐标系在地面来回反弹引起星系震荡. 宇宙在蓝球坐标系里没惯性. 这个应该能理解吧? 既然没惯性, 牛顿第一定理就不符合了, 接着讨论第二定理也就没意义了.
家园 "宇宙也不会因为蓝球坐标系在地面来回反弹引起星系震荡" this is a very important topic, worth tons of writings, discussions, because 爱因斯坦 SR, GR all started somehow with 惯性 concept.
爱因斯坦：“惯性原理的弱点在于它含有循环论证：如果一个质量离开其它物体足够遥远，它就作没有加速度的运动；而我们却又只能根据它运动时没有加速度的事实才知道它离其它物体足够遥远。”
基本物理应用 (or intuition/ common sense etc)概念 such as 惯性 are extremely important to almost everybody, such as 黎曼幾何's roots in 测量, actually all those physics/math masters all have written some kind of applications in some 基本物理应用 area;
that is one of reasons I like "witten1" etc folks postings very much, math without 物理 are not really "useful" for us application developers, although formality/concept brainstorming/解放思想 is absolutely a must in today's SR, GR world, but for app developers, you have to 实事求是, making money as well while 解放思想;
by the way, the greatest 爱因斯坦 the greatest brain power=plain logic+ 物理 intuition + learning whatever math he needs=the greatest (理论物理学家+实验物理学家+technologist)
about US: one of the issue is: usa is already at top of 解放思想, kind of topped out in a way;
china is the opposite: still bottoming around in the 解放思想 process, it has a lot of potential as a nation once its political top allows the people to 解放思想;
An famous American (forgot the name) once said something: don't worry about Chinese coping of anything from USA, as long as they don't copy US 解放思想 concept & its system;
I would think a lot of us would be amazed by US supreme court's approval of Obama care & gay lesbian marriage;
US political system as stupid as it looks sometimes, 大事不糊涂?
家园 老兄的文字相当不严谨啊，但牛顿定律不符合正是我想说明的 我们看一个理论体系是否正确或者是否有缺陷，是要把全部的事实放在这个体系中检验的。不能把一部分的事实放在理论A中检验，把另一部分事实放在理论B中检验.
你说的基本意思是对的，但很不严谨的地方。 如下：
蓝球受力加速,挂在蓝球上的坐标系不能改变篮球的加速. 这个座标系里, 蓝球是静止的, 那整个宇宙就要加速,把篮球做参照物，篮球确实是静止的，篮球没有加速度，而地球有（或者你说的宇宙有）
和谁在用多少力在推动宇宙没关系. 关键是坐标系受力加速度只和蓝球的质量相关和宇宙总质量无关这个是不严谨的地方。 我们既然在探讨牛顿经典力学是否有缺陷，那么就应该严格按照其理论来。既然地球（或你说的宇宙）在加速，运动状态在改变，那么按照其理论，那么必然要有一个力（或者多个力的合力）在推动，而不能不管不顾的说“无关“。 而这个力的大小，如题中所描述的那样，主要只有二者间很小的引力， 但地球（或你说的宇宙）的质量很大，那么很小的引力对很大的质量物体产生较大的加速度g就是我说的矛盾。
另外你的”坐标系受力加速度只和蓝球的质量相关和宇宙总质量无关“ 表述很混乱啊。 还是同上面说的一样，既然我们要验证一个理论，那么就应该严格按这个理论来，不能轻易说什么无关。老兄这种轻率的”无关“思想是极不适合搞科研的。 另外”坐标系受力加速度“是否应是”坐标系里的物体的受力加速度“？ 因为坐标系不是物体，其是没有什么加速度的。既然我们在牛顿经典力学的框架下以篮球为参照物考察问题，那么就必须考虑地球（或你说的宇宙）的质量，而绝不是什么无关。
而且宇宙也不会因为蓝球坐标系在地面来回反弹引起星系震荡篮球后来的反弹不是本例需要考察的，这个使问题复杂化了，也没有助于说明本例想说明的东西。可以供大家后续兴趣讨论。
宇宙在蓝球坐标系里没惯性. 这个应该能理解吧? 既然没惯性, 牛顿第一定理就不符合了, 接着讨论第二定理也就没意义了.第一句是循环论证啊。 后面的正是我想说明的，即牛顿经典力学在解释如本例这样的情况下的缺陷啊。
为什么说是循环论证呢？ 按照百度百科的定义：
朗道《场论》（主要是相对论电动力学）给出的定义 ：牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系 。（原文没有用牛顿第一定律的字眼，而是直接说在这样的参照系中，一个不受相互作用的粒子将保持静止或匀速直线运动）。这个定义在牛顿力学和狭义相对论中均适用。非惯性参照系。。。。即任何一个使得牛顿第一定律和牛顿第二定律不再成立的参照系。。。凡是牛顿第二定律能够适用的参照系称为惯性参照系，反之，牛顿第二定律不适用的参照系称为非惯性参照系即是否是惯性参照系是以牛顿定律是否成立来判断的。 在研讨我们的问题的时候， 在我们本来就是要探求牛顿定律是否有缺陷这个问题的时候，怎么能够就简单的说”宇宙在蓝球坐标系里没惯性.“呢？
严谨符合逻辑的做法是先考察牛顿定律是否成立，而如前所述，由于一个小的F绝不能对质量巨大的地球或你说的宇宙产生g这样大的加速度，从而我们可以判断牛顿定律不成立，也就是我所说的牛顿定律的缺陷， 从而我们可以说在以篮球为参照物时考察地球的行为，这时系统体现出明显的非惯性系的特征。 这样才不会循环论证。
当然，你最后”牛顿第一定理就不符合“的结论没有问题。但整个说明的表述和逻辑应该改进了。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 "坐标系不是物体，其是没有什么加速度的", thx 参照系=a physics system. in classic physics, "up to" SR, we are all basically talking about 惯性参照系vs 惯性参照系 運動/movements, where in general we don't really have 加速度 in between 惯性参照系 per concept of 惯性参照系; in SR, we have 洛伦兹变换 to handle 運動 between 惯性参照系; linear;
GR: it is about 非惯性参照系 vs 非惯性参照系運動, non-linear, and as such conventional physics not working anymore in 引力场 , 引力场量子化(kind of 动力学运动学物理机制) is still a day dream to be realized by human civilization, 引力场幾何化 is a great concept & a great app in terms of 大尺度;
家园 引力场量子化, still a day dream 引力场量子化(kind of 动力学运动学物理机制) is still a day dream to be realized by human civilization
how about 社會引力場? even more difficult?
that is partially why in West & almost every other countries except for china, religion is still part of a 宇宙真理, often in a localized version;
where in us Chinese culture/mind, we never really care much about religion as a 宇宙真理, and in that sense, we Chinese are actually very "scientific" and liberal, we like 实事求是 much more, but one of our mind "issues" is we always overpay 天子 folks for their version of 真理 in 实事求是.
家园 local, 加速度=引力 in classic physics, "up to" SR, we are all basically talking about 惯性参照系vs 惯性参照系 運動/movements, where in general we don't really have 加速度 in between 惯性参照系 per concept of 惯性参照系
if there is 加速度, it must be 引力, assuming a local 均匀引力場, meaning all 加速度 for all objects is same (such as 重力加速度为常数, and in a 保守力作功与路径无关) regardless of their 質量, _伽利略变换Galilean Transformation still holds, 低能条件 & local;
引力、慣性、狹義相對論及弱等效原理 wiki for math details
so, jumping out of brain box=basically jumping out of mind 重力場, using an analogy, regardless of where you are and what you are doing, or you would be torn down into "nothing (human does die) " by 保守力 in that particular 保守力場
to do the jumping, one obviously needs GR, or the 加速度 you buy will be a fake one, and you are still in a local 均匀引力場, your local 保守力場;
from there on, GR.
家园 伽利略时空, 闵科夫斯基时空, GR 时空 if we go with 克莱因几何学埃尔朗根纲领 and define 时空 in terms of 变换群群论
伽利略变换群=伽利略时空, where classical physics=law of physics;
the problem with 伽利略变换群, not working with 麦克斯韦方程, from there on, 爱因斯坦狭义相对论.
爱因斯坦狭义相对论洛伦兹事件变换群=闵科夫斯基时空 where 狭义相对论=is the ruling law of physics;
in above 2 时空, 几何 is largely 歐幾里德几何/測度, and for that, we don't need to have 微分几何;
GR, 规范变换群=GR时空, 洛伦兹流形, "but" law of physics=几何, "back" to 柏拉圖 methodology?
家园 "]此帖被举报违规",ok, but reason? 家园 卡拉比—丘空间 ------from web-------
数学和物理如何走在一起
演讲人：丘成桐 地点：三亚第二届国际数学论坛
"早期弦学家如迈克尔·格林（Michael Green）和约翰·施瓦茨（John Schwarz）等人的重要发现，有可能终究把所有自然力统一起来。爱因斯坦在他的后半生花了三十年致力于此，但至死也未竟全功。
当时威滕正与凯德勒斯（Candelas）、霍罗威茨和斯特罗明格一起，希望搞清楚弦论中那多出来的六维空间的几何形状。他们认为这六维卷缩成极小的空间，他们叫这空间为卡拉比—丘空间，因为它源于卡拉比的猜想，并由我证明其存在。
弦论认为时空的总数为十。我们熟悉的三维是空间，加上时间，那便是爱因斯坦理论中的四维时空。此外的六维属于卡拉比—丘空间，它独立地暗藏于四维时空的每一点里。我们看不见它，但弦论说它是存在的。
这个添了维数的空间够神奇了，但弦理论并不止于此，它进一步指出卡拉比—丘空间的几何，决定了这个宇宙的性质和物理定律。哪种粒子能够存在，质量是多少，它们如何相亘作用，甚至自然界的一些常数，都取决于卡拉比—丘空间或本书所谓“内空间”的形状。
理论物理学家利用狄克拉（Dirac）算子来研究粒子的属性。透过分析这个算子的谱，可以估计能看到粒子的种类。时空具有十个维数，是四维时空和六维卡拉比—丘空间的乘积。因此，当我们运用分离变数法求解算子谱时，它肯定会受卡拉比—丘空间所左右。卡拉比—丘空间的直径非常小，则非零谱变得异常大。这类粒子应该不会观测到，因为它们只会在极度高能量的状态下才会出现。
另一方面，具有零谱的粒子是可能观测到的，它们取决于卡拉比—丘空间的拓扑。由此可见，这细小的六维空间，其拓扑在物理中是如何举足轻重。爱因斯坦过去指出，重力不过是时空几何的反映。弦学家更进一步，大胆地说这个宇宙的规律，都可以由卡拉比—丘空间的几何推演出来。这个六维空间究竟具有怎样的形状，显然就很重要了。弦学家正就此问题废寝忘食，竭尽心力地研究。"
家园 又在摆优越感了。 你是我导师?在评价我的论文吗？ 有严谨的大作让我敬仰一下,行不行? 球迷可以不会踢球,自立足球理论, 骂骂教练,骂骂球员. 民科可没这待遇, 光自我感觉良好可不够. 我发贴告诉你, "非惯性体系"早就被发现了,可没要你来打分. 没有牛顿秘密组织宣布过牛顿定律是普世真理, 和秘密处决无理数发现者一样, 背后迫害"非惯性体系"信徒,.
高一教材就有, 你老师没教,板子要打到你老师头上. 你自己忘了,就怪不得别人. 但还是恭喜你,自我思考到了高一物理水平.
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物理教案－惯性系和非惯性系
浏览:408次
教学目标
1、知识目标：
（1）知道什么是惯性系和非惯性系；
（2）知道牛顿运动定律在惯性系中成立；
（3）知道什么是惯性力．
2、能力目标：培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力．
3、情感目标：培养学生辩证的科学思想．
教学建议
教材分析
（1）教材首先引入了《关于两种世界体系的对话》中一段在船舱里观察到现象的描述，并通过对它的分析和实例对比引入了惯性参考系和非惯性参考系的概念．指出了常用到的惯性参考系．
（2）通过对实例的进一步分析，引入了在非惯性参考系中存在的惯性力及其规律，并在升降机实例中简单应用．
教法建议
（1）本节属于选学内容，请教师根据自己学生的实际情况掌握深度和层次．
（2）在授课时采用举实例让学生分析，发现问题：运动和力的关系出现矛盾的现象．从而再引导学生分析发生矛盾的症结所在，和解决矛盾的方法．让学生学习知识的同时，学会辩证的科学思想．
教学设计示例
教学重点：惯性系和非惯性系、惯性力
教学难点：惯性力
示例：
一、惯性系和非惯性系
1、发现问题：
举例1：如图1所示，小车静止，小球静止于小车内光滑的水平桌面上．当小车相对于地面以加速度 做直线运动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？
分析：从地面上观察，小球相对于地面保持静止．从小车上观察，小球将逆着小车的运动方向运动，最后从桌子上掉下来．因为小球在水平方向上不受外力作用，所以小球相对于小车的运动不符合牛顿第一定律．
举例2：如图2所示，用弹簧将小球固定于小车内的光滑水平桌面上，当小车恒定加速度 做直线运动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？弹簧处于什么状态？
分析：从地面上观察，小球将做与小车同向的加速运动．小车上观察，小球将相对于小车静止．弹簧处于伸长状态．因为小球在水平方向上受弹力作用，所以小球相对于小车的静止不符合牛顿第二定律．
2、分析问题：
提出想法：当实验和理论发生矛盾时，可能是实验现象观察有误；可能是理论错误或理论存在一定的适用条件．
分析问题：实验现象观察正确．理论在很多的实际应用中被证明是正确的．因而可能是理论存在一定的适用条件．
矛盾的症结出在：相对于谁来观察现象，即参考系是谁．
阅读书P65伽利略在《关于两种世界体系的对话》中的一段话．
3、引入惯性系和非惯性系
（1）惯性系：牛顿运动定律成立的参考系．
研究地面上物体运动，地面通常可认为是惯性系，相对于地面作匀速直线运动的参考系也是惯性系．
研究行星公转时，太阳可认为是惯性系．
（2）非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系．
例如：前面例子中提到的小车，它相对于地面存在加速度，是非惯性系．
二、非惯性系和惯性力
解决问题：在直线加速的非惯性系中引入一个力，使物体的受力满足牛顿运动定律，这个力就是惯性力．例如在上述例1中，若设想由一个力 作用在小球上，其方向与小车相对于地面的加速度 的方向相反，其大小等于 （ 是小车质量），则小球相对于小车的运动与其受力情况相符．同理可以分析例题2，这里不再赘述．
1、惯性力：在做直线加速运动的非惯性系中，质点受到的与非惯性系的加速度 方向相反，且大小等于质点质量 与非惯性系加速度大小 的乘积的力，称为惯性力．
2、注意：惯性力不是物体间的相互作用力，不存在施力物，也不存在反作用力．而且只有在非惯性系中才有惯性力．
3、例题：见典型例题．
家园 给你说对了，俺老师当时确实没教，因为当年还没有类似的要求 有没有优越感是次要的，重要的是有没有把问题搞清楚。如果你正确的驳斥了我的观点，那么你也完全可以有优越感。我不是你的导师，但我希望保持楼内论述的清晰，解决每一个容易产生歧义的点，以便其他读者能看清讨论的脉络，把问题搞清楚。正如往来帖子体现的，这是一个很容易混淆的话题。这是我上个回复的初衷。当然，很遗憾把你的不严谨当做靶子了。
另外，我很高兴自我思考到高一选教课的水平。但是看起来你的老师是教了你的，但你说起来还是表述不严谨、逻辑不清楚，那么板子该怎么打呢？
另外，科学是全人类的科学，正如足球是所有喜爱该项运动的人的一样，而不是少数似懂非懂的能妄图一言堂的。
家园 估计他就没弄明白啥叫惯性系... 高中物理确实没怎么强调这部分，只是说地球作为一个近似的惯性系在日常里足够精确了。
惯性系这个概念其实也算是相对论的起点，一个人为设定的绝对参照系是剃刀法则的大好目标。
不过山海马甲的解释实在是让人瀑布汗啊...
家园 谨慎的问下，瀑布汗在哪里？ 很想知道到底谁没有搞清楚啥叫惯性系。不知老兄是否看清这里讨论的问题，或者是否有循环论证的倾向。 请参见 山海马甲:老兄的文字相当不严谨啊，但牛顿定律不符合正是我想说明的。
如确有问题，欢迎继续讨论，谢谢。