我算故我在分享 http://blog.sciencenet.cn/u/metanb

博文

【心路18】厚黑神功

已有 2273 次阅读 2017-10-31 20:26 |个人分类:心路|系统分类:科研笔记

待从头 收拾旧河山。。。
* * *
.
原著第3节。考虑一套“刚性的”三维笛卡尔坐标系(三条互相垂直的刚性轴、带有刚性量杆、若干只钟),记作K系。把该坐标系做个拷贝,记作k系。其实,提及“量杆”无非是给坐标轴赋予刻度,而“钟”也是个抽象的、可以记时的“点”(类似于“质点”,但没有质量,只计量时间)。轴上的每个刻度都是固定的(不会乱窜),并且在每个刻度上都绑定有钟。所谓“刚性”,无非是说轴、量杆本身不会发生任何伸缩。两个系的X轴重合,而它们的Y轴和Z轴分别平行。
.
进而考虑,k系沿着K系的x增加的方向以匀速v平移(保持两系的X轴重合、Y轴和Z轴分别平行)。空间中的位置可以用这两个系分别来度量,在K系中用x,y,z表示,而在k系中用xi,eta,zeta表示。两个系的时间,各自采用光信号的办法来测定;K系的时间用t表示,k系的时间用tao表示。所谓“用光信号的办法来测定”时间,无非就是用那个判据来定义时钟的同步。
.
对于一个“事件”,若在K系中用(x,y,z,t)表示或确定,则该事件在k系中用(xi,eta,zeta,tao)表示或确定。两套坐标之间显然是“一对一之对应”关系。现在的问题是——找出两套坐标之间的变换关系。
.
按照之前的“铰接”约定,每时每刻都有t=tao(静系和动系的时钟读数总是一致)。按之前的分析,动系中是同时的事件,在静系中看则不再是同时的了;而静系中观测到的动系中的时间和长度也都是表观数据。现在就是要“定量地”体现这个事情。
.
这样,就得在k系中取定两个点A和B,它们定义出一个杆,并在这个杆上做那个同步判据的思想实验:在tao0时刻从A发出一道光线,并于tao1时刻到达B,再于tao2时刻返回A。现在,设k系中的时钟都已经同步了。
则有:tao1=(tao0+tao2)/2 (1)
.
现在你得关联K系。作者似乎是从k系的A和B这两个点入手。A点取作k系的原点,B点取作x'。又说x'=x-vt。这个x'到底是k系的坐标值,还是K系的坐标值呢?
.
暂时不管作者怎么想的,使出“鼹鼠神功”——自己打洞往前走。既然A和B是k系中的点,当然要给它们(分别)赋予k系的坐标xi1和xi2。我看最好是这样,设定一开始的时候两系的原点重合,计时也同时开始。所谓“一开始”是指这样:k系从某个时候起就在做匀速运动嘛,当它的原点与K系的原点重合的同时,k系和K系的时钟一起开始记录时间,此时t=tao=0。(设两系的钟已在各自的系中同步,且每时每刻,都有t=tao)。
.
然后,到了某个时刻t(K系时间),k系的原点到一所在,记作x(K系坐标)。好了,简单起见,(依照作者)A点取作k系的原点(坐标为xi1=0),则它在K系中对应的坐标为x。刚才说了,B点的坐标为xi2(k系),设它在K系中的坐标为x'。这样,K系中标定了两个位置:x以及x',就是在时刻t,“杆”AB的两端在K系中的位置。
.
因为是从t=0开始计时的,则有x=vt。k系中量度,“杆”的长度值为xi2(记作AB);对应地,K系中量度,“杆”的长度为x'-x,记作r(AB)。
.
往下不敢走了:心里想着那个x'=x-vt是怎么回事(按照刚才的路线似乎对不上号)。看“地图”吧。原著第3节“...在时间tao0从k系的原点发射一道光线,沿着X轴射向x',在tao1时从那里向原点反射回来,而在tao2时到达...”。省略号部分给出了上面的(1)式(其实之前也看过这段,还给x'画了个圈)。很显然,x'不是别的,就是杆的B端。而从后文看,(从K系看)运动着的杆的长度为x'。引用中提到“沿X轴”,意味着y=0,z=0。
.
作者是这样引入x'=x-vt的“如果我们设x'=x-vt,那么显然,对于一个在k系中静止的点,就必定有一组同时间无关的值x',y,z。我们先把tao定义为x',y,z和t的函数。为此目的,我们必须用方程来表明,tao实际上就是k系中已按第1节所给定的规则同步化了的静止钟的读数集合。”这段话令人费解,很突兀地引入了x'=x-vt。还有,“同时间无关的值x',y,z”是什么意思?(跳过这里往下读,到(R)再返回到这里,就有所明白了:作者要在k系选个固定的点充当杆的B端,它在静系的坐标记作x';虽说它在k系固定,但在静系里表达总是关联着某个时间,就是说x'绑定在k系,后者相对K系有匀速v的运动,这样可以写成x'=vt;但t=0时,x'不一定非要为零,就又取了一点x,用来调整x'的位置。那么为何不取x'=vt+x?x表示k系中另一固定点在K系中的坐标吗?还是说,x是K系中的自由的坐标?只能待考——跳回(R)继续往下读)。
.
分析一下这个x'=x-vt。t=0时,x'=x。或者x=x'+vt。嗯。。我把x作为k系原点在t时刻的位置(由此x=vt),但作者是这么想的吗?而后文中,作者又设x'为无限小(很突然地)。引用如下:
“...并且应用静系中的光速不变原理:1/2[tao(0,0,0,t)+tao(0,0,0,{t+x'/(V-v)+x'/(V+v)})]=tao(x',0,0,t+x'/(V-v)).”(2)
.
显然,在静系(K)时刻t从A发射了一道光线;来回的时长是x'/(V-v)+x'/(V+v),所以返回的时刻为{t+x'/(V-v)+x'/(V+v)};到达B端的时刻为t+x'/(V-v)。由此可见,在原著中的时刻t,k系的原点跟K系的原点是重合的(而不是我想的t=0时刻重合)。画个图示(如下)。
.
O=====x'------>X
t
在时刻t,杆的A端(k系原点)与静系(K)原点重合,此时从杆上A端(k系原点)发射一道光线...后面就接上了。显然,(K系)时刻t也对应着k系时刻tao0。顺带一提,在原著第2节有个脚注,那里说静系时间tA也是动钟的指针位置(即静钟与动钟读数相同),而到了这个第3节tao和t又成了函数关系(静钟与动钟读数不相同了)。我的理解:原著第2节里动钟和静钟的刻度是一对一之对应,但单位时长不一样(想象等腰三角形的中位线与底边),好似动钟相邻刻度的间距小了,就得走慢一点;这个第3节,到了后文又令tao=0时t=0,动钟慢的话,读数就不能始终保持一致了。(暂时这么理解。根本原因或许是,第2节可能隐含地接入了闵可夫斯基几何,而第3节则是欧式空间的笛卡尔坐标系。待考)。
.
若x'=x-vt,那么当x在数值上等于vt时,x'=0。此时(t=x/v),k系原点的K系坐标为-x'。可是,x究竟代表什么呢?换个表达,x=x'+vt。那么在时刻t,x在x'的右侧;t=0时,x=x'。总之,x'表示杆的B端,而杆的A端就是k系的原点(在时刻t与K系原点重合);作者让x'跟另外一个坐标值x关联了起来,他怎么想到的呢?姑且将这种做法视为“元操作”,其意图及效果须从后文考察(至于这种手法究竟是作者的发明还是另有起源,只能待考——(R)。
.
总之,由(1)和(2),特别是(2),作者把同步判据中的那种关系用方程的形式体现了出来,而后面的洛伦兹变换也就从(2)出发给推导出来了。早先已经想到这个事情,就是同步判据怎样体现在洛伦兹变换里,现在终于看到了(跟吴大猷书中的推导方法很不一样!所以,还得读原著啊)。预知究竟怎地推导,且听下回分解。
.
等等,还得说点别的。大学毕业后不久,又一次在火车站买了一本书《发财厚黑学》,但也没有太当真。最近忽然想起来了,就到网上去搜。又搜出一堆厚黑学。其实啊,那还真是一门高深的学问。用到学习上,表现在不怕丢丑,不怕表现出无知,然后可有知。话说,邮箱里折腾了有六、七年了,“厚”的功夫练到家了吗?可能才到初级!
.
听首歌吧~(青少年更适宜这首

.

注:本文首发于群邮件[Graduate Gate..Tuesday],原标题“论厚黑”。



https://wap.sciencenet.cn/blog-315774-1083208.html

上一篇:本周精选好友出炉啦!(解密中...)
下一篇:【心路19】神机妙算
收藏 IP: 223.11.185.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-2 08:49

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部