什么叫物理根源?（一）

       人们常常谈论物理根源，但对“什么叫物理根源?”，不同的人往往有着不相同的理解。本文打算谈谈我的一些看法，请网友们评论指正。
       在《现代汉语词典》中，对‘根源’的解释有二：一为“使事物产生的根本原因”二为“起源（于）”。因之，对‘物理根源’的解释便可以说成为：“物理根源乃是使物理现象产生的根本原因”或者说成为：“物理根源乃是使物理现象发生（或起源）所依赖的物理基本规律。
       大家知道，牛顿三条运动定律是牛顿力学（或经典力学）现象发生所依赖的物理基本规律；因此可以说，牛顿三条运动定律是牛顿力学现象的物理根源。可是，对某一类物理现象发生（或起源）所依赖的物理基本规律往往有不同的选择；例如，也可以用动量守恒定律作为牛顿力学的基本规律来代替牛顿运动第二定律和第三定律，因为由动量守恒定律可以推出牛顿运动第二定律和第三定律（下面将说明）。
       熟知由牛顿运动第二定律和第三定律可以推出动量守恒定律；按照上述对‘物理根源’的解释，在这种情况下，牛顿运动第二定律和第三定律是作为牛顿力学中的动量守恒现象所赖以发生的基本规律，故牛顿运动第二定律和第三定律应当可以说是牛顿力学中的动量守恒现象之物理根源。但若以动量守恒定律作为牛顿力学的一个基本规律也可以推出牛顿运动第二定律和第三定律；按照上述对‘物理根源’的解释，在这种情况下，动量守恒定律应当可以说是牛顿力学中第二定律和第三定律所概括的力学现象之物理根源。这样，牛顿运动第二定律和第三定律是牛顿力学中的动量守恒现象之物理根源，动量守恒定律又是牛顿力学中第二定律和第三定律所概括的力学现象之物理根源，岂不是逻辑循环？能否避免逻辑循环呢？
       当两类物理定律（例如，牛顿运动第二定律和第三定律是一类，动量守恒定律是另一类）都可作为基本规律时， 这两类物理定律的关系不外乎：1）， 这两类物理定律彼此完全等效，2），其中一类所概括的范围更广、内容更为 深刻。如果两类物理定律彼此完全等效，实际上它们是同一规律，只是说法 上有差异而已，不能说其中一类是另一类的物理根源。如果其中有一类所概 括的范围更广、内容更为深刻，则这一类可以说是另一类的物理根源。例如 动量守恒定律比起牛顿运动第二定律和第三定律，所概括的范围更广，动量 守恒定律不仅概括了牛顿力学现象，还概括了狭义相对论力学现象和其它物 理现象；动量守恒定律的内容也更为深刻，它是空间具有平移不变性的反映。 从这方面来考虑，可以认为，动量守恒定律比牛顿运动第二定律和第三定律 更为基本，也就是说，可以把动量守恒定律看成是牛顿力学第二定律和第三 定律所概括的力学现象之物理根源，而不宜把牛顿运动第二定律和第三定律看 成是动量守恒现象之物理根源。进一步分析表明，对于牛顿力学现象，其时空 的特点为：1），时间和空间是绝对分离的，2），空间是均匀和各向同性的，时 间是均匀流逝的，3），空间不膨胀。这些时、空特点就是使牛顿力学现象得以 产生的根本原因，也就是牛顿力学现象的物理根源。请注意，物理现象的物理 根源往往可追究到时空特点。
      本文只讨论了牛顿力学，后续博文将讨论狭义相对论。
      下面来说明如何由动量守恒定律推出牛顿运动第二定律和第三定律：




转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自陈方培科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-71626-259438.html

上一篇：1944年，日本鬼子阻碍了我进入西南联大
下一篇：重新由动量守恒定律推出牛顿运动第二定律