关于对“力”的理解

除三定律外,牛顿还有关于力的两条说明,即(一)、所谓ViSinita,或物质固有的力,是每个物体被其一定的量而存在于其中的一种抵抗能力,在这种力的作用下物体保持其原来静止状态或者在一直线上等速运动的状态。(二)、外加力是一种为了改变一个物体的静止或等速直线运动状态而加于其上的作用力。爱因斯坦在他发明了相对论之后说:“牛顿所创造的概念,至今仍然指导着我们的物理思想”。“力”是牛顿力学中一个重要的基本概念,本文就“力”的概念和定义,谈一点肤     

相对论中的时空

<正>相对论是狭义相对论和广义相对论的统称。狭义相对论描写的是真空中的《平直)时空结构。狭义相对论的核心方程式是不同惯性系的时空坐标之间的洛伦兹变换;它的一切(运动学)结果和预言都来自洛伦兹变换。狭义相对论中的惯性系同牛顿物理中的惯性系比较,空间坐标的定义没有区别,时间坐标的定义则有原则的区别;牛顿惯性系的时间坐标是绝对不变的,爱因斯坦惯性系的时间坐标是由光速不变原理定义的(也就是用不变的光速同步惯性系中所有空间坐标位置的时钟)。狭义相对论的运算只能在惯性系中进行。     

时间因光速不变而变

爱因斯坦相对论推翻了关于过去、现在、未来的观念 爱因斯坦的“相对论”是在20世纪初诞生的，这个理论推翻了对“时间”的常识性认识。 根据相对论，时间会“加快”或“减慢”。     

弦论:实现爱因斯坦之梦

<正>20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦有一个梦想,他认为我们的世界应该是和谐统一的,所有的基本相互作用都应该统一在一个理论框架之下。20世纪物理学的两大重要进展是相对论和量子力学。1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论,成功地解释了困扰人们很长时间的以太问题。狭义相对论成为了物理学的基石之一。爱因斯坦很快意识到狭义相对论与牛顿引力间的不自洽性。经过多年艰苦的努力,在1915年底,爱因斯坦发表了他关于引力的     

爱因斯坦：一个世纪的神话

1905年，年仅26岁的爱因斯坦相继发表了关于量子论、相对论和布朗运动等方面的革命性论文，开启了自然科学的新纪元。为了纪念物理学史上这一空前绝后的“奇迹年”，联合国教科文组织将2005年定为“世界物理年”。另一方面，今年4月18日也是爱因斯坦逝世50周年，世界各国都在以各种方式纪念这位继牛顿之后最伟大的科学家。     

李级数法在两体问题中的应用

本文基于李级数摄动理论,分析了带自旋的相对论双星问题。从爱因斯坦场方程的后牛顿近似展开开始,考虑了多种相对论效应的复杂相互作用。得到了一个关于运动粒子的轨道角动量的z分量关于时间t演化的椭圆函数形式的解析解。     

基于力、能量、动量和作用量框架的物理学基础理论结构统一性探讨

研究表明:如果把作用量视为一个与力、能量和动量平权的物理量，那么经典牛顿力学、量子力学、相对论和狄拉克的相对论电子理论有了统一的数学基础. 由此推测“反物质”本质上是超光速物质的亚光速表象，并预言它们在引力场中是受到引力场的排斥的. 本文进一步讨论基于芬斯勒时空结构中的相对论的物理特征，特别指出爱因斯坦相对论中的“光锥”作为突变临界面的特殊性质，构成了以光速为相互作用传递速度的“作用力”的“吸引”和“排斥”表象间的相互转换.      

绝对静止系形式时间及时间疑难

本文定义的绝对静止系不同牛顿的绝对静止系,阐述了形式时间的本质,讨论了洛伦兹变换的物理意义。揭示了狭义相对论中与广义相对论无关的时间疑难和空间疑难,指出了“尺缩效应”是“钟慢效应”的一种表现形式。     

我院举行爱因斯坦科学成就报告会

三月十四日,是伟大的物理学家爱因斯坦诞辰一百周年。为纪念这位二十世纪的科学巨匠,我院举行了爱因斯坦科学成就报告会。 报告会上,我院物理教研室陈方培、金百顺同志分别作了《狭义相对论》、《广义相对论》、《布朗运动》、《光子学说》等五篇专题报告。报告中着重讲述了爱因斯坦提出的狭义相对性原理和光速不变原理,并用来取代牛顿在物理学中统治了二百年的绝对空间和绝对时间的概念,创立了狭义相对论。又在推广狭义相对论的同时,把相对性理论从匀速运动引导到加速运动上去,成功地创立了广义相对论,进一步提出了四维时空与物质的统一关…     

最早把相对论介绍到中国的是许崇清

第一个把相对论介绍到中国的人是谁?过去一直弄不清楚。最近,我国科学史工作者从文献中发现,这个人就是我校已故校长许崇清(1888—1969)。对此,我们查对了有关文献,认为上述发现符合事实。1917年以前,中国科学刊物上没有关于爱因斯坦相对论的报导。1917年9月出版的《学艺》第2卷上登载了许祟清的文章:《再批判蔡子民先生在信教自由会演说之订正文并质问蔡先生》,文中首次介绍爱因斯坦的狭义相对论,写道:“方今自然科学界,关于时空(即宇与宙)之研究,则有Einstien于1905年发表之‘相对性原理’,此原理以二假定为前提。其一则为‘相对性之假定’。其二则为‘光速不变之假定’。艾氏据此以时空相对性之定义,而牛顿力学所悬设之绝对空间、绝对时间几至不能成立。此定义依据数学计算,为事颇复杂,姑不赘述。惟此原理     

引力理论和引力速度测量

引力是最早被认识的物理相互作用,它由Newton经典理论和Einstein的广义相对论描述。相对论包括狭义的( SR)和广义的( GR),其中空间和时间是一体化的,而GR也被称为几何动力学。在Newton理论中引力速度是无限大,而在Einstein理论中引力速度是光速。 GR认为引力与电磁力不同,是弯曲时空的纯几何效应。 GR还预言存在引力波,但即使经历了近百年的实验和寻找,它仍然只是物理学家头脑中的想象。本文认为空间、时间是物理学中的独立概念,所谓空时(或时空)在自然界并不存在,没有实在性。所谓空时(或时空)无法测量,故无科学意义。所谓“时间弯曲”更是无意义的不通的表述。在引力理论中,Newton平方反比定律( ISL)非常重要,而且极为精确。 Newton理论中引力首先是力,抓住了事物的本质。很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多( vG ?c ),他们是I. Newton,P. Laplace, R. L?mmel,M. Born,A. Eddington,T. Flandern等;他们普遍认为引力如以有限速度(光速c )传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定。1805年Laplace根据月球运动分析认为引力速度vG ≥7×106 c。人们考虑了不同的引力理论模型,例如把引力当作平坦时空中的力作用,从而研究得出引力速度大于2×1010 c———Flandern根据双星轨道计算得出此值。上述多个结果均与所谓引力波无关。电磁学中也有类似现象,当计算电荷产生的静电场,或天线近区的静态场,结合实验竟发现Coulomb场传播速度可为超光速, vs =(1.01~10) c。由于Coulomb场也是ISL,其结果与引力传播相似。虫洞和曲相推进完全是GR理论的产物,建基于时空一体化和弯曲时空的理念。虽然人人都知道SR断言“不可能有超光速运动”,但GR在实际上却否定了这一说法,表明相对论内部有不自洽性。但这些研究都断言需要有能量为负的奇异物质,证明加强对负能量研究是重要的。本文最后把引力传播、静态Coulomb场传播、量子纠缠态( QES)传播三者作比较,它们都存在超光速现象。虽然我们无法指出造成这些现象的原因,但却能找出现象的规律,并为自然界的奇妙感到惊奇。     

On the measurement for the speed of gravity

Newton’s law of gravity is a theory of instantaneous action at a distance.However,Einstein’s general relativity states that the speed of gravity equals the speed of light,which is finite.Therefore,it is a worthy problem to discuss if Newton’s law of gravity needs modification,when studying and observing the gravitational tidal.In this paper,it is shown that the Newton’s law of gravity is fully applicable in the framework of general relativity.Based on the post-Newtonian approximation,we find that the observable effect for the speed of gravity is irrelevant to the velocity of a moving source,but it is dependent on its acceleration.In general,the effect of the speed of gravity is so weak that today’s any astronomical observations,including the sun tidal observations,can not confirm that the gravitational field travels at the speed of light.     

梅森素数与牛顿迭代

梅森素数是数论研究的一项重要内容,也是当今科学探索的热点和难点之一。卢卡斯定理是判别梅森数是否为素数的第一个重要定理,卢卡斯-雷默测试是在卢卡斯定理基础上改进后的现在已知的检验梅森数素性的最好方法。牛顿迭代法可以用来求平方根√n的近似值。本文首先揭示了卢卡斯定理与√5的牛顿迭代之间的惊人联系,然后揭示了卢卡斯-雷默测试与√3的牛顿迭代之间的惊人联系,继而揭示了梅森素数的一个同余性质与√4的牛顿迭代之间的惊人联系,又通过√2的牛顿选代得出了梅森素数的一个新的同余性质,并猜测由该性质产生的数列具有与斐波那契数列相类似的漂亮性质,接着通过√6的牛顿迭代提出了p为4k＋1形素数时梅森数Mp为素数所应满足的充要条件的猜想,最后提出了基于梅森素数同余性质的梅森数素性检验新方法的猜想。     

定积分概念中蕴含的辩证思想

定积分概念蕴涵着丰富的辩证思想。在认识定积分的产生过程、学习定积分概念的引例、应用定积分三个教学活动中,利用辩证法思想认识定积分概念中的极限本质之间的联系,从而帮助深入理解定积分的概念。     

带静电斥力弹性杆的Cosserat方程及其数值模拟

根据牛顿动力学定律,导出弹性杆的Cosserat方程,引入欧拉参数将方程组化为方便数值计算的分量表达形式.导出弹性杆的静电斥力的数值表达式,进一步导出带静电斥力的弹性杆的Cosserat方程.最后利用数值方法进行数值模拟.     

OPERA超光速中微子与人类对时空观的认识历程

物理学对于时间与空间的理解,是推动其发展的重要因素而现代物理学的根基,则是建立在爱因斯坦的相对论时空观上的最近,OPERA合作研究组却发现了存在超光速中微子的可能性,倘若其被证实,将是对相对论时空观的一次重大挑战本文从实验发现,可能的理论解释,人们对于时空观的认识等方面入手,较为客观地讨论了OPERA的实验结果,指出了其可能的实验与理论的研究方向由于对于时空观的认识是个极其重要的过程,所以我们期待更多的实验来证实或者证伪OPERA超光速中微子的结果,从而推动物理学对于时空观的认识。     

牛顿环实验的智能化测量研究

将计算机信息技术与现代CCD技术相结合,组成智能化测量系统应用到牛顿环实验中,使牛顿环实验观察直观,数据采集处理简便,提高了实验精度,实现了牛顿环实验测量的智能化．     

三角形外接椭圆的面积极值问题

利用数学分析的知识研究了以下问题：任意给定一个三角形A0B0C0,在它的外接椭圆中,面积最小的是哪一个,其面积为多少？本研究利用牛顿法求出了这个问题的数值解．     

能量守恒定律为唯一源定律的新牛顿力学

根据真理只有一个的原则,提出能量守恒定律为唯一源定律的新牛顿力学。文中实例说明其他定律在一定条件下可能与能量守恒定律相矛盾。原有的牛顿三定律和万有引力定律,原则上均可以由能量守恒定律导出。文中通过物体自由下落的实例,应用能量守恒定律导出原有的牛顿第二定律,并且证明原有的万有引力定律与能量守恒定律无矛盾;通过小球沿斜面下落的实例（属于广义相对论无法解决的物体受迫在平直空间运动的情况）,应用能量守恒定律导出改进的万有引力公式和改进的牛顿第二定律。其他守恒定律,如动量守恒定律和动量矩守恒定律,是否可以应用均需经过能量守恒定律的检验。当原有的牛顿第二定律不成立时,动量守恒定律和动量矩守恒定律也不再成立;文中给出改进的动量守恒定律和改进的动量矩守恒定律的一般形式。在能量守恒定律暂时无法有效应用的情况下,新牛顿力学并不排斥根据其他理论或精确试验结果导出针对某些具体问题的定律和公式。例如,借助于广义相对论导出可以处理行星近日点进动问题和光线近日偏折问题的改进的牛顿万有引力公式。再如,根据精确试验结果,得出光线近日偏折问题的综合引力公式（包含其他天体和太阳光压等影响）。与原有牛顿力学不同,在新牛顿力学中,对于不同的问题,可能有不同的运动定律,不同的引力公式,以及不同的能量表达式。例如,对于小球沿斜面下落问题和行星近日点进动问题,两者的引力公式是完全不同的。     

“牛顿第零定律”与“牛顿第四定律”述评

针对近年来多种关于"牛顿第零定律"与"牛顿第四定律"的表述,基础物理教育应该在历史与教育的视角的下进行分析并合理应对.而启示意义则在于基础物理应该重视衔接教育并增强历史感.