feng1734 feng1734
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关于三人组的动机 考虑到人类可以被猴子感染变成巨人,莱纳说要杀光人类,可能指的是通过减少人类的数量来减少巨人的数量。莱纳他们可能是不能始终保持巨人化的状态,或者说不愿意始终保持巨人化的状态(种族繁衍都成问题),所以专门吃人的巨人对他们来说也是敌人,而杀死人类要比杀死巨人方便多了。 当发现尤妮尔和艾伦这样的可以自我控制随意巨人化的人类存在的时候,他们可能判定大家都是同类。既然城里可能有同类存在,杀光人类可能会误伤同类,所以现在就不用在继续按原计划行动了。抓走尤妮尔和艾伦可能是作为证据,交差用的。给某个boss看看,证明城里还存在其他的同类。 阿尼要去城里,可能是为了调查某些城里的内幕吧。阿尼这个人还是蛮有想法的,可能想要了解清楚为什么会有“最有能力杀死巨人的人却离巨人最远”,或者“城里的主人究竟对于一切的起源了解多少”这样的事。 莱纳的行动看起来是为了消灭所有的普通人类以及所有的普通巨人。莱纳背后组织的目的可能是要让地球上只保留莱纳这样可以随意巨人化的新的种族。阿尼看起来和莱纳有些不一样,她的行为可能是夹杂着私人动机。一般来说想要查清真相的人,除了是为了满足自己的好奇心,也有可能是为了想要找个理论结束莱纳他们与普通人类之间的战争。
关于参考系,坐标系和惯性系的概念 经过一些帖子的讨论之后,对参考系,坐标系和惯性系的概念有了以下理解,不知对错: 1.把所有事件都赋予一个唯一的4维数组表示,就叫做建立了一个坐标系。 2.如果两个坐标系彼此相对静止(一个坐标系中静止的点在另一个坐标系中也静止),则称两个坐标系属于同一类坐标系 3.如果一类坐标系中存在一个坐标系,使得在该坐标系的任意一点都存在一位静止的真实的观测者(即存在参照物在其中静止),那么就称这类坐标系属于同一个参考系。这些坐标系叫做这个参考系的不同坐标系。比如某个参考系拥有一个直角坐标系,一个球极坐标系,一个柱坐标系还有一些具有不同伸缩比例的直角坐标系等等 4.因为一个参考系拥有不止一个坐标系,所以参考系之间的坐标变换不止一种 5.惯性定律在其中成立的坐标系称为惯性坐标系。即,不受外力作用的物体(所有其他物质都置于非常遥远的地方)在其中的运动方程是坐标关于时间的线性方程 6.一个惯性坐标系经过坐标轴(包括时间轴)的任意伸缩变换后得到的坐标系还是一个惯性坐标系 7.如果惯性坐标系属于某个参考系,则称该参考系为惯性参考系。比如一个球极坐标系也可以属于一个惯性参考系(我这里并没有说球极坐标系也是惯性坐标系,因为在球极坐标系中描述匀速直线运动会比较麻烦) 8.假设存在一个不受外力作用的物体,那么在任意一个惯性坐标系看来这个物体都在做匀速直线运动。则能推出,惯性坐标系到惯性坐标系的坐标变换一定将匀速直线运动变换为匀速直线运动。进而推出,惯性坐标系之间的变换关系一定是线性的(参考洛伦兹变换的严格证明) 9.一般的,参考系与坐标系的概念不会特别加以区分。两个参考系之间的变换就是两个参考系中分别取一个具有代表性的坐标系,称这两个坐标系之间的变换就是两个参考系之间的变换。所谓“代表性”一般是指“惯性定律和经典电动力学在其中成立”。即在这样的坐标系中,光速,真空介电常数和真空磁导率(独立的只有两个)都是一样的。考虑到第6条,可以知道,将坐标轴(包括时间轴)做适当的伸缩变换后总是能找到这一个具有代表性的坐标系
牛顿力学中的惯性系和伽利略变换 只在牛顿力学的框架下考虑问题 考虑惯性系的三种不同定义 第一种,惯性定律成立的参考系就是惯性系。 在这种定义下,如果已知一个参考系是惯性系,则这个惯性系经过伽利略变换或任意的标度变换(各个坐标轴任意比例的放缩变换)都能变换到另一个惯性系。即所有惯性系之间的变换肯定包括了伽利略变换和任意的标度变换生成的所有变换。 第二种,万有引力定律和牛顿第二定律在其中同时成立的参考系就是惯性系 因为惯性定律蕴含在第二定律之中,所以这时所有惯性系之间的变换肯定也是上面的所有惯性系(第一种定义)之间的变换的一部分。考虑到万有引力常数的量纲,可以知道并不是任意的标度变换都能保持万有引力常数的不变性。所以,在第二种惯性系的定义下,所有惯性系之间的变换包括了伽利略变换和某类特殊的标度变换。即万有引力定律和牛顿第二定律在伽利略变换和这类特殊的标度变换下是协变的。 第三种,选取一个参考系(不妨叫做“第一参考系”)满足上面第一个(或第二个定义),则这个参考系经过任意的伽利略变换得到的参考系就是惯性系 按这个定义,惯性系之间的变换一定是伽利略变换。 一般的,标度变换是用时空绝对性(类似x1'-x2'=x1-x2这种东西)限制掉的(不确定还有没有其他限制条件),而不像这里的定义中是用“第一个参考系”的概念和唯一的伽利略变换限制掉的 综上,我觉得惯性系和伽利略变换之间的联系并不是特别自然
洛仑兹变换的另一种推倒 已知的,“线性+光速不变+相对性原理”可以推出(以下用=》表示推出)“洛仑兹变换”。这里提出,“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”也能=》“洛仑兹变换”。 简单分析如下: “真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“光速不变”肯定是没问题的。 一般在推导洛仑兹变换的时候,首先用“线性+光速不变”推导出一大类变换是洛仑兹变换L和一类标度变换S生成的所有变换(这个S其实就是时间和空间的等比例放缩变换,他能保持线性和光速不变的要求)。而后再用相对性原理把这个标度变换限制掉(相对性原理不允许在洛仑兹变换的基础上实施任何放缩比例不等于1的标度变换) 所以现在知道“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“洛仑兹变换L和时间与空间的等比例放缩变换S生成的所有变换”。 考虑真空介电常数和真空磁导率的量纲时会发现,时空坐标的等比例放缩变换并不能保持真空介电常数和真空磁导率的不变性(假设点电荷的电量和静质量是任意变换下的不变量),所以标度变换S也被限制掉了。 综上,“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“洛仑兹变换”没有问题。 额外说一句“真空介电常数不变+真空磁导率不变”其实就是“真空的电磁学性质不变” 话说,还差一个问题,就是用整套电动力学理论的协变性推导出洛仑兹变换的线性性。一直没实现呢
洛仑兹变换的另一种推倒 已知的,“线性+光速不变+相对性原理”可以推出(以下用=》表示推出)“洛仑兹变换”。这里提出,“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”也能=》“洛仑兹变换”。 简单分析如下: “真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“光速不变”肯定是没问题的。 一般在推导洛仑兹变换的时候,首先用“线性+光速不变”推导出一大类变换是洛仑兹变换L和一类标度变换S生成的所有变换(这个S其实就是时间和空间的等比例放缩变换,他能保持线性和光速不变的要求)。而后再用相对性原理把这个标度变换限制掉(相对性原理不允许在洛仑兹变换的基础上实施任何放缩比例不等于1的标度变换) 所以现在知道“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“洛仑兹变换L和时间与空间的等比例放缩变换S生成的所有变换”。 考虑真空介电常数和真空磁导率的量纲时会发现,时空坐标的等比例放缩变换并不能保持真空介电常数和真空磁导率的不变性(假设点电荷的电量和静质量是任意变换下的不变量),所以标度变换S也被限制掉了。 综上,“线性+真空介电常数不变+真空磁导率不变”=》“洛仑兹变换”没有问题。 额外说一句“真空介电常数不变+真空磁导率不变”其实就是“真空的电磁学性质不变”
物理学定律的协变性和惯性系的定义 牛顿提出了一套解决引力作用的理论系统,就是万有引力定律+牛顿第二定律。而后人们在不同的时间不同的地点各自建立自己的参考系来验证这套理论,他们也确实找到了这两个方程在其中同时成立的参考系。所以,万有引力定律+第二定律可以在一大堆参考系中成立,这些参考系被定义为“惯性系”,所有惯性系之间的变换被叫做“伽利略变换”。所以万有引力定律+第二定律天生就是伽利略协变的,这源于他们被验证的过程:即“惯性系”实际上被定义为“万有引力定律和牛顿第二定律同时成立的参考系”。 同样的,考虑经典电动力学,“惯性系”被定义为“麦克斯韦方程组,洛伦兹力方程和被狭义相对论修正的第二定律同时成立的参考系”。这个定义可以被简化,就是通常见到的用光定义的惯性系。 一般的“惯性定律在其中成立的参考系就叫做惯性系”的定义方法是不可取的。因为“力”的测量这时只有牛顿第二定律一种方法,而牛顿第二定律只在惯性系中成立,所以不可能通过测量“力”来验证物体受力是否为零,这是循环论证。只有引入万有引力定律(或者麦克斯韦方程组+洛伦兹力方程)才能得到“力”的第二种测量方法,才能验证惯性定律,即验证一个参考系是否是惯性系。
介质中波动方程的洛伦兹协变形式 个人观点,@lgxysl把这问题貌似越弄越复杂,我的回帖也没人理,这里把我的回帖内容整理一下。 这个推导证明过程中不涉及“波速”概念,协变性的证明不是通过“波速的变换与洛伦兹变换下的速度变换公式一致”完成的。这里我不是证明标准形式的波动方程(d^2P/dt^2=u^2d^2P/dx^2)协变,而是直接把标准形式改写为协变形式。我觉得已经没什么问题了 惯性系K中存在一种静止的介质,于是有波动方程(d^2/dt^2)P=u^2(d^2/dx^2)P,其中P=P(x,t)就是一个波动的标量场,问题就是找到满足洛伦兹协变性的波动方程(伽利略变换类似) 任取另一个惯性系K',它相对K的速度为v,则通过洛伦兹变换可以得到K'系中的一个标量场P'(x',t')满足的一个波动方程。这里P(x,t)=P(x(x',t'),t(x',t'))=P'(x',t')。其中x=x(x',t')和t=t(x',t')就是洛伦兹变换。 P' 满足的波动方程包含K系与K'系的相对速度v作为参数,由v的任意性可知,这个波动方程是在任意一个惯性系中都成立的,即是协变的。在从一个惯性系变换到另一个惯性系的过程中,除了求偏导部分的算符要按照洛伦兹变换的规则进行变换以外,标量场P作为物理量和v作为参数也都要发生变化。 我持有这样一种观点:既然参数v不同于求偏导那样的算符,而又能像物理量P一样会在坐标变换时发生变化,那不妨干脆认为参数v就是一个和P一样的物理量,即认为介质的运动速度是一个可以观测的的物理量(听起来很合理),虽然他的变换结果不像P那样作为坐标的函数显而易见。 当把P和v都作为物理量的时候,前面得到的K'系中的波动方程方程自然就是洛伦兹协变的波动方程了。 令c=1,大概算了一下,没算错的话,K'系中的波动方程就是 (v-u^2v^2)d^2P'/dt'^2+2v(u^2-1)d^2P'/dx'dt'+(v^2-u^2)d^2P'/dx'^2=0 这就是介质中波动方程的洛伦兹协变形式,在做洛伦兹变换时,物理量v和P的取值都将发生变化,但等式总是成立的,u^2是一个物理学常数。
洛仑兹协变和洛仑兹不变量啥的 1.物理学基本框架 物理学研究的对象是一个一个事件,也就是所有事件构成的**。 经典理论中唯一的可观测量是时空坐标,所以在经典理论中,物理学所研究的对象就是一个四维流形(不知道我有没有误解流形的概念)。而所谓物理学定律其实就是一套联系若干个时空坐标的方程式。方程中出现的任何项都可以叫做物理量。 2.坐标系和坐标系之间的变换 物理学上所谓建立起一个坐标系或者说一个参考系,其实就意味着给出这个四维流形的一个具体的参数化方案。对任意一个事件,在两个参数化方案中会分别对应两个四维参数,也就是两个坐标,这两个坐标间的变换关系就叫做两个坐标系之间的变换关系。 3.事件作为坐标变换下的不变量 考虑到事件的概念可以在某种意义上脱离流形上的具体的参数化方案,所以可以认为事件本身就是一个坐标变换下的不变量。 3.惯性系和洛伦兹变换 在只考虑电磁作用的时候,可以用光建立起一系列特殊的坐标系,在这些坐标系中,光速不变,即任意的光子的世界线上的任意两点(r1,t1)和(r2,t2),总是满足r2-r1=t2-t1。这样的参考系就叫做惯性系。 物理上实验发现,惯性系之间的坐标变换关系就是洛伦兹变换(固有洛伦兹变换,包括三维空间中的旋转以及四维的平移)。 4.洛仑兹协变 考虑到物理学定律需要经得起不同时间,不同地点的各种实验检验,所以能够被实验验证的物理学定律一定可以写成在许多不同的坐标系下相同的形式。 因为惯性系之间的变换就是洛伦兹变换,所以当验证试验总是在惯性系中操作的时候,物理学定律具有的这种不变的形式就被称为物理学的洛仑兹协变形式。比如三维方程F=q(E+vxB)就是洛仑兹协变的。 5.洛伦兹变换下的物理量 在某个坐标系中,以F=q(E+vxB)为例,E是电场,是物理量。在实现一个洛伦兹变换后,也就是进入另一个参考系之后,E作为时空坐标的函数,按照时空坐标的洛伦兹变换也将变换成新的物理量E',但他不满足新的坐标系下的洛伦兹力公式,即原来的物理量电场在洛伦兹变换下将变成另外的物理量,不再是电场。 6.洛伦兹不变量 一般的,试想一个物理量经过所有的洛伦兹变换会变成一大堆物理量,而后让这大堆物理量中的所有物理量都经过所有的洛伦兹变换,则最后得到的最最大堆的物理量构成的**就是任意洛伦兹变换下的一个不变“子空间”(应该有一个更好的名字,但我目前不知道)。把这最大堆的物理量都放在一起,并认为他们构成一个新的物理量,如同事件的概念一样(事件是任意坐标变换下的不变量,自然也是洛伦兹变换下的不变量),可以认为这个新的物理量也是洛伦兹变换下的不变量,比如电磁场张量
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