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推介数学书:多项式和无理数 这本书是偶尔发现的,比较通俗易懂的数学内容,结果是看下去就停不了,特向吧友介绍。  《多项式和无理数》  作者:冯贝叶  出 版 社:哈尔滨工业大学出版社  出版时间: 2008-1-1   作者简介:冯贝叶(Feng Beiye),男,1946年5月27日生于江苏省淮安县,汉族,浙江省慈溪市人 1983年北京大学数学系研究生毕业,获理学硕士学位r现任中国科学院应用教学研究所研究员,冯贝叶从1985年开始研究同宿、异宿轨线的稳定性及其分支课题,至今已在临界情况下同宿、异宿环的稳定性,从同宿、异宿环分支出极限环或同宿、异宿环的条件,空间同宿、异宿环的稳定性,无穷远分界线的稳定性及分支出极限环的条件,二次系统极限环的分布,双参数系统从中心分支出极限环的条件等一系列问题上获得了国际国内领先的成果他所首创的用通积分来计算鞍点邻域中的后继函数和将后继函数加以拼接以获得全局性结果的方法和公式也被国内一些数学家用以解决这方面的问题,因此起了带头作用,并为目前不少工作奠定了基础。此外,他在应用数学方面如带扩散效应的布鲁塞尔振子的周期行波解,视觉感知中的非线性振动,多种群竞争生态模型行为的研究等方面也取得了不少成果。他在《中国科学》、《数学学报》、《应用数学学报》、《数学研究与评论》等刊物上发表过多篇论文,与他人合著有《稳定性、分支与混沌》、《常微分方程几何理论与分支问题》等专著。从1990年起被收入《World Directory of Mathematicians》(《世界教学家名录》),1991年被世界著名数学评论刊物《American Mathmatic Review》(《美国教学评论》)聘为评论员,1997年被收入世界著名名人录美国《Marqius Who's Who》(《马修斯名人录》),1994年曾去英国威尔士Aberystwyth大学,威尔士Swansea大学及Combridge大学访问讲学。  内容简介  本书从数的起源讲起,逐步介绍数的发展和新的各种性质及其应用,其中也包括了数学分析、实变函数和高等代数的一些入门知识,最后介绍了几个尚未解决的具有挑战性的问题。本书写法简明易懂,叙述尽量详细,适合于高中以上文化程度的学生,教师,数学爱好者以及数论、常微分方程、分支、混沌问题和3x+1问题的研究者和有关方面的专家参考使用。 
推介数学书:多项式和无理数 这本书是偶尔发现的,比较通俗易懂的数学内容,结果是看下去就停不了,特向吧友介绍。 《多项式和无理数》 作者:冯贝叶 出 版 社:哈尔滨工业大学出版社 出版时间: 2008-1-1  作者简介:冯贝叶(Feng Beiye),男,1946年5月27日生于江苏省淮安县,汉族,浙江省慈溪市人 1983年北京大学数学系研究生毕业,获理学硕士学位r现任中国科学院应用教学研究所研究员,冯贝叶从1985年开始研究同宿、异宿轨线的稳定性及其分支课题,至今已在临界情况下同宿、异宿环的稳定性,从同宿、异宿环分支出极限环或同宿、异宿环的条件,空间同宿、异宿环的稳定性,无穷远分界线的稳定性及分支出极限环的条件,二次系统极限环的分布,双参数系统从中心分支出极限环的条件等一系列问题上获得了国际国内领先的成果他所首创的用通积分来计算鞍点邻域中的后继函数和将后继函数加以拼接以获得全局性结果的方法和公式也被国内一些数学家用以解决这方面的问题,因此起了带头作用,并为目前不少工作奠定了基础。此外,他在应用数学方面如带扩散效应的布鲁塞尔振子的周期行波解,视觉感知中的非线性振动,多种群竞争生态模型行为的研究等方面也取得了不少成果。他在《中国科学》、《数学学报》、《应用数学学报》、《数学研究与评论》等刊物上发表过多篇论文,与他人合著有《稳定性、分支与混沌》、《常微分方程几何理论与分支问题》等专著。从1990年起被收入《World Directory of Mathematicians》(《世界教学家名录》),1991年被世界著名数学评论刊物《American Mathmatic Review》(《美国教学评论》)聘为评论员,1997年被收入世界著名名人录美国《Marqius Who's Who》(《马修斯名人录》),1994年曾去英国威尔士Aberystwyth大学,威尔士Swansea大学及Combridge大学访问讲学。 内容简介 本书从数的起源讲起,逐步介绍数的发展和新的各种性质及其应用,其中也包括了数学分析、实变函数和高等代数的一些入门知识,最后介绍了几个尚未解决的具有挑战性的问题。本书写法简明易懂,叙述尽量详细,适合于高中以上文化程度的学生,教师,数学爱好者以及数论、常微分方程、分支、混沌问题和3x+1问题的研究者和有关方面的专家参考使用。
色度学与人类工程学 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。色度学既然是建立在人眼的反应基础上, 对于别的动物就不适用了。好在人类的不同人种之间对光的感受没有太大的区别, 因此色度学是和人种无关的。绝对亮度(Lv) 的定义是:见附图,单位( 坎德拉 / 平米)其中θ是发光表面法线与给定方向夹角的余弦。由于多数情况下是垂直于发光表面观察的, 所以亮度可理解为单位面积的发光强度(di为微发光强度, ds为微发光面元) 。1坎德拉的发光强度是频率为540×10^12赫兹的光源在每球面度中强度为1/683瓦的光辐射。由此可见, 亮度与电磁波的辐射强度这个物理量成正比。又由于人眼的感色性的关系, 又与光的波长密切相关。由于人眼在不同的亮度环境下会自动调节瞳孔的大小, 使进入眼睛的光强总在一个亮度范围之内。因此除了在超出人眼调节范围之外的极暗或极亮的环境之外, 使用相对亮度来表述图像或图片更为方便。例如, 尽管电视屏幕的白场、灯光下的白纸和阳光下的白纸的亮度很不一样, 但都将其定义为 100% 的相对亮度。考虑到在电子出版领域的应用, 后面使用亮度这个术语时, 都是表示相对亮度。
对两颗独特脉冲星的观测结果证明了广义相对论所预测的一种效应 即便是大科学家,有时也需要后人的工作来捍卫自己的名声,这一点连阿尔伯特•爱因斯坦也不例外。如今,天文学家再次证明,这个家伙绝对是个超级天才。通过对两颗独特的脉冲星——超新星爆发后形成的密度极高的小型天体——进行研究,天文学家证明了一种效应——这正是爱因斯坦在92年前提出的广义相对论所预测的。据7月4日出版的美国《科学》杂志报告,科学家的观测结果几乎与这位伟大物理学家的预言如出一辙。在爱因斯坦的相对论世界中,物质能够使空间发生弯曲并且放慢时间的脚步,在这里,只有光的速度是恒定不变的。相对论对后世的影响无疑是巨大的。其实相对论同时还包括了一些更为深奥的细节,其中一个便是自旋进动。这一学说大体上是这样的:两颗大质量的天体彼此近距离环绕运行将使空间发生扭曲,从而扰乱两者移动的中心轴,最终导致这两颗天体像陀螺一样摆动。强烈的引力造成了这种所谓的自旋进动,而天体的质量越大,这一过程便越容易被观测到。然而这并不是一个很容易被验证的学说。研究人员需要找到两个密度很大且近距离运行的天体,并且必须能够探测到它们之间到底发生了什么情况。黑洞的密度很大,但是它们的穹界却阻碍了观测。候选天体的匮乏以及天文望远镜的能力限制多年来一直制约着天文学家的脚步,直到2003年,一对特殊脉冲星的发现改变了这一局面。这种只有小行星般大小的天体承载着太阳一般的质量,同时它们的轨道也非常小,并且以令人难以相信的速度飞快地旋转着。这两颗脉冲星还释放着高能且极端规律的辐射信号,即便用地基天线也很容易探测到。这一发现中最重要的是,每过几个小时,其中的一颗脉冲星就会在另一颗脉冲星上形成蚀。而这正是测定自旋进动的关键,这是因为,在每一次蚀期间,天文学家便能够确定脉冲星发出的辐射信号的精确角度,从而判定脉冲星随着时间推移发生的摆动。参与该项研究的加拿大蒙特利尔市McGill大学的天体物理学家Rene Breton介绍说,在过去4年中,一个国际研究小组详细跟踪了这两颗脉冲星发出的辐射信号,并在蚀期间确定了信号的方向——这项观测技术“之前从未被使用过”。研究人员最终确定,脉冲星自旋进动的中央轴每年增加4.77±0.66度。而基于爱因斯坦广义相对论的计算结果预测其变化为每年增加5.07度,正好在误差允许的范围之内。诺贝尔奖得主、美国普林斯顿大学的天体物理学家Joseph Taylor赞叹道:“这真了不起。”“爱因斯坦的理论这一次经受住了考验。”马里兰州格林贝尔特市美国宇航局(NASA)戈达德空间飞行中心的天体物理学家Fotis Gavriil这样说道,他称赞这项研究“具有令人惊讶的高精度观测结果”。那么爱因斯坦的名声是否就此保住了?Gavriil说:“至少从这项实验结果来看,我们认为是这样。”译自http://www.science.com/
关于杠杆悖论的逻辑错误 我们知道对于一个逻辑推断,通常可以用三段论来概括:大前提;小前提;结论。对于黄先生的新、旧杠杆悖论就存在这样的大前提如果动系中看杠杆不符合平衡条件,这个理论就是错误的;现在经过洛仑兹变换,发现动系中的杠杆不平衡,所以相对论就是错的。黄先生想通过相对论本身的推论得到与相对论原理矛盾的结果,这种方法恩深没有错,但是黄先生忘记了这样的逻辑推理需要大小前提,都是在同一个范围内讨论才有意义,在学习逻辑时都会举这么一个例子:中国人都是勤劳勇敢的,我是中国人,我是勤劳勇敢的。错在什么地方,就在于同样是中国人,在大小前提中的含义不同,大前提中,是一个集合概念,而在小前提中则是一个个体概念,等同于我是中国人的一员,两者的内涵和外延都不同,硬拉在一起就会出错。回到杠杆悖论。首先大前提中的平衡条件是经典力学中的,在公式上就是:F1+F2=0 (1)F1×r1+F2×r2=0 (2)在这两个公式中,对于伽利略变换,无疑是正确的,但是在相对论的理论中,时间与空间是一个整体,不存在空间变化而时间不变的情况,很明显的是对于第一个式子,作用力并不是一个四维矢量,不能够在相对论中直接应用于力学规律,尤其是在重力或惯性力出现的场合,ma里面质量不再是一个不变量,而几何量r、速度v、加速度a只是三维的。对于第二个公式同样如此。那么黄先生在推导小前提时倒是很清楚,完全套用了洛仑兹变换,但是为了套用三维的平衡条件,不惜阉割了洛仑兹变换的结果,这样一来对于一些四维变换中的协变量只取它的前面三个,丢弃第四个这样的结果就是黄先生想要的,其实这样的结果一开始就已经确定的,能够符合平衡条件才是怪事。从上面的分析可以知道,黄先生的杠杆悖论大小前提并不是在同一个概念范围内讨论的,大前提讨论的是经典力学的变换以及平衡条件,小前提则是对运动物体作洛仑兹变换得到,然后将两个不同范围的理论加以比较,本身的逻辑就已经够荒唐的,结论自然就是荒唐可笑的。可惜的是许多维相的人士还在拼命计算有关的洛仑兹变换仿佛,通过计算就可以得到符合平衡条件(1)或(2)得结果,结果汁能够是徒劳无功,也徒增笑料而已。
物理研究中的方法论 物理学的认识首先来自于人类的实践活动,对自然现象的观察与思考,随着这些观察记录描述的积累,人类不满足于现象的描述,而是想方设法的去寻找这些现象之间的内在必然联系,从理论上去解释这些现象,这就是物理学开始阶段,但随着物理的发展,就出现了不同理论可以解释同一类现象的情况,于是就必须对这些理论进行选择,由此出现了简单性原理和无矛盾性,对这些解释进行分析和甄别。不仅如此,由于物理学理论的终极目标:对物理世界提供统一的解释,这个要求使物理研究上必须作到:物理图景的统一,物理知识的数学化。这是对物理知识的整体的要求,具体到某类具体问题,就有对称性和守恒性的要求,不仅如此,由于物理学科的范围极广,从几十亿光年到几飞米(10的15次方)的空间跨度,从几十上百米的速度到光速的30万公里/秒,不同的范围有不同的研究方法和理论,这就要求物理理论在不同的理论间光滑的过度,用计算机的语言来说就是兼容性,在物理上称为对应性原理。对于物理学,还必须遵循可观察性和互补性的要求,前者使物理理论的检验标准具体化,后者则是表明了人类的观察也是物理实在不可分割的一部分,这两者既统一又矛盾:既然要求能够观察,就必然导致对物理实在的干扰。物理学最重要的方法论是基元性原理说白了就是物质的终极组织结构原理,但这个原理脱胎于物理学,但是其影响远远超出物理学的范围,渗透到各个自然科学学科。实际上这些方法论原理并不是孤立的,而是有机地联系在一起,下面具体的对之加以说明:一、解释原理⑴从广义上说解释就是做以下两件事:怎样解释一个自然现象?这样的解释是否合乎科学的要求?这种解释会不会导致得到的推论与已知的事实相违背?⑵从狭义来说就是物理的解释,具体的是指这样一个过程:把被解释的事实纳入到一定的理论体系中,从物理直观、数学形式和认识论的角度等方面说明的合理性。它所回答的是:新的事实与已有的理论是否统一和谐?这种和谐是否合乎逻辑?是否存在反例?当不能相容时就必须更改目前的理论以使事实与理论想容。由此可见解释可以说是贯穿于物理研究的基本任务,不论是古代物理学发展的初级阶段还是现(近)代物理的发展,都离不开这个基本任务,这个任务不但是指使得理论所表达的物质运动的规律与实验事实相一致,而且还包括对这种一致性的合理性,这种合理性的具体表现在以下的叙述中还将加以论述。物理的解释包括直观解释和数学解释,但实际上对这两种解释很难作出严格的划分:因为离开数学的描述只做直观的语言描述,由于语言的多样性和歧义,往往不能精确地解释物理事实。打个比方,十个人看三国演义,就有十种不同的描述,这跟看书的人的语言理解能力、个人经历及读书的兴趣等有关。对于文学作品,这不算什么,但是对于物理学,这通常是引起争论的主要原因,从古到今,这样的例子比比皆是。因此物理学的发展实际上也就是数学发展的历史,两者密切不可分割:从牛顿发明微积分导致经典力学大厦的建立,到相对论中的非欧几何等的运用,在物理发展的背后无不闪现着数学的身影,正是有了数学工具,才使得物理学的理论清晰地展现于世人面前。数学的解释包括:数学公式体系,和把数学形式体系同具体的物理事实联系起来的法则。一般具体的说有三类:几何描述(如相对论)、动力学描述(如牛顿力学、电磁力学)、统计学描述(如统计力学、量子力学)。还有,就是理论的公理化方法使得理论架构清晰明了,而群论使得理论按照一定的规律加以推广以便研究更多的未知领域。二、简单性原理和无矛盾性原理物理学研究的基本要求:1、正确性,这是必然的,没有谁能够想象一个错误的理论有存在价值。2、高效性和3、经济性,以最少的理论说明最多的事实具体的表现在以下几个方面:1、分析的简单性也就是科学的抽象,将要研究的要素和对象从无限复杂的客观世界中分割出来,也就是抓住主要矛盾。这一点说起来简单,实际上却很难做得很完善,这与人类对规律的掌握程度有着很大的关系,经常会遇到这样的情况:把真正要考虑的给忽略了,或者是将许多不相关的都考虑进来。
物理学中的两种世界观 郎之万在某处说过:现代物理学是在牛顿力学的世界观与电动力学的世界观的冲突中发展起来的。他忘了补充一句,现代物理学正处于牛顿力学的世界观已经衰老而电动力学的世界观却尚未成熟的时期,量子力学正是这种青黄不接的理论表现。 电动力学建立得比牛顿力学晚,开始时它自然接受牛顿力学的现成的世界观,只有在长期的内部斗争中,它才显示出自己的本来面目。因此,这两种世界观的斗争,也就是电动力学的内部斗争。 早期的电动力学有两个对立的学派:以安培为代表的法国学派继承了超距作用的观点;以法拉第——麦克斯韦为代表的英国学派则继承了法国人笛卡儿的接触作用的观点。英国学派建立的电磁场理论成功地对电学、磁学、光学和辐射热力学的实验资料作了统一的解释,从而战胜了法国学派,这是电动力学世界观对牛顿力学世界观的第一次胜利。洛仑兹用他的洛仑兹规范简化了麦克斯韦方程,从而发现了接触作用观点与超距作用观点的的数学表达式只有一点微妙的区别:表现超距作用观点的场方程是泊松方程: d^2g/dx^2+d^2g/dy^2+d^2g/dz^2= -f(x,y,z,t) 其中是“场函数”,表示电磁场的“矢势”或“标势”;f是“源函数”,表示电荷或电流的密度。表现接触作用观点的场方程则是波动方程: d^2g/gx^2+d^2g/dy^2+d^2g/dz^2-d^2g/cdt^2= -f(x,y,z,t) 在场源的作用不受时间和空间限制的条件(所谓无初值、无边界值问题)下泊松方程的解是: g(x,y,z,t)=1/4PIR*f(x,y,z,t)dx’dy’dz’ 其中 (R=[(x-x’)^2+(y-y’)^2+(z-z’)^2(1/2)是从观察点(x,y,z)至源点的(x’,y’,z’)的距离,积分限是全空间。这个特解表示电磁作用是“瞬时”的,因而是超距作用。 在同一条件下波动方程的解则是: (gx,y,z,t)=1/4PIR*f(x,y,z,t-R/c)dx’dy’dz’ 这个解叫“推迟解”,它表示电磁作用是“推迟作用”,因而是“接触作用”。 泊松方程遵循加利略变换,波动方程则遵循洛仑兹变换。加利略变换表现牛顿力学的时空观,洛仑兹变换表现电动力学的时空观。因此用波动方程取代泊松方程来表现电磁作用已经蕴涵着物理学史上一次空前的大变革:用电动力学的时空观取代牛顿力学的时空观。 1905年爱因斯坦建立的相对论开始了这一变革,1908年闵可夫斯基对相对论的几何解释则基本完成了这一变革。这是电动力学世界观对牛顿力学世界观的第二次胜利。 然而这两次斗争都只不过是两种世界观斗争的序幕而已,真正的决战在于物质结构的认识,即物质观的问题。 牛顿力学的物质观是本来意义下的“机械观”,它认为可见世界五光十色的运动形式都可以归结为原子的机械运动(即位移移动)。因此运动形式的转化或质变只不过是现象,而本质世界即原子世界则只有量变。这种世界观和原子论一样古老,古希腊的原子论哲学家德模克利特对它作了或许是最早是德表述: “按照意见存在着温暖,按照意见存在着寒冷,按照意见存在着颜色、甜味、苦味;但按照真理,则只存在原子与虚空。”[1] 笛卡儿、牛顿以及同时代的大多数哲学家和物理学家,都是机械论者。十八世纪的俄国学者罗蒙诺索夫更是集机械观之大成。但只有到了1842年,机械观才在近代物理学中获得确切证明。这一年“热的维动说”成功地把热现象归结为分子的机械运动,从而在物理学中掀起了把一切都归结为机械运动的狂热。 但是,把电磁运动归结为某种物理模型(例如:以太微粒)的机械运动的一切尝试都遇到了挫折。在原子论者把一切物理现象统一于一种物理模型的尝试失败时,法拉第——麦克斯韦以电磁场理论成功地把电磁现象统一于一组数学方程。于是电磁场理论作为一种唯象理论与原子论对立起来。与此同时,关于热的现象的能量理论也作为一种唯象理论与热的原子——分子理论分庭抗礼。 唯象理论与原子论的对立在奥斯特瓦尔德为代表的“唯能论”学派与原来的机械论学派的对立中得到表现。唯能论学派确认运动形式的转化是自然过程的本质。但它在反对把一切都归结于原子的机械运动的狂热时,却走向了另一个极端——否认原子本身。
物理学中的两种世界观 郎之万在某处说过:现代物理学是在牛顿力学的世界观与电动力学的世界观的冲突中发展起来的。他忘了补充一句,现代物理学正处于牛顿力学的世界观已经衰老而电动力学的世界观却尚未成熟的时期,量子力学正是这种青黄不接的理论表现。 电动力学建立得比牛顿力学晚,开始时它自然接受牛顿力学的现成的世界观,只有在长期的内部斗争中,它才显示出自己的本来面目。因此,这两种世界观的斗争,也就是电动力学的内部斗争。 早期的电动力学有两个对立的学派:以安培为代表的法国学派继承了超距作用的观点;以法拉第——麦克斯韦为代表的英国学派则继承了法国人笛卡儿的接触作用的观点。英国学派建立的电磁场理论成功地对电学、磁学、光学和辐射热力学的实验资料作了统一的解释,从而战胜了法国学派,这是电动力学世界观对牛顿力学世界观的第一次胜利。洛仑兹用他的洛仑兹规范简化了麦克斯韦方程,从而发现了接触作用观点与超距作用观点的的数学表达式只有一点微妙的区别:表现超距作用观点的场方程是泊松方程: d^2g/dx^2+d^2g/dy^2+d^2g/dz^2= -f(x,y,z,t) 其中是“场函数”,表示电磁场的“矢势”或“标势”;f是“源函数”,表示电荷或电流的密度。表现接触作用观点的场方程则是波动方程: d^2g/gx^2+d^2g/dy^2+d^2g/dz^2-d^2g/cdt^2= -f(x,y,z,t) 在场源的作用不受时间和空间限制的条件(所谓无初值、无边界值问题)下泊松方程的解是: g(x,y,z,t)=1/4PIR*f(x,y,z,t)dx’dy’dz’ 其中 (R=[(x-x’)^2+(y-y’)^2+(z-z’)^2(1/2)是从观察点(x,y,z)至源点的(x’,y’,z’)的距离,积分限是全空间。这个特解表示电磁作用是“瞬时”的,因而是超距作用。 在同一条件下波动方程的解则是: (gx,y,z,t)=1/4PIR*f(x,y,z,t-R/c)dx’dy’dz’ 这个解叫“推迟解”,它表示电磁作用是“推迟作用”,因而是“接触作用”。 泊松方程遵循加利略变换,波动方程则遵循洛仑兹变换。加利略变换表现牛顿力学的时空观,洛仑兹变换表现电动力学的时空观。因此用波动方程取代泊松方程来表现电磁作用已经蕴涵着物理学史上一次空前的大变革:用电动力学的时空观取代牛顿力学的时空观。 1905年爱因斯坦建立的相对论开始了这一变革,1908年闵可夫斯基对相对论的几何解释则基本完成了这一变革。这是电动力学世界观对牛顿力学世界观的第二次胜利。 然而这两次斗争都只不过是两种世界观斗争的序幕而已,真正的决战在于物质结构的认识,即物质观的问题。 牛顿力学的物质观是本来意义下的“机械观”,它认为可见世界五光十色的运动形式都可以归结为原子的机械运动(即位移移动)。因此运动形式的转化或质变只不过是现象,而本质世界即原子世界则只有量变。这种世界观和原子论一样古老,古希腊的原子论哲学家德模克利特对它作了或许是最早是德表述: “按照意见存在着温暖,按照意见存在着寒冷,按照意见存在着颜色、甜味、苦味;但按照真理,则只存在原子与虚空。”[1] 笛卡儿、牛顿以及同时代的大多数哲学家和物理学家,都是机械论者。十八世纪的俄国学者罗蒙诺索夫更是集机械观之大成。但只有到了1842年,机械观才在近代物理学中获得确切证明。这一年“热的维动说”成功地把热现象归结为分子的机械运动,从而在物理学中掀起了把一切都归结为机械运动的狂热。 但是,把电磁运动归结为某种物理模型(例如:以太微粒)的机械运动的一切尝试都遇到了挫折。在原子论者把一切物理现象统一于一种物理模型的尝试失败时,法拉第——麦克斯韦以电磁场理论成功地把电磁现象统一于一组数学方程。于是电磁场理论作为一种唯象理论与原子论对立起来。与此同时,关于热的现象的能量理论也作为一种唯象理论与热的原子——分子理论分庭抗礼。 唯象理论与原子论的对立在奥斯特瓦尔德为代表的“唯能论”学派与原来的机械论学派的对立中得到表现。唯能论学派确认运动形式的转化是自然过程的本质。但它在反对把一切都归结于原子的机械运动的狂热时,却走向了另一个极端——否认原子本身。
量子力学是否真的意味着电动力学的失败? 学习过量子力学的人都不会不知道这样的两个历史: 1、黑体辐射的解释困难。 2、卢瑟福的原子模型在应用电动力学方程求解时遇到了前所未有的麻烦,原子不可能稳定的存在,会随电子绕原子核的旋转辐射能量而坠落到原子核上,而事实上,原子确是稳定地存在着,因此说电动力学不适用于微观领域,而引出了Borh的氢原子光谱理论,进而建立了量子力学。 但是这里的两个历史事件中有以下问题: 1、利用电动力学所建立的方程的依据是什么? 2、当我们认为电子会向外辐射能量时,有没有注意这样一个事实:这就是发光其实是原子能量的变化,那么从哪里可以得到连续而稳定发光的光源? 第一个问题,从历史上看,实际上是洛仑兹电子论的杰作,但是其出发点之一是经典理论里面的点电荷:没有大小,没有任何内部运动的刚体小球。其二就是推迟解,这其实是应用了因果规律的结果,但是不要忘了还有另外一个结果--超前解,这个解相当于辐射的时间反演,即吸收,这两个都是方程的解,只不过因为后者是不符合因果规律而舍弃。但是这种舍弃是有条件的,这就是必须符合因果规律。但是问题随之而来,为什么我们有时候可以用到超前解,有时候又不能够用到,在原子结构的问题上为什么就不能够用到?实际上这种超前解在量子电动力学中却得到了一个令人震惊的结果,即正电子解,为什么这时用超前解又不违反因果规律?爱因斯坦当年也曾经对电磁波只有推迟解而没有超前解疑惑不解。 第二个历史事件中,原来黑体辐射的理论是基于以下观点:物体发光时连续不断的,即对于某个波长的光的光源来说,它所发出的光是完整的一波阵面,而且是连续不断,无穷无尽的。而事实上发光的原子是分离的,只能够是一个在吸收能量后发光然后再回到原来状态,再次吸收后再发光,这样周而复始的循环的结果,因而发光根本就不可能是连续的,由此得出的结论当然就不符合实验结果,而普朗克的公式就是自然而然的事情。 由此看来这样两个事件中的失败的理论是由于建立在错误的模型上,而不是电动力学本身的问题。对超前解来说,其实就是什么时候该用,什么时候不该用,当不该用的时候,其理由只有一个:因果规律,但是对于原子模型来说为什么这时有超前解就不符合因果规律?量子场论里面对于源与场有这样的观点,源通过不断地发射和吸收虚粒子与场交换能量因而与场产生作用,对于电场就是不断地发射和吸收虚光子,将这两个过程套用到原子中的原子核以及电子,就可以看到实际上电子与原子核是不断地通过虚光子产生作用,这个过程是不对外发射光子的,这就相当于对应于电动力学的方程的两个解,推迟解和超前解,将这两个解看作是两个态函数的话,那么稳定状态下的电子的运动状态应该是这两个态的叠加,两者的纪律都为1/2,不对外辐射。 由以上的分析可以看到,量子力学并不是电动力学失败的结果,而是电动力学的错误的模型导致失败的结果,并不能够证明电动力学不适用于微观领域,推迟解和超前解一样都有着重要的作用。
量子力学是否真的意味着电动力学的失败? 学习过量子力学的人都不会不知道这样的两个历史:1、黑体辐射的解释困难。2、卢瑟福的原子模型在应用电动力学方程求解时遇到了前所未有的麻烦,原子不可能稳定的存在,会随电子绕原子核的旋转辐射能量而坠落到原子核上,而事实上,原子确是稳定地存在着,因此说电动力学不适用于微观领域,而引出了Borh的氢原子光谱理论,进而建立了量子力学。但是这里的两个历史事件中有以下问题:1、利用电动力学所建立的方程的依据是什么?2、当我们认为电子会向外辐射能量时,有没有注意这样一个事实:这就是发光其实是原子能量的变化,那么从哪里可以得到连续而稳定发光的光源?第一个问题,从历史上看,实际上是洛仑兹电子论的杰作,但是其出发点之一是经典理论里面的点电荷:没有大小,没有任何内部运动的刚体小球。其二就是推迟解,这其实是应用了因果规律的结果,但是不要忘了还有另外一个结果--超前解,这个解相当于辐射的时间反演,即吸收,这两个都是方程的解,只不过因为后者是不符合因果规律而舍弃。但是这种舍弃是有条件的,这就是必须符合因果规律。但是问题随之而来,为什么我们有时候可以用到超前解,有时候又不能够用到,在原子结构的问题上为什么就不能够用到?实际上这种超前解在量子电动力学中却得到了一个令人震惊的结果,即正电子解,为什么这时用超前解又不违反因果规律?爱因斯坦当年也曾经对电磁波只有推迟解而没有超前解疑惑不解。第二个历史事件中,原来黑体辐射的理论是基于以下观点:物体发光时连续不断的,即对于某个波长的光的光源来说,它所发出的光是完整的一波阵面,而且是连续不断,无穷无尽的。而事实上发光的原子是分离的,只能够是一个在吸收能量后发光然后再回到原来状态,再次吸收后再发光,这样周而复始的循环的结果,因而发光根本就不可能是连续的,由此得出的结论当然就不符合实验结果,而普朗克的公式就是自然而然的事情。由此看来这样两个事件中的失败的理论是由于建立在错误的模型上,而不是电动力学本身的问题。对超前解来说,其实就是什么时候该用,什么时候不该用,当不该用的时候,其理由只有一个:因果规律,但是对于原子模型来说为什么这时有超前解就不符合因果规律?量子场论里面对于源与场有这样的观点,源通过不断地发射和吸收虚粒子与场交换能量因而与场产生作用,对于电场就是不断地发射和吸收虚光子,将这两个过程套用到原子中的原子核以及电子,就可以看到实际上电子与原子核是不断地通过虚光子产生作用,这个过程是不对外发射光子的,这就相当于对应于电动力学的方程的两个解,推迟解和超前解,将这两个解看作是两个态函数的话,那么稳定状态下的电子的运动状态应该是这两个态的叠加,两者的纪律都为1/2,不对外辐射。由以上的分析可以看到,量子力学并不是电动力学失败的结果,而是电动力学的错误的模型导致失败的结果,并不能够证明电动力学不适用于微观领域,推迟解和超前解一样都有着重要的作用。
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