用十分鐘欣賞《物理學公理系統的演化史》
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本文探讨了物理学公理系统的演变，强调了牛顿定律和麦克斯韦方程组的相互关系及其对组成现代物理学的重要性。爱因斯坦通过引入光速不变和相对性原理，修正了牛顿体系，并进一步发展了广义相对论的数学框架。最终，物理学家们致力于创建一个包含相对论和量子力学的统一公理系统，如超弦理论所尝试的那样。
用十分鐘欣賞《物理學公理系統的演化史》
- 1. 用十分鐘欣賞 物理學公理系統的演化史 陳鍾誠 2016 年 10 月 14 日 程式人《十分鐘系列》程式人《十分鐘系列》 本文衍生自維基百科
- 4. 其實 ●也別有一番樂趣！
- 8. 行星三大定律如下
- 12. 其實是個過度簡化的版本
- 13. 只能夠 ●當成故事來看而已！
- 14. 讓我們重新看看牛頓運動定律
- 15. 在維基百科中 ●你可以看到這段！
- 18. 還有 ●牛頓發明微積分的原因！
- 20. 第二行星定律的推導如下
- 21. 一頁推不完再一頁
- 22. 第一行星定律的推導如下
- 23. 一頁又推不完又再一頁
- 24. 最後是第三行星定律
- 25. 還是得兩頁才能推完
- 38. 他發現電磁波速度和光速一樣
- 41. 哪裡格格不入呢？
- 43. 太空船上的人向右發射一束光 射出一束光 ( 以光速 c 相對人前進 ) 人隨太空船向右 以 0.9 倍光速前進
- 44. 那麼根據《速度相加》原理 ● 你看到的光速應該是 射出一束光 ( 以光速 c 相對人前進 ) 人隨太空船向右 以 0.9 倍光速前進 我們看到的光速 = 太空船上看到的光速 + 太空船的速度 = c + 0.9c = 1.9c
- 45. 因此、光速應該就不是恆定的
- 46. 相反的、如果太空船上的人 ●改成向左射出一束光 ●那麼我們看到的光速，就變 成了 c-0.9c = 0.1 c 了！
- 54. 麥克生的實驗原理如下
- 55. 一頁解釋不完還有一頁
- 56. 這類實驗做了很多次
- 60. 勞倫茲就做了這個修正
- 61. 這個修正稱為勞倫茲變換
- 62. 勞倫茲變換的數學式如下
- 66. 也就是說 ● 在兩艘相對以 0.9 倍光速運行的 無動力太空船上，從一艘看另一 艘的結果，會發現《尺縮鐘慢》 效應！
- 68. 勞倫茲認為 ● 這樣的修正，是一種《視覺效果》 ● 是因為《透過光來觀察》的人類感官，所 產生的一種感受差異！ ● 而不是《尺真的縮了、鐘也真的慢了》！
- 72. 對誰修正？ ●修正甚麼？
- 73. 對牛頓力學修正 ●修正時間 t, 距離 x, 速度 v, 質量 m 等等在《牛頓公理體 系》下的那些數量。
- 74. 除了勞倫茲已經提出的 ● 尺縮 x' 鐘慢 t' ● 愛因斯坦還修正了 F=ma=mv' 中的質量 和速度
- 75. 愛因斯坦修正了質量
- 76. 修改了牛頓力學體系
- 77. 還有能量體系
- 78. 包含動量與總能量
- 79. 甚至連電磁學體系都要修正
- 80. 而這一切的修正 ● 都只為了要納入一個新的公理，那 就是光速不變，也就是 c=3*108 m/s 在所有慣性坐標系下，不管你 我看自己，還是我看你的時候，都 要一體適用。
- 86. 孿生子悖論的問題如下
- 89. 那就是等效原理
- 91. 啥？ ●請說人話
- 92. 用範例來說 ● 如果你在一個以加速度 a 上升的火箭裡 ● 和你在一個 F=ma 的引力場裡 所觀察到的世界，將會擁有 一模一樣的物理法則 ● 兩者完全無法區分！ ● 這就是所謂的《等效原理》。
- 93. 同樣的 ● 如果你射出去的不是一個 物體，而是一束光的話… ● 那束光也會在引力之下 彎曲。 ● 因為在強大加速上升的火箭上，當光射到牆壁 時，火箭《加速上升》得比光的慣性還要多！
- 95. 像是引力場會使光線偏轉
- 96. 重力時間延遲的預言等等
- 101. 像是重力場方程式
- 102. 能量場方程式
- 105. 愛因斯坦甚至把馬克士威方程式也修了
- 107. 不過還是可以看看結果 ● 過過乾癮 …
- 109. 雖然 ●我完全看不懂！
- 116. 像是《超弦理論》 ● 就試圖引進 13 維度的空間，其中九個維 度蜷縮在原子裡面 ● 想要透過引進這些維度來同時解釋相對 論與量子力學所涵蓋的那些物理系統。
- 118. 還請各方先進 ●有空時指點一下！
- 122. 在此就不重述了！
- 124. 希望這次的十分鐘系列
- 126. 這就是我們今天的 ●十分鐘系列！
- 127. 我們下回見！
- 128. Bye Bye!