2对《力场与时间有关系统的功能定理及其应用》一文的商榷.docx
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1、对力场与时间有关系统的功能定理及其应用一文的商榷摘要:分析了力场与时间有关系统的功能定理及其应用存在的十九个严重错误,希望尽快纠正这些错误,这些错误将会误导广大青年学子.关键词:机械能守恒定律:力学相对性原理:显含时间:势能零点:质点动力学中图分类号:0313。1文献标识码:A2016年10月大学物理发表了周培源(当年师从于爱因斯坦,历任清华大学教务长、北京大学教务长、北京大学副校长、北京大学校长、中国科学院副院长)力学体系七大学霜(两院院士郑哲敏、中国科学院庄逢甘院士、中国科学院张涵信院士、力学所朱如曾研究员、中国科学院李家春院士、北京大学博士生导师黄永念、中国科学院力学研究所林贞彬研究员)
2、之一、力学进展原常务副主编、中国科学院力学研究所博士生导师、非线性国家重点实验室(LNM)、我国著名科学家钱学森的真传弟子、微重力国家实验室(NML)朱如曾研究员的文章力场与时间有关系统的功能定理及其应用m(下面简称文献1),2016年12月又发表了该文的部分勘误,文章批评了我曾在物理通报发表的文章,我在此做出答复并对文献1提出十九个需要商榷的问题,希望朱如曾研究员等专家赐教。1 .该文的引言提出“功能原理在许多领域的应用研究一直连绵不断,且越来越广泛深入,甚至应用于当前盛行的分子动力学模拟,如纳米液滴的碰撞模拟研究”,尽管分子动力学模拟是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,但是这不是机械能(力
3、学能),中学生都知道这是内能。利用牛顿定律研究分子动力学依然满足力学相对性原理,但不是机械能,例如静电学也利用牛顿力学来研究,库仑定律还是类比万有引力定律得到,但是在静电学中的能量国内的物理学教材不把这种能量叫做机械能,这些都说明作者最基本的概念不清。文章给出了多个定义和约定,而这些定义和约定没有任何理由,不符合论文的基本要求。2 .文献1的题目为力场与时间有关系统的功能定理及其应用,根据题目应该是力场显含时间,可是大学物理12月份发表的该文勘误为:“本文”有势力场与时间有关或无关”均指其势函数与时间有关或无关”,说明势函数与时间相关,这说明文章的题目与内容不符。该文的第一段指出:“对于既存在
4、其他力,而有势力场又与时间相关的系统,机械能的变化自然应当由一种更为广泛的功能定理所决定J但是在(26)式下面一段话为一一力场和势能函数的空间分布函数/.和3欧M不仅与小球的空间坐标X有关,还与参数XFx/+匕有关,即显含时间,其物理图像是整个外力场F及其势函数小的皿在X空间以速度/随时间平移,其物理根源是,在地面上看,胡克力场的源(墙壁)具有速度V。在这里出现了三个显含时间的问题一一势函数显含时间、势能显含时间、力场显含时间,不知道作者到底是指哪一个显含时间?作者本身也是不清楚的。由于作者不明白相对性原理,在自由落体问题中把势能零点选错了,造成在电梯系势能显含时间的错误,这纯属作茧自缚。在文
5、献1式(5)下面指出:“实际的内力势函数都不显含时间,除非特殊假定”,作者没有说明原因,难道势函数是否显含时间可以随便假定?作者认为内力势函数不显含时间,外力势函数显含时间,在自由落体运动中定义1又说它们相等,显然前后矛盾。定理2也是提出:“对于力场与时间相关的系统”,难道在自由落体问题中电梯系测量到的重力场是变化的?首先说力场显含时间,力是伽利略变换的不变量,重力是恒力,不是显含时间的力,无论在地面系和电梯系都不可能显含时间。在弹簧振子问题中,如果把弹簧振子系统放在小车上,在小车系不是显含时间的力,而“力是伽利略变换的不变量”,所以在地面系也不可能显含时间。只要力场不显含时间,势函数也不可能
6、显含时间。势能更不可能显含时间,如果作用在物体的力所做之功仅与力作用点的起始位置和终了位置有关,而与其作用点经过的路径无关,即不仅力有势,且在相应的势能表达式中不显含时间,该力则为保守力。势能显含时间,力就不是保守力,可是弹力和重力是保守力是力学界公认的事实,按照作者的观点,需要修改全世界所有的教材。文献27给出了显含时间力场的定义:对于力F=F(r,t),如果时间t不能通过恒等变换消去,只能表示为位置和时间的二元函数,或者说力F对于时间的偏导数不恒等于0,那么力F就是一个显含时间的力场或者说是一个不稳定场。注意这里对时间t的偏导数必须是对于多元函数而言,如果能够消去时间t,变成一元函数,则不
7、是显含时间的力。中国科学院力学研究所研究员、博士生导师、力学进展原常务副主编和大学物理编辑部的审稿专家连多元函数显含时间的定义这一最基本的概念都不清楚,可见加强基本概念教学的重要性。文献27证明了力的保守性具有伽利略变换下的不变性,保守力经过伽利略变换只能变成保守力,不可能变成显含时间的力。文献1的作者显然不明白显含时间力场的定义。力场显含时间是指场的坐标含有时间参量t,r是指质点的坐标,含有时间参量t是必然的,通过坐标变换可以完全消去,不叫做显含时间。伽利略变换是一种观测效应,它的实质通俗解释就是一个质点在绝对空间里运动,两个惯性系里的观察者测量其速度和位移,然后利用牛顿力学规律描述其运动,
8、场的坐标不变,在伽利略、牛顿时代还没有场的概念,认为是超距、瞬时作用,直到法拉第、麦克斯韦时代才提出场的概念。“势函数这种表示说明作者没有分清势函数和势能函数,属于概念不清。势函数和势能函数的区别参看文献4,本文不再展开。文献1的作者根据朗道的力学得出定义1、定义2、约定1、约定2,可是朗道的力学根本就没有这些定义和约定,它们没有任何根据。朗道的力学仅仅说明内场、外场下拉格朗日函数的形式相同,并没有说明势能值相等。联合国教科文组织1998年世界科学报告:科学的未来是什么?指出:在那些与“物理实在”相矛盾的“数学约定”下所做出来的工作,最后都成了“新时代”发展的严重的障碍。朗道的力学14页明确指
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- 力场与时间有关系统的功能定理及其应用 力场 时间 有关 系统 功能 定理 及其 应用 商榷