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宇宙法则入门版(1.1):物理学中的量度和单位体系
日期:2017-7-10 8:08:29 访问次数: 作者:乔治·斯坦科夫 宇宙法则

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第一章

时空=能量只有两个量纲(成份)—空间和时间


1.1物理学中的量度和单位体系


“物理定律表达了物理量之间的关系,如长度、时间、力、能量和温度。因此,精确定义和准确测量这些量的能力是物理学的一个必要条件。任何物理量的测量都需要将其与一些精确定义的单位值进行比较。”⑴

这是任何物理学研究成果的出发点。在这篇文章中,我将解释为什么“定义”物理量的能力似乎是现代物理学的 “阿喀琉斯之踵”。

我还将解释为什么物理学家不能掌握能量=时空=万物一体,这本是他们科学真正的对象,只有两个量纲——空间和时间——而不是他们目前SI体系所声称的六个基本量纲。这是物理学上的第三大错误,与他们不能从认识论的角度理解他们自己所定义的质量是一个作为无量纲数能量关系密切相关。这将是我下一篇文章的主题。二是混淆了电磁学和量子力学的基本物理量,电荷实际上是一个几何面积(重复)的同义词。我在发布的主要文章中已彻底揭露了这个错误:

科学最大的错误:“电荷”是“几何面积”的同义词。

为了完成我对所有科学家在物理学和相关学科中所犯错误的讨论,我稍后将以一个简单通俗的科学版本介绍它。

在很多方面,科学和数学新公理宇宙法则理论,是自伽利略著名的引力实验奠定自然科学基础以来,物理学家和理论家在不到四个世纪时间里积累起来的无数错误的一种艰苦的法庭取证。让我们从国际单位制(SI系统)的认识论背景开始我们的取证,SI系统是这个实验学科的核心,因为在物理学中没有哪个进行的实验可以不采用这种系统的基本单位和物理量。

稍微有点物理知识的人都应该知道,任何物理量的数学(符号)表达式都由一个组成,这个数是评估量的大小这个数量所选择的单位以及单位名称之间的关系。比方说距离,一个足球场的长度是1米(所选的长度单位)的100倍,我们就写“100米”。任何物理量的大小都包括一个数和一个单位。这种表达纯粹是一种惯例

所有物理量都可以用一些基本的数量和单位来表示。物理学中绝大多数的量都是在数学形式量的范畴内的。这是公认的。例如,速度表示为一个长度单位(米)和一个常规时间单位(秒)的关系(米/秒)v=s/t(m/s)。

最常见的物理量,如力、动量、功、能和功率,它们是许多物理定律的基础,只能用三个基本量来表示长度、传统时间和质量。物理学中的这一套标准单位的集合被称为“Système Internationale”或SI系统(国际单位制)。它由几个基本量及其对应单位组成,所有其他的量和单位可以用数学形式的方法(定义方法=测量方法)从中推导出来。它们是:

1.长度单位(米)

2.常规时间(秒)

3.质量(公斤)

4.温度(开尔文)

5.物质量,也被称为“摩尔”(mol)

6.电流(安培)

7.电荷(库仑) ⑵

最后两个量是以循环的方式定义的,因此它们可以被视为一个量。

这篇文章的主要目的是提出理论和实验证据,证明这六个基本量都是从时空的两个组成部分——空间和时间公理化推导而出的。本文将从前两个量开始,在后续的文章中讨论其他四个。由于物理学中使用的所有其他常规量都是这几个量衍生出来的,所以对任何新的物理量也是如此。

本文将提供基本的证明:时空只有两个成份,数量,量纲(同义词)——空间时间。这一证明带来了现代物理学的最大的简化,现代物理学由于其定义不充分而变得支离破碎,它的认识论从来没有以公理化和逻辑化的方式得到真正的解决。我在宇宙法则新理论中把它定义为“应用数学形式主义”,它是宇宙法则新整合的科学和数学公理的另一种称法。

首先我们从国际单位制的空间和常规时间,米和秒的定义开始。这些量的定义同时是测量它们单位的方法,也是应用数学和/或几何学。长度标准单位([1d-空间]-量),1米(1m)最初是由保存在法国塞夫雷斯国际计量局的铂铱合金棒的划痕表示的。

然而,这是一个标准长度的间接(代用)系统。实际的比较系统是在赤道和北极点之间沿着子午线穿过巴黎任意选择的距离,大约1000万米。因此,地球最初的、现实距离的参照系-米是一个以人类为中心的代用品。

由于这个参照长度的引力系统被发现是不精确的,所以标准米现在被随意用来定义光速。这个量在宇宙法则新公理中被定义为光子能级的[1d-时空]:它是光在1/299792458秒的时间内在空(?)间中传播的距离。这得出了光子能级c = 299792458米/秒的速度。光子能级中的可见光是一个窄谱(系统),具有恒定的速度c。

这是从新公理体系中人类意识的基本术语:能量=时空=万物一体,推导出来的,并由相对论和物理经验所验证。所有时空层面的普遍属性——它们恒定的特定速度,也表现为一种特定的行为势能EA,是能量交换的普遍表现形式——在SI长度单位1米的传统定义中被直观地考虑到了。到目前为止,这一事实还没有被所有的理论家理解。

通过对空间和常规时间的标准定义(见下文),光子能级的速度是自愿选择为时空的普遍参照系的,所有其他物理系统与它建立关系(测量方法)

长度单位的标准定义揭示了一个基本的认识论事实——它完全误导了物理学家的注意力。目前光速使用的1米的标准定义给人的印象是明确和毫不含糊的。事实上,情况并非如此。这个长度单位的定义是基于循环论证的原理(the principle of circular argument),包括时间单位1秒的定义。如果能够用先验的方式来定义后一单位,那么一切都会好起来。(译注:循环论证在《公理体系》一书中译为:周全论证)

当我们看到第二个定义,它同时是“常规时间t”量的唯一可能定义,我们得出的结论是,这是不可能的。标准时间单位最初定义为平均太阳日的1/60×1/60×1/24,现在是通过铯原子内某一能量跃迁期间发射的光子频率来定义的,该频率为f = 9192631770每秒。

在这种情况下,我们又有了一个几乎恒频的具体光子系统,它被随意选择作为测量时间的参照系。从这个真正的时空参照系出发,推出了以人类为中心的替代系统——以1秒为基本单位的时钟。然后将观察到的所有事件的常规时间与时钟的时间进行比较。因而在物理和日常生活的时间测量成为了现实:

它是用一种标准光子系统频率(周期)观察到的事件发生频率的对比。

因而“常规时间t”及其单位1秒的定义和测量方法,是现实周期的循环对比。这些量属于SP(A)的纯(无量纲)数字(详见此处)。但是,当实验测量任何光子频率的时候只能测量到长度——实际的时间,无法与波长λ的测量分开,后者是一个真实的[1d-空间]量。

因此,时空的两个成份在实际术语上是不能分开的,因为它们是正则共轭的。光速c = λ f 是任何光子频率和波长测量的固有方程。无论是波长还是频率,都不能视为一个独立的实体——它们都是相互作用,只能用时空来表示:

c = λ f = [1d空间] f = [1d时空] p


光子的波长和频率是这个特定时空层次的两个构成——空间和时间的实际量。在物质世界里,任何特定长度[1d空间]或时间f = 1/t 的测量,实际上都是与一个光子参照系统的实际时空量的间接比较。SI系统的引入掩盖了这一事实。

我们得出结论

光子能级的一维时空[1d时空]p,是以长度为s=[1d空间]和常规时间t=1/f及其单位:1米和1秒的普遍参照系。SI系统是这个现实参照系的人类中心替代品,可以很容易被消除。事实上,它应该在理论物理中被淘汰,因为它掩盖了对能量=时空=物质世界=万物一体的理解。这是在宇宙法则新科学和数学理论中完成的。

这个结论是极为重要的——我在第二卷中已经表明,相对论使用相同的内部参照系来评估相对论的空间和运动物体的时间。洛伦兹转换 给出了这些量,它建立了由v来评估的运动物体时空与由c来评估的光子能级的时空之间的关系(商)。这些都是数学体系中的形式主义结构。我已经证明了这些商属于概率set 0≤P(A)≤1,可以用新符号SP(A)作为统计术语来表达。

从这项调查可以看出,物理量,长度和常规时间以及它们的基本单位,米和秒,是通过任意选择一个真实的时空参照系来循环定义的——在目前情况下就是光子时空。SI系统是一种偶然现象,它是一种人类的习惯,可以通过引入转换因子被任何其他系统所取代或更好地消除。这也适用于其他四个基本量及其单位,我们将专门在另外的文章中讨论。

因此,任何物理量的定义都不能脱离它的测量方法——也就是数学。同时,后者也是其定义的方法。在物理学中定义的物理量在现实世界中并不明显存在,而与它们的数学定义有着内在的联系,它是抽象人类意识的结果。数学是一门没有任何外部对象的解释学学科。由于任何公理体系也是人类意识的产物,从基本术语推导出的所有已知物理量,本质上是正确组织物理和数学思维的问题,而不应该是一个通过实证主义探索来解决的问题。

因此,每一种测量方法和每一个物理量的定义都是以循环论证的原理为基础的。这种对物理概念进行方法论分析的认识论结果具有普遍性。理由很简单:由于每一个物理量都反映了时空作为U子集的性质,其定义必须符合基本术语的终极等价原则,假设评估基本术语的术语一律与所选择的特定词汇无关。

这个新公理体系的基本公理被物理学家的头脑直观地感知,并在随后的所有物理量定义中提出。由于这些条件具有二次特性——它们是整体的一部分——在当今物理定义中应用的实际原理是恶性循环。这一原理运用在各个部分时也是错误的,导致忽略基本术语,这就解释了过去宇宙法则的存在受到忽视的原因。

物理学在一种恶性循环中产生了大量的概念,它们要么是同义词,要么是对基本术语的片面认识。更不幸的是,它们被错误地视为不同的物理对象。这给人的印象是,这些物理量确实存在。事实上,它们只是作为抽象概念存在于物理学家的头脑中,并通过数学的测量方法引入到实验研究中去的。

时空是无条件的——它是一个先验的实体;另一方面,人类的头脑是一个局限的、但近代人种有着感知时空和用科学术语来描述它倾向的特殊系统。科学的原意是指“知识”,但它也包括知识的组织——每一门科学都是建立在时空基本概念基础上的分类系统。只有从时空的基本术语出发,建立一套自洽的公理体系,才能使人们认识到自然法则只有一个,就可以在现有和未来经验数据的基础上,正确地组织人类的知识。



注释:

1.《物理教科书》,作者:PA Tipler, 245页(我使用了这本教科书的早期版本,所以页码有可能不一样了。注:乔治)

2. 有些作者认为坎德拉(cd)也是一个基本单位,但这是错误的。









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