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炸裂!物理学基础理论塌房,或引发链式反应?

类别:科技 发布时间:2023-09-23 18:52:00 来源:科技快报

内容提要:角动量守恒定律是物理学的基础理论:“对于一个系统,如果合外力矩为零,则系统的角动量守恒”,这一论述看上去顺理成章,其实只适用于整个系统只有一个转动中心的情形。其误会的根源在于:经典理论想当然的认为内力矩成对互相抵消,对系统的角动量没有影响,但是这些互为作用力与反作用的内力是作用在不同的物体上,用作用在杆N上的内力对杆M的转动中心取矩是毫无意义的!如此的浅层和明晰,据说B大保安小哥都可以独立发现!而根据源于诺特定理的对称性理论,空间的旋转对称性对应着角动量守恒,因而美妙的对称性理论也是虚幻的!于是铁鞋彻底破了,中2所的课代表们,伸出手来受教吧!

物理学作为最早成熟起来的自然科学,向来被认为是人类追求科学真理的标杆和技术文明的基石。因此每当有物理学界声称取得“革命性”成果的新闻发布时,总是会引起公众极大的兴趣,比如上半年的那波常温超导体事件,虽然事后成果被多方实验证伪,虚惊一场!

然而科学的发展并不总是一帆风顺,尽是电影《奥本海默》里面原子弹成功爆炸时那种群情激奋的高能时刻,甚至有时会在意想不到的地方曲折彷徨、柳暗花明!

炸裂!物理学基础理论塌房,或引发链式反应?

近日,某乎上的一篇名为《论角动量守恒定律及对称性理论的崩溃》的博文引发了一众网友的关注,甚至有网友将其与伽利略两个铁球的故事相比,“终于迎来一个普通人都能懂并可以参与其中的爆击时刻!”,难道历史将重演?

炸裂!物理学基础理论塌房,或引发链式反应?

通常的爆炸性“成果”,往往集中在前沿物理学的相对论与量子力学上,由于它们所涉及的速度(光速)和空间尺度(原子尺度或宇宙尺度)远远超出我们日常生活有偿经验的范围,且这两个理论即便在科学界内部也素以反直觉、反常识、深奥难懂而闻名,因此对于我等普通吃瓜群众来说,除了“不明觉厉”之外,基本上无从置喙。但是这篇博文讨论的角动量守恒,跟伽利略两个铁球的故事一样,尚在我们宏观日常生活经验的范围,应该人人都能懂,可以做出自己的判断!

炸裂!物理学基础理论塌房,或引发链式反应?

由于入选小学课本的缘故,两个铁球同时落地的故事几乎家喻户晓。伽利略针对亚里士多德“重的物体比轻的物体落得快”的错误直觉,给出来了一个推理实验:如果这个观点是正确的,那么把轻和重的两个铁球拴在一起,落得慢的就会拖住落得快的,落下的速度应当比重的铁球慢;但是,如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体就更重了,落下的速度应当比重的铁球快,由此导出矛盾,假若承认两个铁球同时落地则矛盾消失!

这个思维实验逻辑清晰、通俗易懂,闪耀着理性的光辉!如果你能够理解其中的“矛盾”,则不用真的从比萨斜塔扔两个铁球下去,也可以知道亚里士多德的朴素观点是错误的!

跟著名的能量守恒和动量守恒定律并列,角动量守恒定律是物理学“古典时期”的基础理论之一,说的是“对于一个系统,如果合外力矩为零,则系统的角动量守恒”。针对角动量守恒定律,该博文首先给出了一个“来自初等力学的、直截了当的反例”,即教科书上经常出现的使用角动量守恒求解的子弹与杆撞击的经典例题,如下图所示,传统解法默认子弹在撞击前有一个初始角动量,根据右手法则其方向垂直于纸面!

炸裂!物理学基础理论塌房,或引发链式反应?

基于该例题,文中也进行了一个思维实验,增加了另外一根垂直于纸面的细杆,位置刚好可以让子弹同时撞击这两根杆。如果单独看子弹和第二根杆的系统,按照传统解法的思路,则子弹的初始角动量应该在位于纸面内的某个方向上,那么现在子弹同时撞击这两根杆,其初始的角动量应该在哪个方向上呢?难道说可以同时在两个垂直的方向上吗?这显然很荒谬!

至此导出矛盾,如果承认“子弹初始时只是做匀速直线运动,应该只有动量而已”,则矛盾消失。但是这样一来,系统的角动量守恒就无从谈起了,只剩下文中所宣称的:“在一定条件下,动量和角动量可以相互转化和传递这一更为基本的事实”!

对于角动量守恒定律的误会——如果存在误会的话,该文进一步指出,其根源在于经典理论想当然的认为内力矩成对互相抵消,对系统的角动量没有影响,但是这些互为作用力与反作用的内力是作用在不同的物体上,用作用在杆N上内力对杆M的转动中心取矩是毫无意义的!对此有网友评论称:“这一论述一针见血,直达要害的本质,简直是醍醐灌顶,太炸裂了!”。

真是踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫!经典的角动量守恒定律,居然在子弹与两根杆的碰撞面前就崩溃了,而且其错误的根源也如此的“浅层”和明晰!难道我们将又一次挣脱某种错误朴素直觉思维的束缚,然后物理学进入新的时代?

浅层炸裂之余,透过附庸风雅的对称性理论,该文终于还是将戒尺从日常现实挥向了物理学的前沿的阵地:“根据源于诺特定理的对称性理论,空间的旋转对称性对应着角动量守恒定律,因而美妙的对称性理论也是虚幻的!”,“脱离了因果律和具体情境,空谈时空的对称性和美学,恐怕只是一种隐秘的欺骗与迷惑!”。于是某圈彻底破了,二次元的课代表们,尤其是中2所的,伸出手来受教吧!

可是这一切是真的吗?是真的吗?那个对称性理论到底有何影响?还有更多更深层次的误会和漏洞吗?期待各位网友和有关机构对此发表进一步的看法和验证!

角动量守恒定律和对称性理论的“崩溃”,到底是现代物理学的至暗时刻还是新希望的曙光,又或者只是偶然的“虚晃一枪”?暂且让子弹飞一会吧!

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