再谈运动的相对性——兼评方舟子博士的回复

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笔者先前对“运动的相对性”问题做了细致讲解,详见《运动的相对性只适用于惯性系吗?——兼谈方舟子博士的物理水平》一文。在文中,笔者介绍了运动的相对性概念,运用中学物理知识对“地球和太阳谁绕谁转”这一问题做了分析,并辨析了方舟子博士所混淆的“运动的相对性”和“相对性原理”概念。文章在科普平台科学公园发表后,方舟子博士做了回应。从他的反馈来看,他在理解上还有一些困难,因此笔者准备通过评点方舟子博士的回应,再来简要科普一下运动的相对性。

再谈运动的相对性——兼评方舟子博士的回复

方舟子博士:科骗公园贴了一长篇大字报

张局长答:对搞不清“运动的相对性”的人科普是困难的,必须讲解得十分细致才行,因此,篇幅不可避免就长了。如果方舟子博士对篇幅过长感到困扰,觉得内容太多自己难以消化,笔者愿意向方舟子博士致歉,以后可以考虑把一篇长文拆成若干篇短文发表。

方舟子博士:拿着中学课本要来教我物理

张局长答:笔者选用教材有中学课本,却并非只有中学课本。为了因材施教,获得良好的教学效果,笔者特意也选用了能让方舟子博士“心潮澎湃”的《力学概论》。不过话说回来,运动的相对性是中学物理的讲授内容,用中学课本其实已经够了。

方舟子博士:坚定地认为太阳绕着地球转

张局长答:方舟子博士的这句话完全是无中生有。笔者在文中明确讲到,这是一个参考系选取的问题。不同参考系中会有不同结果,比如在质心系中,既不是太阳绕地球转,也不是地球绕太阳转,而是太阳和地球共同围绕质心转动。仿照方舟子博士经常使用的句式,笔者是否可以反问一句:“你用哪只氪金眼看到我坚定地认为太阳绕着地球转?”

方舟子博士:身体转一圈就是在反向转动整个宇宙

张局长答:身体转一圈,在自己看来,宇宙就围绕着身体反向转了一圈,这就是运动的相对性,完全没有问题。方舟子博士或许觉得这样子的话仿佛是观察者向宇宙的其它部分施加了作用,“反向转动整个宇宙”,觉得这很荒谬。其实其中的道理在笔者的文章中已经讲得很清楚了,在此笔者愿不厌其烦,特别向方舟子博士再做分析。首先,旋转参考系是非惯性系,牛顿第二定律不成立,在旋转参考系中宇宙旋转,并不需要有谁去“转动”它。其次,通过引入假想的惯性力,可使牛顿第二定律在非惯性系中依然成立。因此,非要从动力学角度解释宇宙转动的话,“反向转动整个宇宙”的正是惯性力,而不是观察者对宇宙施加了什么力。

再谈运动的相对性——兼评方舟子博士的回复

为了检验方舟子博士对知识的掌握情况,布置一道习题。如图,有一观察者A和质量为m的物体B,它们相距为R,静止在地面上。忽略它们之间的作用力。现在,观察者A以匀角速度ω逆时针原地转动。假设t = 0时刻,观察者A这样建立坐标系:取AB连线为x轴,A指向B的方向为x轴正方向;垂直于x轴、但平行于地面的方向是y方向;观察者A处于这个坐标系的原点处。观察者A转动,坐标系也随之在x-y平面内转动。

(1) 求这个坐标系中物体B的坐标表达式x(t), y(t),并写出B物体的轨迹方程。

(2) 在旋转坐标系中引入惯性力,证明B物体所受合力提供B物体转动所需的向心力。

方舟子博士:开车上北京就是北京跑到其轮子底下

张局长答:开车上北京,在汽车参考系看来,汽车静止,北京向着汽车运动,这是最基础的运动的相对性的问题,中学物理课堂上应该普遍会讲到这类例子。笔者注意到在先前的辩论中方舟子就提了这个例子,显然是想作为反例来反驳运动的相对性,当时就颇觉诧异。因为根据方舟子博士的发言,他似乎只质疑运动的相对性在非惯性系中的适用性,对惯性系而言并没有明确反对的意思。(方舟子博士原话:“你在北大物理系学物理的时候没有学过在经典力学和狭义相对论中运动相对性只适用于惯性参考系?”)而

方舟子博士屡次拿这件事情说事,表明他显然连惯性系之间的运动相对性都没搞懂。这件事情和惯性系非惯性系没多大关系。实际的汽车会有加速减速过程,不过我们总可以选取其中的某段运动,可以近似看作匀速运动,在这一过程中,汽车就是惯性系。请问方舟子博士,我们能不能在这个惯性系中考查汽车和北京的运动,说汽车静止而北京在朝着汽车接近呢?

方舟子博士:不过现在只敢用化名来骂我了(从化名看应是某个资深方黑)

张局长答:实事求是地说,“资深方黑”压根算不上,经常围观方舟子博士科普中犯的错误来找点乐子倒是真的,毕竟生活需要调剂嘛。

方舟子博士:还是知羞耻的嘛。

张局长答:一个博士科普作家,搞不懂中学物理基础问题,还要骂别人“傻子”,这才是丢人的事情吧。

方舟子博士:要是浪费时间去教训这种钻阴沟的蒙面大侠,那才真上当了。

张局长答:方舟子博士是Krang吗?

再谈运动的相对性——兼评方舟子博士的回复

钻阴沟的蒙面大侠(上)和Krang(下)

后记和预告

笔者对方舟子博士的这几个问题感到失望。很明显,问出这种问题的人,既没有理解运动的相对性,也没有自己先动动脑子。此外,方舟子一边装成对笔者文章不屑一顾的样子(“要是浪费时间去教训这种钻阴沟的蒙面大侠,那才真上当了”),一边又用话术歪曲事实误导人。请问方舟子博士,如果你没看过笔者的文章,你如何知道笔者是“拿着中学课本”来教你物理的呢?如果你看过了笔者的文章,为何不告诉别人,笔者也选用了大学教材,包括煞费苦心地选用了让你“心潮澎湃”的《力学概论》呢?

虽然方舟子博士说:“要是浪费时间去教训这种钻阴沟的蒙面大侠,那才真上当了。”不过看来,当真有机会“教训”的时候,方舟子博士还是不愿放过的。这是隔了好几天之后方舟子博士的又一条微博:

方舟子博士:科骗公园拿着一张星轨图证明不仅太阳围绕地球转,整个宇宙都围绕地球转。要不要算一下,旋转速度是多少,超过光速多少倍?

部分了解方舟子博士的网友评论道,这条微博显得方舟子博士有点心虚。只提问,却不发表观点。但真说没有发表观点也不对,其实还是发表了观点。方舟子博士这两句设问的意思其实大家都可以明白:如果“乱取”参考系,速度就会超过光速,违背了相对论。撇开方舟子博士的心虚表现,这里指出的问题其实是值得讨论的,这确实是许多人存在的困惑,因此笔者打算再写一篇文章专门来聊聊这个话题,敬请各位读者们耐心等待一下笔者的后续文章。在正式进入这个话题之前,笔者也有个问题很好奇想问下方舟子博士:下图是能令你“心潮澎湃”的《力学概论》的截图,这里面也明确写着“星星开始旋转”。请问,在你“心潮澎湃”的时候,有没有想过、有没有计算过,旋转速度是多少,超过光速多少倍呢?

再谈运动的相对性——兼评方舟子博士的回复

《力学概论》截图,感谢牧云一叶网友供图。


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