物理学-运动之美

发布者：章豆豆 2023-2-6 06:06

麦克斯韦方程组是公理化体系推导物理规律的典范，描绘了电磁波运动的基本规律，并且推算出了光的速度，为相对论的产生提供了突破口。麦克斯韦方程组跳出经典力学框架的束缚，在物理上以“场”而不是以“力”作为基本的研究对象，但麦克斯韦方程又是经典力学的框架发展起来的。经典力学框架力的研究维度是一维的，比如：加速度是物理范畴内一个维度的变化量，电磁波则在三维空间内有三个维度的变化量，从而开创了数学分析空间的新模式。

麦克斯韦方程组构建了电动力学的基石，但却和牛顿的经典力学产生了矛盾。麦克斯韦建立的电动力学，有一个结果就是光速在不同惯性系是不变的，这个结果和经典力学的伽利略变换是相矛盾的。我们可以由麦克斯韦方程组可以得到电磁波的波动方程，由波动方程解出真空中的光速是一个常数。按照经典力学的时空观，这个结论应当只在某个特定的惯性参照系中成立，这个参照系就是“以太”。19世纪的物理学家曾认为它是一种电磁波的传播媒质。但后来的实验和理论表明，否定了“以太”的存在。特别是迈克尔逊－莫雷实验用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验，其结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而使人类必须重新思考“时空”。科学的进步就是这样，在不断地否定之否定中前进。

人类研究物理规律的一条最重要的原则是：我们能够通过各种方法研究事物物理运动规律的本质或通过事物变化规律推测事物的本质，但我们无法彻底的理解事物的本质，这个也是人类研究事物的局限性。比如：我们可以研究电磁波空间运动的规律，但电磁波本质是什么，我们仍然无法知道。现有的数学体系，可以很好地研究事物的运动规律，但对于事物本源的探索一直是困扰我们的，世界的本质是人类永恒的话题。

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