標籤彙整: 物理學

時空旅行無法改變歷史

相信大家都看過許多關於時空旅行的故事,在我看了這篇文章後有了更深的理解,「章魚出沒請注意」,引用自此網誌的一段故事:


假設你回到過去並遇到你的父母,並且在他還沒有生下你時開槍殺了他,這會發生什麼事?

如果你殺了你的父母,你就不會存在,如果你不存在,當然就不能回到過去殺了你的父母。但是如果你的父母沒有死,你就會存在,那麼你就會回到過去殺死你的父母。

這個迴圈將無限下去,成為一個不可解的問題。

那麼我們來想像一下,如果你真的帶者一把槍回到了過去,並且站在你父母的面前,準備射殺他們,那會是怎麼樣的情型?

當子彈打中你父母的同時,你將會消失嗎?不,因為子彈必定來自於一把槍,而這把槍必定要有人去擊發,但是如果你的父母被槍殺了,那麼就不會有人來擊發這把槍。

這是不是代表了你無論怎麼嘗試要殺死你的父母都會失敗呢?你的槍可能會故障、你可能會失手沒有打中或是因為任何其它的意外,總之你不能成功。

那如果你接受了嚴格的射擊訓練、帶者一把上好了油、保養良好構造簡單可靠的槍回到過去呢?

可惜現在己經不是會不會成功的問題,而是你根本不能成功,因為你現在存在的這個事實決定了任何想要嘗試殺死你父母的行為都註定會失敗。

這也稱為一種「無選擇型的矛盾」

看完了這篇文章,思考了許久,我相信,人並沒有辦法改變歷史,這句話並不是否定時光旅行,雖然在相對論中就表示頂多讓時光停止而無法到流,但世界上沒有不可能,我所說的是,就算真如大家所願回到了過去,那也是必然的發展,在怎麼樣都無法改變歷史,接著這個故事說下去,主角所剩的選擇只有開與不開槍(這裏已經把其他因素給考慮進去,不開槍包括了失誤等等,而開槍則是假設必死無疑),那麼接下來我用條列式列出所有概略的情況:

一、假設主角開槍成功殺死父母剩下的情況:
1.主角消失:這樣會無法解釋開槍的來源,也就是這必不會發生。
2.主角繼續存在(只列出幾種例子):
(1) 可能主角並不是他所射殺的人親生的。
(2) 或許開槍後母親生出主角後才身亡。
(3) 也可能有其他人又改變了歷史(假設真的可以)而將主角的父母救回。(但這樣並不能完整解釋為何有其他人可以改變歷史)
二、假設主角失敗:
1.主角繼續存在,這合理解釋了他存在的原因。
2.若主角發生改變,則表示他改變了歷史成功,那麼又為何還會有那原來的他去改變歷史,同樣產生矛盾。

在各種情況下,人為的因素無法改變歷史,或換個角度來說,只能是去完成歷史罷了,也許真的回到過去,每個人的所作所為反而會成為必然的發展條件,不管做了什麼,就會像是在歷史預料中的,並沒有辦法改變。

—23:00
這篇的靈感是因為我在努力尋找上一篇「時空旅行的矛盾」的相關線索,而找到這個網誌產生的想法,當然這種想法也可以印證的那篇上,這就可以同時解釋了。

無靈魂論

因為萬物皆由原子構成,包括生命,那麼如果將適當的原子組合起來,理論上似乎是可復原出生命,那麼所得到的應該是死人還是活人呢?

個人認為,應該是死人,因為在還沒注入能量以前這只是靈魂論者所稱的「軀殼」,但是若將能量注入(這裡不討論以何種形式注入,或許是ATP或電流或任何形式),此軀殼就成了活生生的生物了,就靈魂論來說生命的組成是軀殼與靈魂,那難道注入的能量是靈魂嗎?不,所以很明顯的,並沒有所謂的靈魂(不將靈魂定義為能量的話)。

我試著用反證法來表達:假設靈魂論成立,則生命分為軀殼及靈魂,根據原子不滅定律,軀殼必定可以人造的手法做出(假設人類能力所及),做出的軀殼必定得加入能量(任何形式)才能成為生命,但因能量不等於靈魂,所以證明並沒有靈魂存在。’

—22:00
突然想到,學長口中所說的「高密度能量體」,再打的時候竟然沒想到。
如果靈魂是高密度能量體,那麼也就是能量?若是能量那也不是不可能,只剩一種選擇,靈魂是極強的能量能讓軀殼產生生命。
因此結論應該是,「實際上並沒有靈魂」或「靈魂即能量的一種形式」,何者?請大家發表一下意見…

—20140203
死後有來生嗎?
當有人問:「你相信有來生嗎?」他的意思不是字面上的意思,而是:「假如你星期天死了,你相信你意識到了星期一還存在嗎?」意識可以只一個抽象的連結模式與其刺激:反應規則,或者是構成你大腦的該模式的特定食物。那個模式與死亡無關,但大腦不會在死亡後繼續存在。

Steven E. Landsburg,大哉問:為何常識會說謊

宇宙的外圍

從我們對空間的認識,我認為宇宙可以算是有限大的,也可以算是無限的,這只是我們對宇宙的定義還沒有辦法完備緣故。
我想宇宙的外圍(將宇宙定義為有限大)只是存在「空間」罷了,也就是一個不包含任何物質、能量(包括光)的空間,因為沒有光速的存在,「或許」也沒有時間(或許的意義為並不能用有無光去解釋時間的存在),在宇宙內與外的邊界,所謂的分隔只是依空間存在的意義來做區別,也就是將有存在東西(物質、能量甚至時間)的部分定義為宇宙內(有意義),而宇宙外則是不存在東西的無意義空間。

呼應了之前的文章「在某處有能量轉換為質量」,宇宙會擴大的理由是由於能量的擴散(或許是光以光速擴大)而將宇宙的範圍拉大(或是說將有意義的部分拉大)。

結論是,或許空間並沒有界線,只是有無意義的差別,而宇宙若是要無限制擴大所需要的就是足夠的物質或能量吧!


想了這些,又出現了一個問題:
既然有原子不滅(物質意義)與能量不滅,那麼空間是否也不滅呢?時間呢?(對於時間的起始與結束目前尚無一套完整的說法)。

大雄需要/不需要小叮噹之詭辯稿

辯題:「大雄需要/不需要小叮噹」。
賽制:奧瑞岡三三三制。

壹、首先,名詞解釋:
時空悖論:又稱「祖父悖論」簡單白話解釋為你不能回到過去殺掉自己的祖父,詳見後參考處。
宿命論:命運無法被改變是早已決定好的,基本上與時空悖論相近。

貳、「反方」(不需要)詭辯術
利用時間軸及時空悖論加上宿命論的概念



勝。

叁、「正方」辯論稿,’表對方反駁 ”表反駁對方反駁

1.作者定義觀點:
藤子·F·不二雄已經將大雄定義為需要哆啦A夢的人,而哆啦A夢即為被需要者。
若大雄不需要哆啦A夢則哆啦A夢就沒有存在的意義,因為哆啦A夢的出現本來就是為了被需要,作者為了使漫畫完整而製造出哆啦A夢這個角色被大雄需要。
根據維基百科「哆啦A夢角色列表」中哆啦A夢的定義中提到「為了改變大雄命運而來。」
「哆啦A夢百科」提到其正式的職業名稱為「特定意志薄弱兒童監視指導員」,所以其實大雄就是所謂「意志薄弱兒童」,而這也證明了哆啦A夢是為了大雄而存在。

‘ 無法證明作者定義。
” 若作者定義出其他與原意義不同的定義,則此部片哆啦A夢就沒有存在價值,且在哆啦A夢角色列表中的定義已經提到是為了改變大雄命運而來的,換言之,哆啦A夢是因大雄而存在。

2.根據結局與需要之定義:
定義”需要”,根據「教育部重編國語辭典修訂本」需要的定義為:
1.必須。(不夠完整)
2.心理學上指當個體感受缺乏時所產生的內在心理狀態。包括生理上的需要,如飢、渴,以及心理上的需要,如孤獨、寂寞。(生理+心理) (以此為憑)
3.經濟學上指在一定時間、一定市場,依一定價格而獲得滿足的商品量。對商品不僅能購買,而且願意購買。(經濟學無關)

再補充更完整:任一時刻產生需要即為需要。(任何一瞬間而非所有時間)

根據維基百科中「哆啦A夢最終回」中的三種正式版結局,有一種結局不完整且有矛盾故不討論,其中兩種共同點皆為大雄並不希望哆啦A夢離開,因此確定大雄其實是需要哆啦A夢的,這也符合需要的定義。
又根據需要的定義,再最後一集中確定大雄產生需要哆啦A夢,所以可以推論大雄需要哆啦A夢成立。

‘ 引用「哆啦A夢最終回」中,「有三個正式版本,但皆隨著連載劇情的發展而轉為非正式結局。」
「後來作者去世前表明《哆啦A夢》沒有實質上結局,並隨著過世而結束連載,現今仍以動畫的形式延續《哆啦A夢》的故事。」

3.時空悖論:
哆啦A夢由未來回到過去,因兩人有相遇並共同生活,所以時間軸產生重疊,也就是同一條時間軸,因此若少了哆啦A夢則此時間軸消失,所以證明大雄是需要哆啦A夢來完成未來的。(此情況特殊,在此宿命論與時空悖論相牴觸)



‘ 宿命論,大雄並不需要哆啦A夢來完成未來,因為歷史並不會改變,可能會產生其他替代方案來取代哆啦A夢,兩條時間軸互不相干,就算失去哆啦A夢這條時間軸也不會影響到大雄的時間軸的發展。

” 故事中可改變歷史,根據某集,大雄坐時光機到未來製作出化石,証明在故事中歷史是可改變的,故宿命論在劇情中並不成立。

肆、必不敗之詭辯術之題目缺陷之鑽牛角尖:(注意:為”必不敗”而非”必勝”)
1976年小叮噹遇見大雄
1997小叮噹改名為哆啦A某夢
2123小叮噹誕生

事實上,1997年後所畫的動畫都已稱作哆啦A夢因此與辯題「大雄需不需要”小叮噹”」不符,故所有提出論點有引用到動畫及電影情節者皆稱為無根據。

伍、恐怖資料之參考文獻
維基百科:
哆啦A夢
哆啦A夢道具列表
哆啦A夢角色列表
哆啦A夢最終回
2112年哆啦A夢的誕生
哆啦A夢 (漫畫角色)
哆啦A夢百科
藤子不二雄
祖父悖論
時間旅行
宿命論

哆啦A夢結局資料
哆啦A夢改名資料
2008/02/08 「大型強子對撞機」將在日內瓦啟用 相關新聞

請自行觀賞。

內輪差面積計算與證明

由於此文包含大量數學式,有部分內容無法上載只能改以截圖方式,解析度不高,若有興趣仔細觀賞者請下載完整PDF檔(852KB)(請點此)
前言:首先,我認為這是一個很有趣、並相當有難度的題目,對於自身喜歡挑戰數學或物理題目的讀者這是很適合深入研究的一個生活問題,建議各位可以自己先動手算算看,再參考本人的解法,若是先看過解法後在思考會容易的許多,而本題的困難度多數來自於思考、概念部分是比較值得挑戰的。適合高中以上。
雖說這道題目是在我腦海中出現的,但搜尋後網路上也是有人討論過這個部分,但大多數都是將問題簡化過後再作討論,甚至有論文根本計算錯誤,這在文末會加以探討。

問題
請求出大車轉彎所造成之內輪差危險區域面積,如下圖一紅色部分。

可能的考題
大型車輛如公車、聯結車等前後輪間距較長的車輛在轉彎時容易因前後輪軌跡不一致形成的內輪差危害路人安全(如下圖一所示)。假設內側前輪固定轉向角繞1/4圓作等速率圓周運動旋轉,內側後輪對地面只有平行車身之純轉動及以接觸面為軸之垂直轉動*,內側前輪則只有平行車身之純轉動,轉向後作等速度直線運動直到無限遠。試自行假設參數並逼近內輪差所造成之區域面積。

*「以接觸面為軸之垂直轉動」:示意圖如(圖二)。
(圖一) (圖二)

因為前提為假設內側前輪(以下皆省略內側)作圓周運動,因此前輪軌跡方程式十分容易處理,而關鍵在於後輪軌跡,只要求出方程式便可藉由積分得到面積。但後輪軌跡不為圓形、又因沒有固定焦點亦不為橢圓或雙曲線,經繪圖後才得知為遞迴關係且此遞迴無法求得特徵方程式。
繪圖方式敘述如下(圖三):

(圖三)

在平面座標系上以(0,R)為圓心,半徑R為迴轉半徑作1/4圓O為前輪軌跡,令(R,R)為P0為轉彎前之前輪位置,過P0作圓之切線往+y方向延長a為兩輪間距得到Q0(R,R+a)為轉彎前後輪位置。令開始轉彎後下一瞬間前輪位置P1於圓O上任一點,連線線段P1Q0並作Q1於此線段上且線段P1Q1=a得到新後輪位置Q1。
依照此方式在圓上不斷取下一瞬間之前輪位置,便可得到所有後輪位置之軌跡。此方法證明如下:

(圖四)



(圖五)



(圖六)







(圖七)

內輪差未解問題
依常理判斷在a大於R時仍可作小半徑之轉彎,但問題出在內輪差公式是利用直角三角形來作推導,在a大於R時公式失效,亦可說無法判斷轉向角。這是因為公式是利用圖四或圖七的方式假設前輪及後輪之軌跡已成一穩定之圓形來作推導,但在a大於R之情況下儘管前輪軌跡是圓形,後輪卻不是,因此必須用另外的方式來證明,目前無解。
此問題僅出在內輪差公式及前文利用圖四之證明,理論上證明結果可以引申至a大於R之情況,但在內輪差公式中則不行。但此問題並未影響到原題目之計算,因在前輪軌跡未超過1/4圓之前後輪皆不會往反向移動,因此結果不變。
目前無法模擬此種a大於R之情況,靜待高手解答,若有突破必定更新。

後記
起初我在想這個問題時不知道該用物理觀念解題或數學,思考過很久前輪驅動、後輪驅動或四輪驅動的狀況,考慮進轉彎時所受向心力及離心力力矩、角動量、摩擦力等複雜的因素,比較值得一提的是每一瞬間之移動可以先將瞬時切線速度分解成垂直車身和平行車身之速度,然後將垂直車身之速度當作以後輪為軸旋轉的切線速度,而平行速度則想像成在旋轉一小扇形後車身向前平移至前輪達原圓形軌跡。我認為這樣的方法也是可以證明的。
這道題目我花了五天,雖然不是日日夜夜都在思考和計算,但我相信「五天」這個數字是足以形容這題的難度的,如果你是看完後才自己試著解決相信都可以在三個小時內完成。但從零開始確實不是一件簡單的事。
在原題目中的描述與假設都是我自行設計的,如果你有興趣可以自行改變那些假設,相信這樣的可變性及困難度都會有所不同。
本文中除(圖一)(圖二)外皆為小畫家繪圖,因為對其他作圖軟體不熟悉所以只能用比較簡陋的示意圖,請見諒。
而經過這樣的證明與計算,這道題目仍然不是完全解決了,就如上面所描述的情況,我還是無法想像那會是怎樣的軌跡,再加上我手邊沒有機車或什麼車可以做這樣的實驗來模擬(要讓前輪作小半徑圓周運動),所以這確實是個暫時無解的問題,如果看到這裡你有什麼想法都歡迎提出來。我目前有試過多套物理模擬軟體,但我還是不知道要怎麼輸入這樣前後輪的關係去模擬,此題待解。

參考文獻與批評
1. 交通部海報(圖一)
2. 輪胎側面圖(圖二)
3. 交通安全 – 內輪差
4. 內輪差 – 百度百科
5. 圖解內輪差與外輪差
6. 小朋友的內輪差
7. 連仁宗車輛的轉向原理與穩定性
9. 理工生學開車
10. 公車規格圖
11. 信義路路寬規格

在「小朋友的內輪差」一文中便是以同心圓的方式取的內輪差,結果與我的相同,據此文所說這是一提大陸的高中數學應用競賽的題目:内轮差是车辆转弯时前内轮的转弯半径与后内轮的转弯半径之差。车辆转弯时,前轮转向,前、 后轮的运动轨迹不重合,后轮轨迹会向所转方向的内侧偏移,产生内轮差,车辆的前后轴距越长,偏移量越大,即内轮差越大。行车中如果只注意前轮能够通过而忘 记内轮差,就可能造成后轮驶出路面或与其他物体碰撞的事故。右图中可见一辆货车右转弯时,前、后轮内轮的轨迹。如果汽车的前后轴距为5米,右转弯时前轮的转向角为30度,求右前轮和右后轮的内轮差,并依此对站在马路拐弯处的行人提出安全建议。前文的題目便是參考此題修改而成,這道題目比較簡單因為只要求取內輪差,這以三角函數便能解決,不過仍須足夠的物理概念。