狭义相对论的空间是不存在的

摘  要:本文从《空间的本质》[1]出发,对狭义相对论的空时理论作了深入分析。根据空间和时间的本质,空间是无法压缩的,时间也不会变慢。对光的运动分析后,发现高速运动和低速运动的速度相加定律是一样的。狭义相对论的空时理论,是爱因斯坦错误地选择了参考系,又错误地选择了数学方程,并错误地套上光速不变,进而推导出一个光怪陆离的空间和时间。因此,狭义相对论的空间和时间是不存在的。对涉及的相关问题,也作了分析研究:运动有相对运动和绝对运动,速度不变、方向不变,是相对运动;速度变化、方向变化,是绝对运动。对运动的本质作了研究,运动本质上是物质和物质的互动。对什么是数学,也作了简洁的表述:数学是物质运动和变化所遵循的量变法则的科学。

关键词:狭义相对论  空间  光速不变  速度相加定律  运动  数学

 

 

爱因斯坦的“狭义相对论”发表后,让人们看到了一个崭新、神奇的空间和时间。这个新的空时理论带给了这个世界深深地震撼,我们的宇宙竟然这么神奇,竟然和神话中的世界有些相似。在大家深深地震惊之余,也不乏目光敏锐的先驱者,发现了狭义相对论的破绽,如:双子悖论等。本来这是纠正错误的契机,但更多的物理学者却想尽办法去给狭义相对论补漏洞。

空间会压缩,时间会变慢,这样的空间和时间真的存在吗?要回答这个问题,我们就要知道:空间是什么?时间是什么?我在《空间的本质》一文中,对空间和时间各下了一个定义:空间是物质运动位置移动的表现形式,时间是物质运动前后顺序的表现形式。根据我对空间和时间的定义,可以知道空间和时间是无法压缩和拉长的。那么,我们就从空间和时间的本质出发,来看一看“狭义相对论”的错误。

一、光的参考系

物理原理告诉我们,物体的运动,需要通过参考系来描述。参考系的选择是任意的,同一个运动,选择不同的参考系,结果会不同。我们现在来看看光的参考系。光在“真空”中的速度是每秒30万千米。但是,光不能以“真空”作为参考系;从另一个角度说,光不能以空间作为参考系。空间为什么不能作为光的参考系?简单地回答是:空间无法作为光的参考系。那么空间为什么无法作为光的参考系?因为空间只是物质运动的表现形式,物质运动不能以自己的表现形式作为自己的参考系。这就是空间为什么不能作为物质运动参考系的根本原因。

我们现在都认为光速不变。但光速不变的含义究竟是什么?爱因斯坦在他的《狭义与广义相对论浅说》中表述得含糊不清。比如高铁上与车同方向的光,测量这样的光速,是以高铁作为参考系,还是以路基作为参考系。如果以高铁作为参考系,光速不变,光速是c;以路基作为参考系,光速也不变,也是c,这样的结果,就是同一运动选择不同的参考系,运动速度是一样的。这不符合物理原理。如果高铁上的光,以高铁作为参考系,光速是c,那么以路基作为参考系,光速就不可能是c,而只能是W=c+v(c为光速,v为高铁的速度,W为变化了的光速),光速变了。

根据物理原理,可以认为光速不变是有条件的。不是无论在哪里,测量哪里的光速,光速都是c。对于光,需要选择恰当的参考系,这是正确认识光速不变的关键。路基上的光,选择路基作为参考系;高铁上的光,选择高铁作为参考系。如果对于路基上的光,选择高铁作为参考系;而高铁上的光选择路基作为参考系,光速就不会是c。所以,只有正确选择光的参考系,才能正确理解光速不变,也才能正确认识空间。爱因斯坦推导出的空间,是源于错误地选择了参考系,又错误地选择了数学方程,并错误地套上光速不变,最后为我们描绘了一个光怪陆离的空间和时间。这样的空间和时间不符合实际,是错误地应用了洛伦兹变换,赋予了洛伦兹变换错误的物理内容。

洛伦兹变换,本身就是为了错误的目的而提出的。在17世纪,人们认识到光的波动性,联想到声音传播需要空气作为介质,于是提出了“以太”假说,并认为以太在空间中是固定不动的。但以太看不见摸不着。到了19世纪下半叶,为了探测地球在以太中的漂移速度,迈克尔逊和莫雷一起做了一个著名的实验。但实验的结果却让整个物理界震惊不已,经典物理学的重要组成部分,竟然被一个实验无情地否定了。在当时的物理界,以太观念可谓根深蒂固。为了挽救以太,洛伦兹提出了著名的洛伦兹变换方程。按照方程计算,物体的长度会在运动方向上收缩,从而使以太的相对运动速度无法被测量到。

洛伦兹变换是为错误的目的而提出,因而,洛伦兹变换一经诞生,就被赋予了错误的物理内容。接着,爱因斯坦也为错误的目的而应用洛伦兹变换,又赋予了洛伦兹变换新的错误的物理内容。爱因斯坦从一系列的错误出发,创建了“狭义相对论”的空时理论。由于这一理论破绽明显,人们很快发现这一理论会导致双子悖论;还发现火车上发生的事情,竟然在火车上看到的结果和路基上看到的结果不一样。这种违反常识的情况,被物理学界盲从权威以及媒体追逐轰动效应而忽视。如果物理学界认真对待狭义相对论中的漏洞,我们不至于被误导那么多年。

作为光的参考系——路基和高铁,运动速度虽然不一样,但在路基和高铁上,光速都是一样的。路基和高铁,都是以惯性系的身份来作为光的参考系的。我们可以认为,作为惯性系,不论其运动速度是多少,不论其运动方向是哪里,在相同的条件下,光的速度都是一样的。

二、光眼中的世界没有空间

空间不能作为光的参考系,因而,光在空间中的速度就没有意义,因为空间不能描述光的速度。光速必须要由参考系来描述,脱离了参考系,光速无法表示。以惯性系作为光的参考系,光速又都是一样的。这告诉我们什么呢?

我们回到路基上。设:在笔直的路基上,有两列高铁在两条铁轨上,正以均速相向而行。这时在两列高铁上同时测光速,结果应该是众所周知的,光速是一样的。两列高铁的相对速度为什么没有在光速上体现出来?即光速没有体现参考系在空间中的位置变化。在向前行驶和向后行驶的高铁上,光速都是一样的。据此,我们可以认为光对于参考系在空间中的位置变化无法探测。光只知道参考系,即:在这里只知道高铁,不知道空间。我们又可以进一步得出:光对空间是无视的,光眼中的世界没有空间。

三、空间不会收缩,时间不会变慢

根据“狭义相对论”,当物体高速运动时,物体在运动方向上的长度会缩短。而且速度越快,收缩的效应越明显。但问题是,高速运动的物体真的收缩了吗?

物体的运动,需要通过参考系来描述。按照爱因斯坦的论述,对于高速运动的物体,只有在参考系上观测,才能看到物体收缩了;而在高速运动的物体上,比如在一艘接近光速的宇宙飞船中,宇航员并不会发现自己和飞船在运动方向上收缩。相反的是,这时宇航员观察飞船外的星球以及宇宙,星球变成了扁圆形的球体,而且周边的宇宙空间也缩扁了。如果这时宇航员用一架空间望远镜,可以看到130亿光年那么远,极目所到之处,宇宙都缩扁了。一艘小小的宇宙飞船,竟然让漫无边际的宇宙缩扁了;如果有几艘宇宙飞船以不同的速度飞行,宇宙该如何收缩?显然,宇宙按不同的飞船速度,发生几种不同的收缩,是不可能的。因而,可以确认宇宙不可能缩扁;反过来,以宇宙(靠近飞船的星球)作为参考系,飞船同样也不可能缩短,没有什么物理原因使飞船缩短。

回到狭义相对论,宇宙飞船缩短符合狭义相对论,宇宙缩扁也符合狭义相对论。可是,按照狭义相对论,双方又不能同时收缩,只能有一方发生收缩。所以,狭义相对论对此是无解的。狭义相对论从数学方程推导出这样的空间,并认为双方的收缩都是合理的,在逻辑上自相矛盾。作为推导出狭义相对论空间的理论,却无法解决自己造成的矛盾。这样的理论,犹如让我们进入了一个童话世界,我们来到了《爱丽丝漫游奇境记》中的奇幻世界,这是现实中不存在的世界。

科学研究是一个严肃的问题。究竟是宇宙飞船缩短了,还是宇宙缩扁了,理论上必须有一个明确的阐述,不能含糊其词。狭义相对论在这个问题上无法自圆其说,足以证明狭义相对论存在问题。狭义相对论的自相矛盾,是狭义相对论自身的一系列错误,导致了这样荒诞的空间:第一、狭义相对论错误地选择了参考系。对于火车上与火车同方向的光,应该选择火车作为参考系。狭义相对论选择路基作为参考系,用以描述火车上向前的光速,这为他的空时理论埋下了隐患。第二、狭义相对论错误地选择了数学方程。爱因斯坦以路基作为参考系,借助洛伦兹变换来计算火车上向前的光速。这样使用洛伦兹变换是错误的。第三、错误地套上光速不变。洛伦兹变换计算出火车上向前的光速也是c。爱因斯坦便以路基作为参考系的,以火车上光速不变作为前提,推导出他的空间。所以,他是错误地套用了光速不变。

空间和时间是物质运动的表现形式。物质运动具有两个属性,一个是物质运动的位置移动,一个是运动的前后顺序。位置移动的表现形式是空间,前后顺序的表现形式是时间。物质运动的两个属性,就分别表现为空间和时间。空间和时间为什么总是联系在一起,不可分离,就是因为运动的两个属性是同时具有的,所以运动的两个表现形式也就难分难解、形影不离。由此我们可以知道:空间和时间不是独立存在的事物,而是附属于物质。它们依附于物质,没有物质,空间和时间也不会存在。

空间是物质运动位置移动的表现形式,这是空间的本质。空间的本质决定了空间是既不能收缩,也不能拉伸的。因为空间并不是一个实体,空间只是一种形式。物质运动速度的快慢,只是单位时间内物质位移的多少而已。运动速度快,没有什么原因会使位移的距离变化。比如:高铁一秒钟行驶了100米,距离就是100米;宇宙飞船一秒钟飞行了100千米,距离就是100千米;哪怕宇宙飞船一秒钟飞行了20万千米,距离也不会变化。宇宙飞船不会因为自己的运动速度快,自己位置移动的表现形式——空间就发生变化了。没有什么物理原因可以使位移的距离发生压缩。

四、速度相加定律,低速运动和高速运动是一样的

当前,物理界的主流观点基本认同爱因斯坦提出的,高速运动和低速运动的速度相加定律不同:伽利略变换适用于低速运动,而高速运动则遵循洛伦兹变换。事实真的是这样吗?我们还是先看看爱因斯坦是怎么说的。

爱因斯坦先从低速运动开始。“火车车厢,在铁轨上以恒定速度v行驶;并假设有一个人在车厢里沿着车厢行驶的方向以速度w从车厢一头走到另一头。那么在这个过程中,对于路基而言,这个人向前走得有多快呢?”“在所考虑的这一秒钟里他总共相对于路基走了距离W=v+w。”也就是说,以路基作为参考系,这个人的速度,是人和火车速度之和。接着,爱因斯坦又说:“我们以后将会看到,表述了经典力学的速度相加定理的这一结果,是不能加以支持的;换句话说,我们刚才写下的定律实质上是不成立的。”[2]爱因斯坦在这里明确否定了经典力学的速度相加定律。

爱因斯坦转而引用洛伦兹变换:“我们同样也可以根据相对论来进行这一探讨。……这样我们得到的就不是方程(A)(指W=v+w —— 本文作者),而是方程(B) 。这个方程对应于以相对论为依据的另一个同向速度相加定理。现在引起的问题是这两个定理哪一个更好地与经验相符合。”[3]

爱因斯坦不认为方程(A)更好地与经验相符合,因为他已经否定了方程(A),而是认为方程(B)更好地与经验相符合。什么经验呢?就是物理学家斐索做的一个物理实验。“光以特定速度w在静止的液体中传播。现在如果上述液体以速度v在管T内流动,那么光在管内的传播速度有多快呢?”对于在流动液体中的光速,爱因斯坦首先明确:“按照相对性原理,我们当然必须认定光相对于液体总是以同一速度w传播的,不论此液体相对于其他物体运动与否。”[4]对于这个实验,爱因斯坦首先选择了液体作为光的参考系,并认定光相对于液体总是以同一速度传播。

但是,接下来爱因斯坦又变了,转而要以管道作为流动液体中光的参考系:“光相对于液体的速度和液体相对于管的速度皆为已知,我们需要求出光相对于管的速度。”爱因斯坦自己对此作了说明并作了回答:“管相当于铁路路基或坐标系K,液体相当于车厢或坐标系K,而光则相当于沿着车厢走动的人或本节所引进的运动质点。如果我们用W表示光相对于管的速度,那么W就应按照方程(A)或方程(B)计算,视伽利略变换符合实际还是洛伦兹变换符合实际而定。实验作出的决定是支持由相对论推出的方程(B),而且其符合的程度的确是很精确的。”[4]

爱因斯坦对于同一束光选择了两个参考系:第一个参考系为流动的液体,第二个参考系为管道。由于当时没有技术能够测量管道内流水中的实际光速,爱因斯坦运用方程(B)计算管道内流水中的光速。方程(B)计算的结果是:管道内流水中的光速仍然是W,光速不变。同一个运动,选择不同的参考系,结果却相同。光速真的没有变化吗?

我们再回头看一下裴索的实验:光源发出的光,经过半透镜后分为两束,一束光与水流方向一致,另一束光与水流方向相反,两束光最终在干涉仪处汇合,产生干涉条纹。当管道中的水流速度从0开始逐渐增大,可以观察到干涉条纹有明暗交替的变化。这个实验测量管道内流水中的光速,干涉仪是和管道相对固定的。干涉仪和管道相对固定,就是以管道作为参考系。现在以管道作为参考系,顺水中的光速和逆水中的光速不一样,不然不会产生干涉条纹的明暗变化。这个结果非常清楚地表明,光相对于管道在顺水中和逆水中的速度是不一样的,实验结果明显不符合方程(B)计算的结果。所以,爱因斯坦认为“实验作出的决定是支持由相对论推出的方程(B),而且其符合的程度的确是很精确的”完全不符合实际。由此可以进一步确定:爱因斯坦以管道作为参考系,采用方程(B)计算流水中光的速度,是错误的。

爱因斯坦在这一问题上的两个论述令人非常疑惑。第一个论述是完全否定经典力学的速度相加定律。经典力学的速度相加定律是大量实践和事实所证明的,不知爱因斯坦是依据什么否定这一定律。第二个论述是关于裴索的实验。裴索的实验非常清楚地表明,光在顺水和逆水中的速度是不一样的,不知爱因斯坦为什么还要认定“实验作出的决定是支持由相对论推出的方程(B)”,并且还认为“其符合的程度的确是很精确的”。

我们回到前面的路基上,以路基作为参考系来考察高铁上的光。我们套用爱因斯坦的比喻:路基相当于管道,高铁相当于管道中的流水,高铁上的光相当于流水中的光。裴索的实验表明,以管道作为参考系,光在静止的水中,以及在顺水和逆水中的速度都是不一样的。我们再套用到高铁上,高铁上的光速在高铁静止时和高速行驶时的速度也会不一样。在这样的情况下,不存在光速不变,因为光速不变是有条件的。当高铁高速行驶时,高铁上的光以路基作为参考系,光速就要加上高铁的速度。相对于路基,高铁上的光速就是原光速加上高铁的速度。对光速不变的正确理解是:在不同的惯性系中,光速都是一样的;而不是选择不同的参考系,光速都是一样的。(爱因斯坦的高速运动速度相加定律,是狭义相对论的基石,至今没有得到过实验的验证。我设计了一个验证方案,附后,希望有条件的物理学家予以验证)。

光速不变,人的行走速度会变化吗?人可以走得快一些,也可以走得慢一些,因而人的行走速度是会变的。但我们现在设定,人的行走速度w是恒速。现在的问题是:人以恒速在路基上行走和在高铁上行走,速度会变化吗?和光速一样,人的行走速度也是不变的。人在路基上以w速度行走,以路基作为参考系,速度是w;人在高铁上以w速度行走,以高铁作为参考系,速度也是w。 按光速不变的规则,只要是惯性系,光速不变。这一规则对人的行走速度也是一样的,只要是惯性系,人的行走速度也是不变的。我们再看一下物理实验。只要是惯性系,任何物理实验都遵循同样的物理定律。相同的物理实验,在不同的惯性系中,实验的结果也是不变的。这说明了什么问题?

在惯性系中,低速运动,人的行走速度是不变的。这是不是有着高速运动光速不变的影子。高速运动,光速不变,这是不是又有着物理实验结果相同的影子。低速运动、高速运动、物理实验,他们都遵循着同样的物理定律,不存在高速运动遵循着特殊的物理定律。在第二节,我们已经得出了一个结论:光眼中的世界没有空间,因为光速无法体现参考系空间位置的变化。现在,我们看到:低速运动和物理实验也无法体现参考系空间位置的变化。我们因此又得出一个结论:在所有惯性系中,低速运动、高速运动和物理实验,都无法体现参考系空间位置的变化,因而可以认为他们都无视空间的存在,他们眼中的世界都没有空间。所以,在无视空间这一点上,低速运动、高速运动和物理实验都是一样的。

五、相对运动和绝对运动

我们这个世界是相对的还是绝对的,抑或两者兼而有之?爱因斯坦是以相对性来描述这个世界的,运动是相对的,距离是相对的,时间也是相对的,似乎这个世界的一切都是相对的,任何事物都是不确定的。相对和绝对是一对矛盾,双方互为前提,一方不存在,另一方也就失去了存在的意义。只有相对而没有绝对,是不符合唯物辩证法的。

牛顿认为运动有绝对运动和相对运动,他认为:“绝对运动是物体由一个绝对处所迁移到另一个绝对处所;相对运动是由一个相对处所迁移到另一个相对处所”。牛顿对处所的定义是:“处所是空间的一部分,为物体占据着,它可以是绝对的或相对的,随空间的性质而定。”[5]所以,处所是空间,相对处所是相对空间,绝对处所是绝对空间。牛顿对绝对运动的定义是:“这些是绝对处所,而离开这些处所的移动,是唯一的绝对运动”。[6]按照牛顿的论述,物体的运动是绝对的还是相对的,是由空间的性质来决定,而不是由物体自身的运动来决定。

空间能决定物体运动的相对和绝对吗?空间作为物质运动位置移动的表现形式,是附属于物质的,它不能反过来决定它的主体是相对的还是绝对的。物体的运动是相对的还是绝对的,应该由物体自身的运动来决定。所以,要厘清相对运动和绝对运动,我们需要到物体的运动中去寻找答案。

高铁在一条笔直的铁轨上飞速前进,当高铁处于匀速运行状态时,乘坐高铁的乘客感觉不到高铁在飞速前进。此时高铁处于惯性状态(按不存在任何阻力论述),属于相对运动。物体处于相对运动时,运动和静止等效,运动只能靠参考系来描述。当高铁加速或者刹车时,高铁处于加速度状态,乘客会有重心不稳的感觉,不必依靠参考系,就知道高铁在运动。这就是高铁的绝对运动。或者,尽管高铁的速度没有变化,但高铁转弯了,这时乘客会感觉到被甩向一边。所以,当运动方向改变时,也是绝对运动。绝对运动除了可以通过参考系来描述外,还可以通过受到力的作用反映出来。由此可见:高铁的相对运动和绝对运动是由高铁自身的运动状态决定的,而不是靠外来事物决定的(除非该事物对高铁施加了某种力),也不是靠参考系决定的。

一般来说,物体处于惯性状态,是相对运动;物体处于加速度状态,是绝对运动。速度不变,方向不变,是相对运动;速度变化,方向变化,是绝对运动。相对运动和绝对运动有个简单的区别:当运动和静止等效,是相对运动;当运动不能和静止等效,是绝对运动。在物理上的区别是:物体没有受到力的作用,处于惯性状态,是相对运动;物体受到力的作用,正在改变原来的运动状态,是绝对运动。当力的作用停止后,又回归到相对运动。还有可观察的区别是物理实验:相对运动中的物理实验和绝对运动中的物理实验,结果会表现出不同。在相对运动中,相同的物理实验结果相同(见图一);在绝对运动中,同样的物理实验,结果会不同(见图二)。因为绝对运动除了和相对运动遵循同样的物理定律外,绝对运动还受到力的作用。这一作用也会作用到物理实验上,使物理实验的结果出现变化。作用力小,出现的变化小;作用力大,出现的变化大。所以,相同的物理实验,结果相同,是相对运动;结果不同,是绝对运动。

区分相对运动和绝对运动的上述三种方法,是不完善的,或者不是绝对的。我们在依据这些方法作出判断时,要注意可能出现的偏差。我们生活在地球上,地球在自转,因而我们有白天黑夜。地球的自转,是地球依靠自身的惯性在转动,没有受到外力的作用。而且,我们在地球上的惯性系(如匀速直线前进的火车和轮船)中做的物理实验,相同的实验结果也相同(见图一)。地球依靠自身的惯性自转,是相对运动还是绝对运动?

我们生活在地球表面,地球在自转,因而我们一直在改变着运动方向。按照牛顿的论述,旋转运动会产生飞离旋转运动轴的力。所以,我们一直处于绝对运动中。但是,我们在地球表面的惯性系中做的物理实验,实验结果却是相同的,并没有体现出地球的绝对运动?地球的自转运动,会产生飞离旋转运动轴的力,这个力必然会作用到物理实验上来。但是,实验的结果为什么没有体现出地球的绝对运动?因为地球的质量巨大,产生的引力很强大;而地球自转的角速度很慢,所以产生的飞离旋转运动轴的力和地球的引力比起来,显得微不足道。由于这两个力方向相反,飞离旋转运动轴的力完全被引力掩盖了,所以物理实验体现不出地球的绝对运动。物理实验是区分相对运动和绝对运动的权威标准,如果物理实验面对这样的情况无法区分相对运动和绝对运动,那么区分相对运动和绝对运动就会有模糊地带,这在道理上是说不通的。

上述的物理实验无法体现地球的绝对运动,即使如此,我们也不能就此下结论,认为物理实验对这样的运动缺乏判断能力。不同的运动,有时需要选择不同的物理实验来作出判断。牛顿曾用旋转水桶的实验来证明绝对运动。牛顿的这个设想从表面看是正确的。当水跟随水桶一起旋转后,水会一点一点地离开中间,并沿桶壁上升,使水面形成一个凹型。这表明水有离开转动轴的倾向,从而证明水桶和水的旋转是真实的运动。牛顿认为:真实的运动表明水离开了它原来的绝对处所,因而就是绝对运动。但牛顿论述的绝对运动和我论述的绝对运动含义不同。牛顿意义的绝对运动是物体移出了原来的绝对空间,是物体相对于绝对空间作出的运动。绝对空间是不存在的,我在《空间的本质》一文中,对此已有论述。所以,牛顿意义的绝对运动也是不存在的。要证明地球存在绝对运动,虽然不能采用牛顿的这项实验,但总有物理实验能证明地球的绝对运动。1851年,法国物理学家傅科做了一个摆动实验。悬挂的摆锤摆动时,会沿顺时针方向缓缓转动。实验的结果不断变化,证明了地球是在自转,也证明了地球的绝对运动。

六、运动的本质

从辩证唯物主义的观点看,运动有相对运动,也有绝对运动。不论是相对运动还是绝对运动,他们都是运动。那么,运动究竟是什么?即运动的本质是什么?

我们要认识运动的本质,也只能到运动中去寻找答案。我们从运动的表现来看:运动,似乎就是从空间的一处移动到空间的另一处。但是,我们在第一节看到:空间不能作为光的参考系;我们在第四节看到:低速运动、高速运动和物理实验,他们眼中的世界都没有空间;我们从空间的本质看:空间只是物质运动的表现形式。所以,如果我们想把运动描述为从空间的一处移动到空间的另一处,我们根本找不到能表示移动的标识;我们无法表述:物体从哪部分空间移动到哪部分空间。那么,运动和空间有关系吗?有。空间是物质运动位置移动的表现形式,这就是运动和空间的全部关系。我们看到的运动,比如:人行走,从家到超市;汽车,从家到单位;高铁,从上海到北京;飞机,从上海到乌鲁木齐;火箭,从地球到火星。运动,都是从一个具体的位置移动到另一个具体的位置。

为了能更好地分析问题,需要排除一些无关的因素,我们到太空中去看看物体的运动。我们乘坐宇宙飞船高速飞行在太空中。当飞船的发动机关闭后,虽然我们知道飞船在高速飞行,但我们感觉不到飞船在飞行。这时飞船处于惯性状态,运动和静止等效。我们设想,此时,近处没有其它星球可以作为参考系,只有极其遥远的天际,星星在闪烁。依据这些闪烁的星星,无法清楚地描述飞船的运动。这时有另一艘宇宙飞船从边上相向飞过,我们会看到这艘飞船在高速飞行,而我们自己却处于静止状态。对方飞船上的人,却感觉他们静止,我们在高速飞行。不管飞船上的人感觉怎么样,这时运动表现为:你飞过来,我飞过去。即:飞船和飞船的互动

在太空中,每一个物体都有自己特定的惯性状态,不同物体的惯性状态是不同的。不同的惯性状态,是指不同的物体,以同一个物体(比如太阳)作为参考系,他们相对于这个参考系的运动方向和运动速度不同。不同物体由于他们的惯性状态不同,因此他们之间的距离会发生变化,显示出物体在运动。宏观世界物体的运动,就是物体和物体的互动

物体不论处于惯性状态还是加速度状态,他们的运动均表现为物体和物体的互动。但他们互动的速度如何确定?惯性状态只有相对运动,相对运动只能依靠参考系来描述。以不同的物体作为参考系,速度会不同。因此,一个物体会有许多不同的相对速度。加速度,是单位时间内速度变化的量,由力引起,表现为a=F/m。如果是在匀加速状态下,速度每秒增加10米,加速度就是10米。

我们把运动速度分为相对速度和加速度,这样便于深入分析狭义相对论的空时理论。按照狭义相对论,当物体的速度接近光速时,空间的距离会缩短,时间会变慢。这个物体的速度是什么速度?爱因斯坦的空时理论,是建立在惯性系上的,我们先按惯性系来考察。惯性系只有相对速度。按照运动的本质,我们可以知道物体的速度,就是物体和物体互动的速度。一个相对速度,仅仅是两个物体互动的速度,如果再加入一个物体,三个物体在一起互动,就会形成三个相对速度。这三个物体互为参考系。按照物理原理,他们作为参考系是平权的;其中没有哪一个物体具有特别的优势,以该物体作为参考系确定的相对速度比其他相对速度更正确。不存在这样的情况。所以,当一个物体的相对速度接近光速时,这只是该物体的一个相对速度,该物体还有许多不同的相对速度。在物理上,这些相对速度都是平权的,所以距离缩短和时间变慢,究竟是哪一个相对速度引起的?根据狭义相对论,按照洛伦兹变换计算,不论物体的哪一个相对速度,都能引起该物体的空时变化。但距离不可能同时按照许多不同的相对速度缩短成许多不同的距离,时间也不可能同时按照许多不同的相对速度变慢成许多不同的时间。可见,一个物体众多的相对速度,无法引起相对论的空时变化。那么,如果是加速度,是否能引起相对论的空时变化?加速度a=F/m,从实际变动的量来看,对于爱因斯坦的空时理论是微不足道的,无法引起空时变化。如果加速度要接近光速,从物理上来说是不可能的。所以,加速度也无法引起相对论的空时变化。从以上分析可以得出:能引起相对论空时变化的速度,不可能是相对速度,也不可能是加速度;最后的结论是:没有什么速度可以引起狭义相对论空间和时间的变化。

我们分析了物体运动的种种现象,从运动的状态来说:有惯性状态和加速度状态;从运动的速度来说:有相对速度和加速度(这里的“相对”,是面对、相向的意思,不是相对绝对的“相对”),他们都是真实的速度。从运动的性质来说:有相对运动和绝对运动;从运动的本质来说:运动就是物体和物体的互动。

这是宏观世界的运动,微观世界的运动又是怎么样的?我们就来看看光吧。光速不变,光速为什么不变?我们依据前面的分析,能够做出一个初步的判断:首先,依据第二节的结论:光眼中的世界没有空间;其次,依据本节关于宏观物体运动的本质,是物体和物体的互动。我们可以做出一个初步的判断:光速不变,不是光以自己固有的速度在空间中飞行,而是光和物质互动的速度是既定的。宏观物体的互动,速度有一个起步的过程,比如汽车、飞机,速度从0起步,再逐渐加速,而光则没有这个过程,光一出来就是每秒30万千米,不需要加速过程。这说明光和物质的互动有他们的特别规则,和宏观物体的互动不同。

光速不变,不是光速不会变化。光速不变,是指在相同的条件下,在不同的惯性系中,光速是一样的。我们在第四节曾设定人以恒速行走,但实际上,人行走的速度是会变化的。光也一样,光在太空中,速度最快;在地球表面的空气中,光速就低于在太空中的速度;如果光在水中,速度就更慢了。说明光速实际是会变化的。光在和物质互动时,物质越是稀薄,速度越快;物质越是稠密,速度越慢,直至光无法通过。

光在高铁车厢内,它和什么在互动呢?我们是以车厢作为参考系来观察光速的。但光不是和车厢在互动,光不知有车厢,光只是在和空气互动。光和空气的互动有其特定的规则,他们互动的规则决定了他们互动的速率。当高铁在铁轨上高速奔驰时,车厢内的空气也和高铁一起在高速奔驰。车厢内的空气相对于高铁车厢是不动的。所以,我们以高铁作为参考系,光速不变。因为光是和高铁车厢内的空气在互动,光和空气互动的速率是既定的,所以光速不变。但当我们以路基作为参考系时,光和车厢内空气互动的速率,不会因为我们是在路基上观察就发生了变化。所以从路基上看,车厢里的光速,就是原光速加上高铁的速度。如果高铁中间是贯通的,光向前穿出了高铁前挡风玻璃,这时光离开了高铁。高铁外的空气,并没有和高铁一同高速奔驰,基本处于静止状态。所以光一旦离开了高铁,又回到了原来的速度。

 

狭义相对论的空时理论,没有得到过实验的验证。洛伦兹依据他的方程,预言物体在运动方向上会缩短,并引起物质密度的变化。实验否定了洛伦兹的预言,可以说就是否定了物体在运动方向上会缩短。但为什么狭义相对论的空时理论会得到广泛的接受,很大的一个原因是,狭义相对论的空时理论有数学方程作为依据。

爱因斯坦依据数学方程推导出他的空时理论,至于物理上为什么空间会收缩、时间会变慢,没有提供一点依据。在物理上原因不清楚,仅仅依据数学方程得出这一结论,数学方程为什么可以作为这一观点的依据?这和数学的本质有很大关系。因为数学是物质运动和变化所遵循的量变法则的科学。数学方程揭示的,就是物质运动和变化的数量变动规则。这是自然界的量变法则,是不以人的意志为转移的。所以数学方程推导出来的结果,似乎就是真理了。但是,理论是否正确,需要通过实践来检验。因为,数学方程的应用,有可能会出错。比如,有数学方程计算出空间有11维。11维空间有实验依据吗?没有。我们的实践证明,空间只有三维。但有些人却把数学凌驾于实践之上,认为空间的另外8维卷起来了。他们发现卷起来的另外8维空间吗?也没有。当理论不符合实践的结果,理论就是错误的。实践是检验真理的标准,实践证明空间只有三维,实践也就证明11维空间是谬误。狭义相对论的空时理论,就是错误地应用了数学方程,赋予了洛伦兹变换错误的物理内容,所以导致了一个光怪陆离的空间和时间。

 

 

参考文献

 

[1] 魏彬武.空间的本质[J].探索科学,2021(4):240-243.

[2] 爱因斯坦.狭义与广义相对论浅说[M].杨润殷,译.北京:北京大学出版社,2016:15.

[3] 爱因斯坦.狭义与广义相对论浅说[M].杨润殷,译.北京:北京大学出版社,2016:30.

[4] 爱因斯坦.狭义与广义相对论浅说[M].杨润殷,译.北京:北京大学出版社,2016:31.

[5] 牛顿.自然哲学之数学原理[M].王克迪,译.北京:北京大学出版社,2017:4.

[6] 牛顿.自然哲学之数学原理[M].王克迪,译.北京:北京大学出版社,2017:5.

[7] 牛顿.自然哲学之数学原理[M].王克迪,译.北京:北京大学出版社,2017:7.

[8] 牛顿.自然哲学之数学原理[M].王克迪,译.北京:北京大学出版社,2017:6.

 

 

 

附:高速运动速度相加实验方案

  • 指导思想

目前的物理学界,在一些基本理论问题上,唯心主义盛行。比如:宇宙大爆炸理论。这样一种披着科学外衣的上帝创世说,竟然在我国大行其道。还有爱因斯坦的相对论,明显违反唯物辩证法,我们的媒体却把爱因斯坦捧上了天。这样的状况亟待扭转。我们社会主义国家,在自然科学领域,也必须坚持辩证唯物主义,用辩证唯物主义指导科学研究。只有这样才能少走弯路,多出成果。

  • 实验方向

狭义相对论的空时理论,是一系列的错误造成的,其中包括爱因斯坦创建的高速运动速度相加定律。高速运动速度相加定律是狭义相对论的基石,至今没有得到实验的验证。对光速的测量,迄今为止都是采用纵向测量的方法。本项实验采用全新的光速横向测量方法,以验证光速和交通工具速度相加的结果。

  • 设备

需要定制红色脉冲激光装置一台,横向测量脉冲激光速度的测量仪一台,一辆中巴。

  • 技术要求

在笔直的道路上,中巴以一定的速度匀速行驶。在车厢的后部向前发射红色脉冲激光,从道路边侧面测量车厢内的脉冲激光。激光的每一个脉冲和间隔,约1.66纳秒(脉冲的宽度50cm)。实验时,必须关闭车厢的所有车窗,关闭空调,确保车厢内的空气稳定的和车厢一起前行。

  • 实验的意义

如果实验证明高速运动和低速运动的速度相加定律是一样的,本项实验就证明了爱因斯坦狭义相对论是完全错误的,同时还证明《空间的本质》对空间的定义是正确的,也证明本文对运动的定义也是正确的。

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