摘要:爱因斯坦在《论动体的电动力学》中,提出了光速不变原理和相对性原理两条假设,推导出了洛仑兹变换,引导理论物理研究进入了一个特殊的历史阶段。然而,随着科学实验手段的不断提高,上述两条假设的弊端逐渐暴露出来,并且,相对论的结论矛盾重重。经过认真分析研究,我们认为,相对论是在唯心主义的框架下构建起来的一种数学逻辑理论,不具有任何物理意义。
牛顿的理论虽然存在局限性,但其时空观仍然是正确的。力,作为物理学的一个最基本的概念,应该有一个科学的、精确的定义。
本文对通电直导线周围的磁场、磁源物体(即恒磁体)周围的恒磁场、地磁场的形成从微观方面进行了论述;对洛仑兹力、霍耳效应以及磁场对万有引力的影响,从物理本质上进行了分析。
关键词:相对论,电动力学,洛仑兹变换,相对性原理,质量,能量,时空观,力,磁场,极子,左手定则,洛仑兹力,霍耳效应
引言:从永恒宇宙学说,到周期振动宇宙学说,以及大爆炸宇宙学说;从牛顿绝对时空观,到爱因斯坦相对论时空观;从万有引力定律到量子力学;从法拉第电磁感应定律到麦克斯韦电磁场理论--科学每前进一步,都凝结着大批科学家辛勤劳动的汗水,同时,每一种理论又无不存在巨大的缺憾。纵观科学发展的历史,可以得出一个结论:任何理论都不可能登峰造极,必将被新的理论所取代。这就是关于科学发展的辩证唯物主义和历史唯物主义的哲学观念。爱因斯坦科学研究的精髓,就是勇于开拓创新,敢于质疑权威理论,直到晚年,爱因斯坦并不肯定自己的理论是"站得住的"。当代著名科学大师霍金,一再对其黑洞理论进行修改,使黑洞变得不像原来想象的那么黑了(可以释放出高频射线)。我们认为,任何理论物理创新,首先必须坚持实事求是,符合科学实验事实;再就是必须坚持辩证唯物主义的哲学原理,具有逻辑自恰性。在坚持这两条原则的前提下,勇于质疑权威理论,大胆创新,是当前理论物理的真正出路。
一、相对论的困惑
一个多世纪以来,许许多多的哲学家、数学家、物理学家为了弄清引力、电场和磁场以及光线传播的物理机制,进行了不懈的努力。著名的"迈克耳孙-莫雷"实验否定了绝对以太的存在(并不能证明光速不变)。在此基础上,爱因斯坦建立了相对论。他认为时间和空间会随运动速度的变化而变化;自然界运动速度的极限就是光速C(测量值为299796±4公里/秒);无论光源和观察者如何运动,光速都是不变的;能量与质量可以相互转化。相对论的结论存在两大矛盾,并且洛仑兹变换的前提条件存在两大错误。
1905年6月间,爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利局业余完成了一篇题为《论动体的电动力学》的论文,并于当年9月在德国的《物理学杂志》全文发表。论文写道:
大家知道,麦克斯韦电动力学应用到运动的物体上时,就要引起一些不对称,而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。 在这里,可观察到的现象只同导体和磁体的相对运动有关,可是按照通常的看法,这两个物体之中,究竟是这个在运动,还是那个在运动,却是截然不同的两回事。如果是磁体在运动,导体静止着,那么在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场,它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的,而导体在运动,那么磁体附近就没有电场,可是在导体中却有一电动势,这种电动势本身虽 然并不相当于能量,但是它却会引起电流 ,这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力所产生的一样。诸如此类的例子 ,以及企图证实地球相对于"光媒质"运动的实验的失 败, 引起了这样一种猜想:绝对静止的概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性,倒是应当认为,凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于上述电动力学和光学的定律也一样适用,对于第一阶微量来说,这是已经证明了的。 我们要把这个猜想 ( 它的内容以后就称之为 "相对性原理") 提升为公设,并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的公设:光在空虚空间里总是 以一确定的速度 V 传播着,这速度同发射体的运动状态无关。 由这两条公设,根据静体的麦克斯韦理论,就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动体电动力学。"光以太"的引入将被证明是多余的, 因为按照这里所要阐明的见解,既不需要引进一个具有特殊性质的"绝对静止的空间",也不需要给发生电磁过程的空虚空间中的每个点规定一个速度矢量。 这里所要阐明的理论--像其他各种电动力学一样,是以刚体的运动学为根据的,因为任何这种理论所讲的,都是关于刚体 ( 坐标系 ) 、时钟和电磁过程之间的关系。对这种情况考虑不足,就是动体电动力学目前所必须克服的那些困难的根源。
可以看出,爱因斯坦认为他所提出的两条假设,在表面上看来是不相容的,但并未从实质上论述它们的相容性。其实,这并不是表面上的不相容,而是实质上的相互矛盾。由于相对论大厦的两大支柱(光速不变原理和相对性原理)之间存在不可协调的相互矛盾,直接导致相对论结论矛盾重重。
1、相对论的"尺缩"、"钟慢"结论的矛盾
相对论根据"光速不变原理"和"相对性原理"两条假设,彻底否定了牛顿的"绝对时间"和"绝对空间"的基本观念,得出了自相矛盾的"尺缩、钟慢"结论。
在解释运动的杆会缩短时出现的矛盾:坐标系A相对于另一个坐标系B以接近于光速作匀速直线运动时,坐标系A中的物体(以及尺子)在运动方向上的尺度会缩短,这种缩短用坐标系A中的尺子是测量不出来的。相对论既然否定了绝对空间,认为这两个相对匀速直线运动的惯性系,没有一个会比另一个更优越,它们是平权的。因此,同理可得,坐标系B中的物体(以及尺子)在相对于坐标系A运动的方向上的尺度也会同样缩短,这种缩短用坐标系B中的尺子也是测量不出来的。既然两坐标系中的尺子具有相同的缩短,那么,无论用哪个坐标系中的尺子去测量另一个坐标系中的物体(即使采用爱因斯坦想象的测量方法),都不会发现物体有压缩现象,即使是引入第三把尺子,结果也一样,也就是说,这种相对论性的压缩只能想象(演算)到,不能观测到,从唯物主义的哲学观点来说,就是:物体的尺度根本不会因运动而缩短。
在解释运动的钟会变慢时出现的矛盾:坐标系A相对于另一个坐标系B高速运动时,坐标系A的钟相对于坐标系B的钟就会变慢。根据惯性坐标系的平权性,在这同时,坐标系B相对于坐标系A也在做高速运动,坐标系B的钟相对于坐标系A的钟也会同样变慢,爱因斯坦没有提出切实可行的测量方法,那么,究竟是哪个坐标系的钟变慢了呢?
关于动钟变慢问题,相对论的结论是t' = ( t- v x/c2)/(1-v2/c2)1/2
因为x = vt, 所以t-v x/c2=t( 1-v2/c2),
得出t'=t(1-v2/c2)1/2
设v =0.6c ,
则t'=0.8t
例如,在A系发生的某物理事件,对于A系的观察者来说,从开始到结束,用了1秒钟时间,而在相对以0.6c 运动的坐标系B看来,只用了0.8秒钟。同样道理,某种动物乘宇宙飞船随B系相对于A系以0.6c 的速度运动,在B系观察,它活了10年,而在A系看来,它只活了8年。
可以看出,在相对运动的坐标系,经洛仑兹变换演算得到的结论,应该是时间缩短(即运动的钟会变快),而不是时间延长。即使按照相对论支持者的观点,认为动钟变慢,那么动钟变慢效应是相对的,即相对运动的观测者都认为对方的时钟慢于自己的时钟。
"钟慢、尺缩"的结论由于两个坐标系的平权性而不可能观测到,或者说,不能通过实践进行检验。我们认为,实践是检验真理的唯一标准,不能被实践检验的理论一定存在谬误。也就是说,根本不会发生"钟慢、尺缩"效应。这就是相对论结论的第一大矛盾,这一矛盾说明了相对论具有无法验证的荒谬性。
2、在多坐标系中,洛仑兹变换的结果不一致
设有三个坐标系S、S'和S",各对应轴互相平行,彼此沿着X轴作匀速直线运动,坐标系S'相对于S的速度为v, 坐标系S"相对于S'的速度为u
当直接从S、变换到S"时
x"=[x-(v+u)t]/[1-(v+u)2/c2]1/2........................(1)
当从S经S'间接变换到S"时
x"=(x'-ut')/(1-u2/c2)1/2
=[x(1+u v/c2)-(v+u)t]/[(1-u2/c2)(1-v2/c2)]1/2
....................................(2)
显然,式(1)不等于式(2),这说明洛仑兹变换在数理逻辑上难以自恰,这就是相对论结论的第二大矛盾。
3、光速不变假设的问题
爱因斯坦提出:"光在空虚空间里总是 以一确定的速度 V 传播着,这速度同发射体的运动状态无关。"在推导洛仑兹变换时,爱因斯坦认为光速也与观察者的运动状态无关。这就是点光源在空虚空间形成多个球面光波的根源。
如果用三维坐标系推导洛仑兹变换,相对运动的两坐标系S和S'的原点在t=t'=0时重合,当光源位于S坐标系原点O时,在S坐标系中形成了球面光波。在相对于S坐标系沿X轴运动的S'坐标系中,爱因斯坦认为观察者同样可以观察到球面光波。
然而,虽然在S'运动的方向上测量不出光速的变化,但可以很直观地看到,在垂直于S'运动的方向上的光束(也就是沿着Y轴和Z轴的方向运动的光束)不会跟随S'沿着X轴一起运动(实验证明,运动的物体不会拖动物体本身以外的周围空间的光速),因而必定不能形成球面光波,因此,不能满足
X'X'+Y'Y'+Z'Z'=CCT'T'
故不可能推导出洛仑兹变换。光速不变假设是相对论前提条件的一大错误。
为了避免上述光源属于其中某一个坐标系所带来的问题,狭义相对论提出了一个假设:当两坐标系的原点重合时,从重合的原点处,瞬间发出一个闪光,不需要确定光源属于哪一个坐标系。然而,由于光源发光需要时间,即使是瞬间的闪光,也必须有时间间隔。且两坐标系存在相对运动,大家知道,当两坐标系的原点重合时,没有停留时间,即原点O'通过原点O的时间间隔为0,因此,在间隔为0的时间内不可能发出闪光。
如果用一维空间坐标系推导洛仑兹变换,也是荒谬的,推导过程如下:
对于S坐标系的原点O来说,在坐标系S中观察,无论t如何变化,xo≡0;在坐标系S'中观察,两坐标系沿X轴的相对运动速度为v' ,原点O在任意时刻t'(以O与O'重合时作为计时起点)的坐标是
xo'≡- v't',亦即xo'+v't'≡0
可以看出,数值xo和xo'+v't'无论t和t'如何变化,均恒等于零。
如果在任何时刻xo和xo'+v't'都有一个比例关系,设这个比例常数为k,那么
xo=k ( xo'+v't')......................................................(3)
(评论:我们认为,在恒等于零的两项之间加入比例系数,那么,这一系数的取值应该是任意的,如果得出不为任意值而是确定值的结果,则一定是演算过程存在错误。)
用同样的方法对O'这点来讨论,可以得到
xo''=k'(xo'- vt)......................................................(4)
根据狭义相对论的相对性原理,S和S'是等价的,上面的两个等式的形式就应该相同,所以两式中的比例k常数和应该相等,即有
k=k'.........................................................(5)
这样
xo''=k (xo'- vt)......................................................(6)
为了获得确定的变换法则,必须求出常数k。根据光速不变原理,假设光信号在O与O'重合的瞬时(t=t'=0)就由重合点沿OX轴前进,那么在任一瞬时t(由坐标系S'量度则是t'),光信号到达点的坐标对两个坐标系来说,分别是
x = c t,x' = c t' ......................................................(7)
将xo(S系原点O的X轴坐标)和xo'(S'系原点O'变换到S系的X轴坐标)替换为光信号的坐标x;将坐标xo'(S系原点O变换到S'系的x轴坐标)和xo''(S'系原点的x轴坐标)替换为光信号的坐标x';如果v '= v ,则把式(3)和式(6)相乘,再把式(7)代入,得
x x ' = k k (x -v t) (x ' + v t' )
c c t t' = k k t t' (c-v) (c+v)
可得
k=1/[1-(v2/c2)]1/2
(评论:将两坐标系原点的坐标强行替换为光信号的坐标显然是荒唐的。)
从而求得
x' =(x- vt)/[1-(v/c)2]1/2
t' = (t-v x/c2)/[1-(v/c)2]1/2
x =(x' +vt')/[1-(v/c)2]1/2
t = (t' + v x'/c2)/[1-(v/c)2]1/2
试问,上列各式中, x' 和 x 究竟是两坐标系原点的坐标呢?还是两坐标系中的光信号的坐标呢?
4、相对性原理的问题
在相对于河岸匀速运动的密闭的大船上,所发生的物理现象与地面上所发生的物理现象是相同的,这就是伽利略的大船实验。这一思维实验说明,相对作匀速直线运动的两个系统中,力学定律的形式是相同的,系统内的任何力学现象均不能证明两个系统之间存在运动。这就是伽利略的相对性原理。如果大船受到一个力的持续作用,大船就会相对于地面加速运动,这时,大船上所发生的物理现象将会与地面上所发生的物理现象不同,这说明,伽利略的相对性原理只能适用于相对作匀速直线运动的系统。爱因斯坦将相对性原理从力学领域推广到电动力学以及光学领域,他认为,力学、电动力学、光学等物理学定律在相对作匀速直线运动的惯性系,都是普遍适用的(具有相同的形式)。近年来,有的学者(如黄德民)将相对性原理推广到非惯性系,认为相对性原理的实质,就是时空不对物理现象产生作用,物质作用决定物理规律。无论何时何地,只要物质作用条件相同,物理规律必然相同。但是,无论人们对相对性原理如何理解或怎样改进,相对性原理都存在一个基本观点,就是否认绝对参考系和优越参考系的存在,坚持参考系的平权性。
我们可以做一个最简单的实验,来验证相对性原理是否在电动力学领域适用。采用两根完全相同(材料、长度、截面积都相同)的平行直导线,在两条导线相邻的一端,均接在同一电池的一个电极上,另外相邻的两个端子不接(悬空),导线中没有电流通过,这时,两根导线上聚集着同种电荷,导线由于受到电场力的作用而稍微远离。然后,把导线悬空的两个端子接在该电池的另一个电极上,使用开关、变阻器和电流表,使两根导线中通以相等的电流,这两根导线由于受到磁场力的作用而会明显靠近。
由于两导线是完全相同的,而且两导线中的电流强度以及方向都相同,因此可以认为两根导线中的电荷以相同的速度通过导线,对于两根导线中的电荷来说,它们是相对静止的,按照相对性原理,它们是不应该相互吸引的。物理学研究,首先要遵从客观事实,同向电流相互吸引,是客观事实;然后,要遵从物理定律,电磁作用定律是被实验证实了的物理定律。对于上述最简单的实验,无论在电荷参考系测量结果如何,都会违反上述两项原则之一:如果测量到了引力,那么,相对静止的同性电荷为何会有引力呢?违反了物理定律;如果测量不到引力,则与客观事实不符。因此,相对性原理在这里不能适用。
实验证明:当电荷与观察者一起等速运动(保持相对静止)时,观察者能够测量到电荷产生的磁场,而当观察者快速从静止(相对于地球)的电荷附近通过时,测量不到电荷的磁场。只有当电荷相对于地球快速运动时,才能产生磁场。牛顿用水桶实验证明了相对性原理并不是普遍有效的,然而,爱因斯坦却置若罔闻。近年来的许多实验证实,相对性原理在包括电磁场和电磁波在内的微观领域失效。这样,"相对性原理"的假设不成立,这就是相对论前提条件的另一大错误。
只要我们进行认真地分析研究,便可以非常清楚地看到爱因斯坦所提出的关于洛仑兹变换的两条假设均不成立。
综上所述,相对论是荒谬的,它只是由于当时物理实验手段和人们的认知水平所限,在物理学陷入迷茫之中,难以找到出路之时,爱因斯坦所作出的一个无奈的选择,是一种数学游戏,根本不具有任何物理意义。
二、基本观念
1、传统时空观念
经典力学认为存在着绝对空间和绝对时间。牛顿在《自然哲学的数学原理》中说:"绝对空间,就其本性来说,与任何外在的情况无关。始终保持着相似和不变""绝对的、纯粹的数学的时间,就其本性来说均匀地流逝,而与任何外在的情况无关"。
牛顿还指出:"相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。我们的感官通过绝对空间对其它物体的位置而确定它,并且通常把它当作不动的空间看待。如相对地球而言的地下、大气或天体等空间都是这样来确定的" ;"相对的、表观的和通常的时间,是期间的一种可感觉的、外部的,或者是精确的,或者是变化着的量度。人们通常就用这种量度,如小时、日、月、年,代表真正的时间。"这就是牛顿的相对时空观。牛顿的绝对时空概念,是牛顿对时空的一种数学抽象。牛顿的相对时空概念,是整个牛顿力学体系中的不可分割的组成部分。
在牛顿力学中"力"是物体间的相互作用,这是与参考物体有关的,运动状态及其改变的参考物体就是原参考物体。牛顿设计了一个著名的水桶实验,用来判断哪些运动是相对于绝对空间的绝对运动。
爱因斯坦提出狭义相对论的相对性原理,要求在不同惯性参照系中力学规律及其他物理规律具有同样形式。在狭义相对论中,不同惯性系的空间和时间之间遵从洛伦兹变换。根据这种变换,同时性不再是绝对的,相对于某一参照系为同时发生的两个事件,相对于另一参照系可能并不同时发生。在狭义相对论中,长度和时间间隔也变成相对量,运动的尺相对于静止的尺变短,运动的钟相对于静止的钟变慢,光速在狭义相对论中是绝对量,相对于任何惯性参照系光速都是c。经典力学和狭义相对论都认为一个惯性参照系可以适用于整个宇宙,或至少一个大的范围。相对于某一个惯性参照系,宇宙中任何范围中的物体运动都遵从惯性定律。
在广义相对论中,空间、时间与物体的运动状态存在着密切的联系,时间、空间是相对的。广义相对论把引力效应理解为:宇宙中物质和能量的分布引起时空的弯曲和畸变,能量总是正的,它赋予时空以曲率,时空中的物体或光线企图沿着直线运动,曲率使轨道向对方弯折,它们的运动像是受到引力场的作用。广义相对论认为: 一个物体使自已周围时空弯曲, 另一物体在弯曲时空中沿短程线运动, 这就是引力的本质。
爱因斯坦的相对时空观与牛顿的绝对时空观分别从各自的角度,采用不同的眼光或方法看待我们的物质世界,都有一定的局限性。
2、物质的质量、能量与时空观
对于相对论的是是非非,人们争论了一百年,尽管结论已经明确地摆在我们面前,但是,我们怀着对一代科学巨匠的崇敬心情,以及我们自身存在的排异心理和保守思想,仍然不愿放弃相对论。然而,科学的发展史表明,没有任何理论可以登峰造极,旧的理论必将被适应当代科学发展水平的新理论所取代。在相对论遭遇重重困难,举步维艰之时,如果我们回过头来,从最基本的物理观念入手,理顺我们的思路,树立客观的、科学的物质观和时空观,有可能找到真正的出路。
有人将物质的质量分为惯性质量和引力质量,然后再设法证明这两种质量相等,爱因斯坦称"这是偶然相等"。其实这仅仅是物质在两种力学系统中的人为描述,而物质的质量是唯一的,两种质量相等是必然的,这是由其所包含的微观粒子(如中子、质子、电子以及更基本的粒子)的数量来确定的。同时,任何物质都具有能量,我们可以从其内部核子的结构和运动状态、微观粒子的活跃状态(温度)、分子结构、它相对于参照系统的运动状态(速度)和它相对于其它物体的位置关系(相对距离)等来确定其具有的能量(核能、热能、化学能、动能、势能等)。
我们应该认同经典物理学的观点,物质是自然界客观存在的具有一定质量和能量的实体,质量是表征物质在宇宙中客观存在数量多少的物理量;能量是描述物质状态的物理量,质量和能量是物质的基本属性,能量和质量不能相互转化,但能量可以借助于物质媒介实现传递和转移。
如果我们用一根横坐标轴和一根纵坐标轴分别表示时间和距离,就可以描述沿直线运动的物体的位置随时间的变化规律,这样建立起来的坐标系所表征的是一维的时空关系,我们绝对不能将它称为二维空间。如果我们用三根相互垂直的坐标轴建立一个坐标系,其中一根轴表示时间,另外两根表示空间尺度,就可以用它来描述平面上的物体的位置随时间的变化规律,这样的坐标系所表征的是二维的时空关系,我们绝对不能将它称为三维空间。如果我们用三根相互垂直的坐标轴分别表示三个不同维度的空间尺度,则这种坐标系所表征的就是三维空间,我们仍然可以用时间轴与三维空间轴建立起三维时空关系,用以描述空间物体的位置随时间的变化规律,但是,这样的时间轴只能是曲线,而不能是直线,这是因为在我们的宇宙空间中不可能找到四根相互垂直的轴。同时,时间轴的刻度是不均匀的,甚至是突变的,这是由于物体运动速度的不同以及停顿造成的。如果在三维时空关系中,时间轴变成了直线,则说明被描述的物体在三维空间中是沿着直线运动的,这只是一种特殊情况。我们没有理由将三维时空关系说成四维空间。我们通常所说的N维空间,只是指数学逻辑上的维度,并非指客观世界实在的空间维度。
我们可以认为,在我们的宇宙中,时间的进程到处都一样,并且是单向的,它是我们认识自然、改造自然的数学工具,是最基本的抽象概念。在认识大自然的进程中,人类最初采用日、月、地球之间的相对运动规律来衡量时间。仅以年月日来衡量时间,这种时间单位显然是太大了,后来有的人将一日分为12个时辰,也有人借助于钟表,将一天分为24个小时,又将每小时分为60分钟,每分钟分为60秒钟。可以看出,时间是借助于物质之间的相对运动来进行衡量的,时间的衡量带有人为的因素,但时间作为抽象的数学概念,是客观的,时间既不能创生也不会消失,始终朝着一个方向稳步前进,时间的间隔不随物质的运动状态的变化而改变。随着科学技术的不断发展,时间标准的精度越来越高。
数学是一门自然科学,时间是从大自然中抽象出来的数学概念,它不是某一个钟表的时间,也不是某一个星球或星系的时间,而是整个宇宙的时间,是大自然的时间。空间也是从大自然中抽象出来的数学概念,它不依赖于任何物质而存在,它不随任何物质的变化而发生任何变化,尽管空间中充满了各种不同的物质,空间的属性与物质无关,空间是刚性的。
物理,是借助于文字、符号以及数学概念和数学工具(时间和空间以及数理逻辑等),来描述物质运动和变化的理论,物理学也是一门自然科学,它的目的,就是探寻物质运动变化的一般规律,用以指导人们的实践活动。
人们掌握了时间和空间这两大数学利器,就可以对自然界发生的各种物理现象和物质运动变化规律以及物质之间相互作用进行描述。例如,我们可以用物体移动的距离除以它移动该距离所用的时间得到描述物体运动状态的物理量--速度。我们认为,时间和空间是第一位的,是从大自然中抽象出来的数学观念。速度是第二位的,是对具体的物体或物质质点运动状态的描述。物体移动的距离便是相对空间,速度是绝对时间与相对空间的导出单位。钟表的快慢可能与引力、温度及运动的加速度等因素有关,但时间与这些因素无关。时间的快慢与坐标系或参照系的运动无关。尺子的长度可能与它受到的拉力和运动的加速度以及环境温度等因素有关,但空间与这些因素无关。宇宙空间是三维的,空间的尺度是绝对的,它与观察者和被观察者的运动无关。
爱因斯坦用理想实验来证明事件同时性的相对性,但是,只要我们进行认真分析,就会发现,他的理想实验仅仅是将事件的观测效应与事件本身相混淆,认为观测到的现象就是真实的客观事件本身。我们也可以做一个理想实验,完全能够证明事件同时性的客观性或绝对性。用同样长的导线和同一个开关同时控制两盏灯A和B,并且假设这两盏灯以相同的速度沿同一直线同时朝相反方向远离开关,当我们合上开关时,两盏灯同时点亮,构成同时发生的两事件A和B。由于诸多观察者的运动状态不同,以及他们与事件A和B的相对位置不同,有的观察者认为事件A先于事件B,也有的观察者认为事件B先于事件A。但我们可以肯定事件A和事件B是同时发生的,与观察者的运动状态及他们的相对位置毫无关系(然而,相对论却错误地认为事件A和事件B发生的先后顺序要依观察者的运动状态而定)。如果我们用放在一起的两个开关分别控制两盏灯,并且先开A灯,后开B灯,则事件A必然先于事件B发生,即使观察者的运动速度达到了光速,也绝对不会改变事件A和事件B发生的时间顺序!
3、最基本的物理概念--力
除了物质观、能量观、时空观等观念外,物理学还离不开最基本的物理概念--力。那么,什么是力呢?牛顿认为,力是物体之间的相互作用。那么,什么是相互作用呢?牛顿认为,只要在两个相互接触的物体上产生两个大小相等,方向相反的力,则可确定两个物体存在相互作用。如果物体不受力的作用,将会处于匀速直线运动状态或静止状态。很多人认为这样的定义存在逻辑问题,而且不受力作用的匀速直线运动状态或静止状态相对于何物呢?牛顿认为是相对于绝对的宇宙空间。然而,绝对的宇宙空间在哪里呢?牛顿用水桶实验找到的绝对空间似乎在地球中心或太阳系中心,或者是更远处的一个中心。但这种中心论从来没有得到科学家们的认可。
我们认为,要给力下一个严格的定义需要考虑两个方面,即宏观方面与微观方面。从宏观方面来说,力是物体所受到的外界影响,这种外界影响会改变该物体的运动状态、赋予该物体某种运动趋势或阻碍该物体的运动趋势。上述运动状态和运动趋势应该是相对于物质体系质量中心而言的。如地球系、太阳系、银河系等。从微观方面来说,力是物质粒子借助于更微小的粒子,进行能量传递和动量转移的碰撞过程。
当我们用手指去推一个物体时,我们会感受到物体给我们的反作用力,那么,这个反作用力是物体直接作用于我们的手指上的吗?或者说,我们的手指接触到物体本身了吗?答案是否定的,组成我们手指的物质粒子与组成物体的粒子不可能直接接触,因为我们的手指不可能有足够巨大的能量,手指与物体的粒子之间存在巨大的空间,这一空间充满了场(我们暂时称作场,以后我们进一步分析这种场的物理属性),我们的手指与物体的作用是通过这种场来实现的。当手指推物体时,粒子间的场在一定程度上被压缩,推力越大,场压缩的程度也越大。物体的物质粒子之间,也是借助于这种场传递着手指对物体的压力。那么,场的实质是什么呢?以后我们将进一步探讨这一问题。