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“揭开狭义相对论的原本真相” 迄今为止，人们以为爱因斯坦建立的狭义相对论必须以光速不变原理作为前提。其实不然，我们仔细研究一下就会明白，在爱因斯坦建立的狭义相对论中，光线只不过是被借用来作为判断不同位置处的时刻是否相同和在不同坐标系中的时间应该是多少的工具。爱因斯坦在1938年所著的《物理学的进化》一书（上海科学出版社出版，书号为：13119·450）第132～133页中写到： 在两个离得很远的点上有两个完好无暇的钟。它们上面所指示的时刻完全一样。……我们怎样才能确信两个距离很远的钟所指示的时刻是完全一样的呢？一个办法就是使用电视。必须了解，电视只用来作为一个例子，它在我们的论证中并不重要。我们可以站在一个钟的旁边而看着另一个钟在电视屏上的像，于是我们可以判断它们是否显示着相同的时刻。但这不是一个好的证明。电视中的像是由电磁波传递的，因此是以光速传播的。…… 为了确定同时的事件，利用信号来使钟同步。在我们的布置中重要的一点是，信号是以光速传播的，光速在相对论中担负着极为重要的任务。 由于使用电视判断空间不同位置处的时刻是否相同必须在空间不同位置安装上摄像机，改用光来判断不同位置处的时刻是否相同，看起来似乎比用电视要方便得多。可是，并不是每一个物体都会发光，也不是每一个物体都能反光，采用光线来判断空间不同位置处的时刻是否相同，在原理上同样有着不能克服掉的困难。大家知道，任何物体都要在空间形成一个辐射强度与自己质量成正比的引力场，任何物体的空间位置发生改变，质量增减，都要反应到它在空间形成的引力场强上。物体在不断地变化，它在空间形成的引力场强也就跟随着变化。我们把引力场强的变化在空间进行传递的速度定义为“引力场的传递响应速度”。这样，判断不同位置处的时刻是否相同，在理论上就可以按照如下方式来进行： 处于观察点处的物体在时刻t1形成的引力场状况传递到空间被考察的物体上时，此时在观察点处对应的时刻为t2，被考察物体在感受到观察点处的物体在时刻t1形成的引力场状况之时所形成的引力场状况从被考察物体处传递到观察点处的物体之时，此时在观察点处对应的时刻为t3 。 令：tA＝t2－ t1 、tB＝t3－ t2 、tAB＝tA＋tB ＝t3－ t1 , 如果在同一个观察点对空间两个不同位置处测得相同的时间间隔tAB,就认为这两个不同位置处的钟相对于指定的观察点来说被判断为是完全相同的的时刻。 对于空间的任意两个质点，也采取把其中一个作为观察点，另一个作为被考察点，以同样的方式测量出时间间隔tAB，它们之间的距离L就等于引力场的传递响应速度（用U表示）与tAB乘积之二分之一，即： L＝（1/2）UtAB 。 如果这两个质点在参照系中处于静止状态，那就会有： tA＝t2－ t1＝t3－ t2＝tB ，L＝UtA＝UtB； 如果这两个质点相对于参照系以速度V运动，就会测得： tA＝L/（U－V）、tB＝L/（U＋V）， tAB＝L/（U－V）＋ L/（U＋V）＝2UL/（U2－V2）； 只要假定引力场的传递响应速度相对于互相作匀速运动的任意两个参照系都相同，并且等于光在真空中的传播速度，即：U＝C 。我们就实现了爱因斯坦建立的狭义相对论所期望的目标。当我们把判断空间不同位置处的时刻是否相同的信息，从并不合适的光波改为引力场的传递响应现象后，原来被错误地拉扯进狭义相对论中的光学干涉现象、质能换算、质速关系式，等等内容，都不在与狭义相对论的理论系统有任何相干。人们也就没有理由再拿出因提出“光速不变原理”而引出C＝C＋V1＝C＋V2＝……的荒诞式子与狭义相对论过不去了。其实，爱因斯坦自己就说过他在建立狭义相对论之时，并不知道洛仑兹已经推导出来的变换公式。爱因斯坦在1954年的一封信中坚持写到： “在我自己的研究过程中，迈克尔逊的结果对我并没有多大影响。我甚至于都记不清楚，当我写关于这个题目的第一篇论文的时候［1905］，我是否知道这一结果。在我个人的奋斗中，迈克尔逊的实验没有起过作用，或者至少是没有起过决定性的作用。”（注：参阅《时间之箭》【英】彼得·柯文尼 罗杰·海菲尔得 著，江淘 向守平译，湖南科学技术出版社1995年10月出版，书号：ISBN 7-5357-1580-X，第58页） 爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论之后，他的研究重点转到了建立“统一场论”方面。我们从爱因斯坦自己的表白和他的研究历程上已经清楚的发现，爱因斯坦在建立狭义相对论时，光的传播规律并不是建立狭义相对论的必要前提。只是在当时，爱因斯坦还没有想到可以采用引力场的传递响应规律来判断不同位置处的时刻是否相同，不得以之下，才借用了光来作为判断不同位置处的时刻是否相同和在不同坐标系中的时间应该是多少的工具。 狭义相对论以另一种全新的思路来研究物理现象，它的出发点就是：自然界里同时出现的各个事件，人们依据什么方式来判定它们是在同一个时刻发生的事件？而不同时刻出现的各个事件，人们又依据什么方式来确定它们发生时刻的先后顺序？这确实是很有意义，值得人们探索的事情。在经典物理学中，人们对同时性问题采取了想当然的方式。不错，自然界里同时出现的各个事件是由自然界本身所决定，并不以人们的主观意志为转移。可是，人们如果缺少必要的判断手段，又如何知道发生在自然界里不同地方的各个事件，那些是同时刻出现，而不同时刻出现的各个事件之间又是怎样的顺序。狭义相对论就是希望找到相对于人们实际所使用参照系，处于运动状态中的点上发生的事件与处于静止状态中的点上发生的事件之间存在着一种什么样的时刻顺序映射关系。通过它，就可以把人们处在实际能使用的参照系中，以某种信息传递方式测得处于运动状态中的点上发生的事件在人们所处的参照系中显示出来的映射时刻，计算还原出其真实的时刻来。比如说，一列从北京开往上海的火车运行速度是每小时100公里，今天上午8点达到上海站，我们就可以通过换算知道它开出北京站之时应该是什么时刻。人们对狭义相对论最大的误解，就在于物体的真实长度，时间间隔，会按照狭义相对论给出的长度缩短公式、时间膨胀公式发生变化。显然，造成这些误解的原因，主要是爱因斯坦自己没有把狭义相对论的真实意思表达清楚，许多概念都混淆不清。我自己都用了10年时间，才明白狭义相对论的真正意义！在澄清了狭义相对论的真正意思后，我们对建立狭义相对论的出发思想不再持有疑义。我们也非常敬佩爱因斯坦创建狭义相对论的良苦用心！现在留给人们的问题是，已经建立出来的狭义相对论，它的理论系统所依据的假设前提是否属实？爱因斯坦创在推导他的变换公式过程中有没有错误？ 严格的数学已经证明，无论是借用光波，还是换成引力场的传递响应，不管是使用任何传递信息的手段，只要认为所采用的信息传递速度相对于互相作匀速运动的任意两个参照系保持相同，都必然要落进自己给自己设下的C＝C＋V1＝C＋V2＝……陷阱之中。那就是在推导洛仑兹变换的过程中，必定要出现0/0的不定式错误。只有通过0/0不定式，才能把C＝C＋V1＝C＋V2＝……的事实给掩盖起来！ 退一步来看，我们只是认为所采用的信息传递速度相对于某个特定的参照系保持不变，与发出该信息的物体的运动状况无关。我们先不讨论这个特定的参照系是绝对静止的理想惯性参照系，还是别的什么参照系。按照爱因斯坦提出的判断不同位置处的时刻是否相同的方式，人们顶多只能判断出不同位置处的时刻相同，却不能判断不同位置处的时刻不相同。譬如：在一个平面上，从一个所在点向四周发出探测信息，任意给出一个时刻之差值T，在收到反馈回来的信息后，以具有相同的收发信息时刻之差T可以充分判定出来的同时刻位置将是一个圆周。也就是说，位于这个圆周上的每一个静止点上的钟都是完全相同的时刻。我们把观察位置改放到已经确认是同时刻的圆周任一点上，再从该点向四周发出探测信息，在收到已经确认是同时刻的圆周上的点反馈回来的信息时，收发信息时刻之差已经从0连续分布到2T。这表明，采用收发信息时刻之差判断不同位置处的钟是否是相同的时刻，并不是一个成功的可靠方式。爱因斯坦试图要解决的同时性问题，原本还只是处于悬案之中尚有待人们去重新探索。 CCDXL 2000年12月8日 |