引言——地球上与月球上的尺、谁的短? 爱因斯坦根据他的等效原理设想了一个转动圆盘,他说,在实验室安放一个高速转动的圆盘,在静止于实验室(K系)的观察者看来,这个圆盘是旋转的,是非惯性系;静止于圆盘上(K′系)的观察者则不知道自己在旋转,只知道有一种沿半径朝外的力作用于他,如是他认为自己处在一个引力场中。爱因斯坦以此说明引力场中的空-时性质的非欧几里德性。 郑铨先生(已故的反相前辈)说,“爱因斯坦不是外星人,他可以说地球不转吗?”所指的就是这个假想的实验。对于“爱”先生与郑先生就圆盘上的观察者是否知道圆盘在转动的争论,是个看似简单而实际上是高深的物理问题。地球上的人不知道地球在转动也许是真的,也许只有到哥白尼时代才有人知道,但这不是物理现象。而有物理现象所表述的是,地球的赤道半径毕竟比极半径高出了二十余公里。按照爱因斯坦的推理,我们同样不知道我们在太阳系这个大一点的圆盘上旋转,爱因斯坦也决不能否认这个大圆盘,因为地球仅是圆盘上的一个点,在此半径之外至少还有六大行星,直到未知的太阳系的边缘都受太阳引力场的控制。我们也不知道我们在银河系这个更大点的旋转圆盘上的转动,更不知道或者还在总星系的圆盘上的转动。但不能以此断言,与所有转动圆盘相对静止的观察者都不能察觉到圆盘的转动,比如,牛顿的水桶实验、水桶里的水不知道在转动吗?我们玩陀螺的时候,尽管我们抽打它,它不会倒下来,但上面如果偶尔沾上一滴水或一只小蚂蚁,它们或许会马上摔下来,它不知道那个圆盘在运动吗?这些简单的现象都包含了深刻的物理,我认为,爱因斯坦先生过于将物理忽略了,这可能是近些年来物理学方面的重大科学发现没有先前那么繁华的关键,是谁弄砸了物理学。是一个值得思考的问题。对不起,上面说了这么多,还没有谈到本文的主题,权当它是个序幕吧。 这里是证伪他的理论。简单的说爱因斯坦的那个理论是,静止于转动圆盘上的观察者,他的圆周方向的尺是缩短的、径向的尺则是不缩短的,故有一个圆周除以直径大于π的所谓“非欧几里德几何”的“谬论”。我们先按他这个“谬论”了解一下他那个尺缩的情形,首先要计算静止在转动圆盘的观察者所在的点(与转轴的距离)的圆周运动速度。例如,我们地球的赤道表面半径为6378公里,此半径乘以2再乘以π除以地球自转恒星日秒,得每秒运动速度υ为0.4651公里/秒。按此值代入计算,得出尺缩的的数据(径向尺不缩)。至于这个圆盘上的时间膨胀问题,是转轴处(即非转动参考)最快。 我们静止在地球表面的同时算不算静止在太阳的转动圆盘上呢?算、因为是在太阳系的引力场中,不会有人硬要你站在太阳的固体表面才说你是属于太阳转动圆盘。我们静止在月球表面的同时算不算静止在地球转动圆盘上呢?算。早期有人提出相对论的双生子谬误问题,爱因斯坦他们就是说那个乘宇宙飞船飞离了地球几十光年远的兄弟,还要算是在地球的引力场加速、减速、掉头,月球仅仅离地球38万公里,又是绕地球转。 近有自称为发展相对论派的A先生在网上发表文章说,把两根一样长的东西分别平放在月球表面和地球表面绝对不一样长,因为两地的长度“度规”不一样,就是这个意思。意思是这个意思,但是,那个“绝对”是绝对错了。他不知道,圆盘的径向的尺是不会缩短的(要缩也只会缩小)、与公转方向垂直摆放的尺也是不会缩短的。这就有多种情况是两地的尺是一样长,如:在地球上,沿地球南北方向摆放的尺;在月球上,垂直公转方向摆放的尺等等。前面已经说明白了,月球绕地球公转,按爱因斯坦的说法,月球是在绕地轴转动的圆盘上,月球与地球的平均距离即月球所在的点的圆盘半径为38.44万公里,它的公转周期为29.5天(按地球日),它每秒的运动速度υ为0.9476公里/秒,将此值代入计算,可得出沿运动方向摆放在月球上标杆的缩短数值,这就是月球在以地轴为轴心的转动圆盘上所缩短到的程度,比较结果是,月球表面的尺比地球表面的尺短(地球赤道表面的运动速度是0.4651公里/秒)。 现在的问题是,月球本身也是一个转动圆盘、是围绕月轴转动的圆盘,放在它的径向的标杆也是不会缩短的,那个小圆盘径向的标杆与这个以地轴为中心大圆盘径向标杆是相同的,这是毫无疑义的——在大圆盘上,月轴和地轴的连线就是那个标尺不会缩短的径向,在月球转动圆盘上还是这样径向线,因此,径向标尺是相同的。从月球转动圆盘看月球赤道表面的标尺收缩情况又是怎样的呢?月球半径为1738公里,他的周长为10920公里,自转周期29.5天,每秒运动速度υ仅为4.28米,将此值代入计算,所得出平行于月球赤道表面放置的标杆的收缩程度是极其微弱的,我在这里没有计算标杆的收缩程度,但只要比较一下同一标杆从不同的转动圆盘得出的不同运动速度就明确了。同一根放在月球上面的标杆,同一个观察者,按地球转动圆盘计算速度为每秒0.9476公里/秒;按月球转动圆盘计算速度为4.28米/秒,是同一个与标杆相对静止的观察者,从大圆盘角度看月球上的标杆比地球上的标杆缩得多,从月球转动圆盘的角度看,月球上的标杆比地球上的标杆缩得少(相对论的支持者不要说我这是从这一个参考系跳到另一个参考系,要记住,两个转动圆盘的径向标尺是相同的)此标杆究竟是按哪一个运动速度收缩的? 现在再回过头看平放在地球赤道表面的标杆,将它的运动速度每秒0.4651公里代入,得出标杆约缩短千亿分之一,这是从地球转动圆盘上得出的结果。我们现在将太阳的轴心作为转轴,地球是位于太阳系这个大转动圆盘上的一个质点(在前面序幕里说了,这是爱因斯坦等无法否定的),地球在这个圆盘上的运动速度为每秒30公里,将这个速度代入,得出平行于地球运动方向的标杆收缩量约为亿分之二(再重复一遍,从地轴到日轴这条连线摆放的标尺是不会收缩的,因而从两个圆盘参考系计算的结果是可以直接比较的)。 说到这里,就有两个问题要请爱因斯坦先生回答了—— 从月球表面和地球表面比较,究竟是月球上的标尺缩得多些、还是地球上的标尺缩得多些?谁比谁的短?谁比谁的长? 从地球圆盘和太阳圆盘比较,究竟摆放在地球上的标尺是收缩了千亿分之一、还是收缩了一亿分之二。 不妨将问题说得再明显一些:按月球的(赤道)圆周大小和角速度造一个圆盘放在地球的赤道表面,这个圆盘的中心(转轴——非转动参考系)的时钟与地球的转轴的时钟是同步的(最快),标尺的长度也与地轴的标尺的长度相同(不缩)。那么,此圆盘中心的时钟和标尺、与此中心的所在地球赤道表面的时钟和标尺就牛头不对马嘴了;此圆盘最大周边的时钟和标尺与地球赤道表面的时钟和标尺也是牛头不对马嘴的。 有人开玩笑说,爱因斯坦真的来了怎么办。其实那不是玩笑,他真的不会来了,那又怎么办?那就请那些真懂相对论说要坚决拥护相对论和发展相对论的人来回答吧。 |