只有采用"绝对不变、相对可变"的时空才是现代物理学的正道 时间、空间、物质是构成现实世界的三大要素。其中物质是宇宙的主体,而时空则为物质提供了充分展示的舞台。现代物理学是研究并反映物质运动及其相互作用规律的科学,其中时空是这门学科的基础。所以它的时空观是否正确,对于这个理论体系来说关系极大。 历史上,牛顿在他的划时代鸿篇巨著《自然哲学的数学原理》一书中,第一次给时空作出了明确的定义。他说:"绝对的、真实的和数学的时间,由其特性决定,自身均匀地流逝,与一切外在事物无关;相对的、表象的和普通的时间是可感知和外在的,它常被用以代替真实时间。" "绝对空间,其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动。相对空间是一些可以在绝对空间中运动的结构或是对绝对空间的量度,我们通过它与物体的相对位置感知它。绝对空间与相对空间在形状与大小上相同,但在数值上并不总是相同。" "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。" 这就是牛顿的绝对时空观,其特点是"与一切外在事物无关,绝对不变,相对也不变"。可是后来,由于迈克尔逊-莫雷实验的"零结果"宣告了测量地球"绝对运动速度"的失败。伴随着爱因斯坦相对论的创立,牛顿的绝对时空观被否定了。人们渐渐接受了爱因斯坦的时空观,并认为这是一个伟大的发现,是唯物主义哲学的胜利。它推动了二十世纪物理学的飞速发展,并为大量的科学事实所证明,成了现代物理学的两大支柱之一。但就在这种压倒一切的喧嚣声中,仍有一些冷静的头脑不以为然,且作了长期的、默默地、艰难地探索。 拨开层层迷雾,我们就能看清爱因斯坦相对论的实质。无非是说:(一)绝对时空并不存在。既然以太风速测不出来,那么原先设想的光以太的存在就是"多余的"。所有运动都是相对的运动,所有时空都是相对的时空。在所有的惯性系上,各个方向的单程光速都是相等的。 (二)相对时空都是可变的。为了保持在运动惯性系中的光速不变,爱因斯坦强令在运动方向上所有的长度包括直尺统统发生收缩,并修改了运动惯性系上的时间坐标(并不单单是时钟变慢)。这样以来在方程 x′x′+ y′y′+ z′z′= c c t′t′ 中 只要令 x′=(x - u t)/ sqrt (1- uu / cc) y′y′+ z′z′= y y + z z = c c t t - x x 那么就可以推出洛伦兹变换中的时间公式 t′= (t - ux/cc) /sqrt (1- uu / cc) 可是这样修改的结果符合实际吗?既然单程光速不变原理并没有实验上的证据、它只是一个假定,那么由它推导出来的结果还能正确到哪里去呢? (三)质量是可变的,它随着运动速度的增大而增大。可是诸位别忘了:速度相对的,说"物体的质量可随着相对运动速度的增大而增大"--这怎么可能呢?它不光违背了常理,违反了质量守恒定律,就是在质速公式的推导上它也是可疑的。仅根据动量守恒定律,在没有作用力参与的情况下就得出了质量变化的公式,这对于力来说公平吗? 可令人费解的是:为什么竟有那么多人对爱因斯坦的相对论深信不疑!也许正是由于理论的混乱和在理解上的差异造成了相对论的无所不能。这真像庙里老和尚的那根能够预言一切的手指啊!面对三个进京赶考的书生,老和尚闭着眼伸出一根手指头:意思是你们三个人或者一起考中,或者有一个落榜,或者只有一个考中,或者一起落榜。老和尚永远是对的。 要不就是许多人对相对论并没有真正理解或是别有用心。不管是出于那个原因,所以我相信在今后相当长的时间内相对论还会被捧为"真理"。 在哲学领域,唯物主义和唯心主义的斗争永远也不会完结。因为唯物主义总有解释不了的东西,而唯心主义却可以"解释一切"。同样,在物理学领域,真理和谬误的斗争也将是长期的、曲折的,永远相伴的。 笔者认为:按照辩证唯物主义的立场,只有"绝对不变、相对可变"的时空才是公正的可信的。绝对中包含着相对,而相对中则拥有绝对。时空与物质是不可分割的:没有不占空间的物质,同样也没有不含物质的空间。因为物质的总量是无限多的,所以含有物质的空间向各个方向也将是无限延伸的、统一的,总体静止的。这些都已经得到了实验上的证明。我们把实物体相对背景场物质的运动叫做绝对运动,绝对运动的总动量之和应该是等于零;而把实物体彼此间的位置移动叫做相对运动。所有做绝对运动的物质系统,其时空特性都是可变的。运动物体上的时空收缩不过是其表现之一。 按照"在惯性系中所有闭合回路的平均光速都等于一个定值"这样一个铁的事实,我们可以做出一个必然的推断:惯性系中所有物体在运动方向上的长度包括直尺都发生了收缩,所有的时钟运行速率都变慢了,其收缩率皆等于sqrt (1- uu/cc) .相对的"变"与绝对的"不变"并不矛盾,因为它们分属不同的级别。 在运动力学中,物体的质量应该是一个基本量,而力则是一个导出量。力的大小可根据其产生的原因或作用效果来决定,其量纲是质量、时间、长度。在施力过程中,力的大小会因时、因地、因运动状态而异的。为了研究质量与力的变化规律,我们有必要将简谐振动引进参照系用以代替两球的碰撞运动。 简谐振动是现实世界中普遍存在的一种运动形式,是独立的具有固定频率的运动。谐振系统至少由两个物体或同一物体的两部分组成,它牵扯到位移和加速两种力,并将位移、速度、加速度、力和质量统一在一起。通过分析在运动惯性系中简谐振动频率变小的原因,我们发现:如将物体质量看成是可变的,那么谐振方程将无法自洽;而把质量看成是不变的、只将力看成是可变的,那就很容易实现自洽。因此我们就可以很容易的得出了弹力的变换公式,结果与加速力的变换公式一样。都是 Fx = Fx '(1- uu /cc)^(3/2) Fy = Fy '(1- uu /cc) Fz = Fz '(1- uu /cc) 因此我将"闭路光速不变原理"和"谐振频率速度特性"并列为未来时空理论的两大支柱。并认为只有采用"绝对不变、相对可变"的时空才是现代物理学的正道,才能解决所有的疑难问题并拥有无限的发展前途。人类在时空认识上的进步是历史的必然。 可是面对今日的社会现实,理性的声音却遭到主流学派的漠视和排斥,真不知某些人的良知何在?是真不懂还是装糊涂?还是思维上的惯性?所以今后的物理学将走向何方,我们每个人难道不应该扪心自问、好好想一想吗?
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