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对【30楼】说： 德民：参照系是由参照物和参照物所在的空间构成。如果以太是无法从空间排除甚至成为空间的性质（例如真空磁导律和介电常数），那空间本身就是以太空间的化身，他们认为物体在以太中的作用不是物质与物质的作用，而是物质与空间的作用，这时的相对性原理就成了有名无实！ |
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对【30楼】说： 德民：参照系是由参照物和参照物所在的空间构成。如果以太是无法从空间排除甚至成为空间的性质（例如真空磁导律和介电常数），那空间本身就是以太空间的化身，他们认为物体在以太中的作用不是物质与物质的作用，而是物质与空间的作用，这时的相对性原理就成了有名无实！ |
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对【32楼】说： 关于这个问题，我需要说明以下几点： 1)关于以太，我认为是很神奇的东西，由于光速的巨大，要求以太有极低的密度和极大的弹性，而且由于光振发生在原子内部，频率可以很大，要求以太有极大的穿透力并极其微小，这样的以太遍布整个空间，可以说任何一个相对以太运动的参照系，都无法避免以太风，不同运动的参照系风力大小不同，牛顿空间就徒有虚名。 2)这里有不少人并不认为以太是微粒组成，他们认为空间本身是胶！在相对论中根本不承认空间的独立存在，认为空间是物质存在的形式，是物质运动的产物，是物质的附属品。 3)麦克斯韦是把真空赋予磁导律和介电常数的，至于他怎么开待空间本身？需要研究。 4)德民：你需要深思，如果光真是媒介波，这种媒介对牛顿空间的破坏程度？这里面有个光速常数起因问题，是不能凭空想而是要论证的！ 5)可喜的是现代物理学一直认为能量守恒、动量守恒是可靠的，这实质等于在认可牛顿空间。 6)最后有个历史性的问题是：爱因斯坦究竟为什么要把光学方程推广到力学方程------实质上就是否认以太！所以我一直认爱因斯坦狭义相对性原理是伟大的，但爱因斯坦发生的一个错误是把回路光速不变当单程光速不变，按照狭义相对性原理，单程光速应该服从伽变。如果相对论把回路分解为两段以上的单程，就不需要洛变，伽变就足够了！ |
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对【34楼】说： 屋里学大师：你也应该反思反思，不要被“凡是谈波，必有媒介”的教条思想所迷惑！建议你不要屋里学，出去走走！空气中运行的机关枪打出的一列子弹，恰恰具有波的所有性质，如果打出的是群列或如天女一批批散花，那“波动性”恐怕更明显！ |
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对【34】【36】说：
我33楼是按照某些人的观点推导出来的结论。根本就不是我的观点。我的观点是：以太只有一种，它就是星球自身的引力场。 ※※※※※※ 流水和气流不会改变其中超声波束的传播方向——动煤质波动理论呼之欲出！ |
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因为地球自身的引力场随地球一起公转和自转。而且截止目前没有可靠的实验证明地球表面光速各向异性。 ※※※※※※ 流水和气流不会改变其中超声波束的传播方向——动煤质波动理论呼之欲出！ |
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说说相对性原理：（三）对相对性原理的传统认识有何误区（下）
既然观察者-光源完全对称性根本不存在，那么我们在光速的测量问题上就不能简单地以光源与观察者之间的相对运动作为预测光速的基础。于是一个有趣的问题便出现在我们的面前：如果不能单纯以相对运动作为预测光速的基础，那么又该如何预测光速呢？为了讨论问题的方便，让我们把问题的背景设置在地球惯性系即ECI之内。 假定有源自于ECI的光源与观察者，它们都相对于ECI以同一速度v一前一后北向做匀速直线运动；进一步，为了讨论的方便，我们假定观察者与光源以及整个光程都处在真空状态，且光源在前而观察者在后。根据假设，观察者是与光源一直保持相对静止的，因而传统的理论倾向于认为在这种情况下观察者将测得通常的光速常数c，我们这里所说的传统理论不仅包括狭义相对论，而且包括经典的粒子理论（注：这里的“粒子”是指实物粒子，不是指光的量子性）以及其它理论。但是基于ECI绝对同时性的GPS测距方程明白无误地告诉我们，以上结果是错误的，正确的结果为c+v（见“也说光速常数”系列贴子）。 上面的例子清楚地表明，两个物体之间的相对运动状态不是反映它们运动关系的全部信息，因而单纯以相对运动速度为基础对物理量进行预测的理论是有缺陷的；而为了对光速做出正确预测，除了考虑观察者与光源之间的相对运动速度，还必须考虑它们所源自的那个共同的背景惯性系，以及它们关于这个背景参照系的运动状态或方程。在前述的例子中，这个背景惯性系就是ECI。 事实上，不仅ECI内存在着相对运动状态不完全反映两个物体运动关系的情况，而且SCI也同样存在这种情况。比如，行星间测距方程显示，如果两个行星，或者地球与月球，一前一后以同一速度v在SCI内运动，那么光信号在它们之间传播的速度将是c+v或c-v，而不是通常认为的c。有趣的是地球与月球之间的测距数据就是以上情形的一个近似例证。比如，我们知道地、月系统围绕着太阳以v=29.78公里每秒的速度在一起做公转轨道运动，而同时月球又在绕着地球（更准确地说，是地、月系统的质心）做轨道运动，由于月球绕地球的轨道平面与地球绕太阳的轨道平面所成夹角很小（大约5.1度），这样每月有一刻月球正好绕到地球做轨道运动时的后方且大致穿越地球的公转轨道。由于此刻月球的运动在地球公转运动方向上的速度投影大致为零，所以我们可以近似认为这时地球与月球一起以v=29.78公里每秒的相同速度相对于SCI一前一后做（拟）匀速直线运动，从而二者的相对速度在它们之间的连线上的投影为零。基于相关的实验数据与SCI测距方程，我们知道此时从地球发出的光信号将以c+v的速度传向月球。这个结果同经典粒子论或其它理论所给的c或其近似或修正有着根本的差别。 值得注意的是，以上结果透露了一项非常重要的信息，那就是相对性原理为何在一些重要的场合“表面上”不能成立。根据相对性原理，如果对于一同固定于ECI的观察者与光源来说，观察者所测得的光速为常数c，那么对源自于ECI且相对于ECI一前一后做匀速直线运动的观察者与光源来说，观察者“应该”同样测得光速常数c。类似的结果也“应该”在SCI中成立。以上两个“结果”也是经典粒子论以及其它有关光的理论的预测。但是我们已经看到，它们与ECI内的测距方程或者SCI内的测距方程的预测直接相矛盾。于是一个有趣的问题便是，是相对性原理在上述两种场合都不成立呢，还是测距方程出了问题，或者说，测距方程是否与相对性原理有矛盾？ 无忧仙人在对以上情况做了深入思考与研究之后得出的结论是，相对性原理与测距方程不存在任何矛盾；我们之所以得出“矛盾”的结论，那是因为我们忽略了两者实验条件的差别，这样我们便再次回到了相对性原理的核心内容：实验规律的可重复性首先意味着实验条件的可重复性，然后是重复的实验条件下实验结果的重复。根据这一思路，我们有理由认为，尽管前述ECI与SCI中运动的观察者与运动的光源保持相对静止，但它们不是ECI或SCI内的固定观察者与固定光源的实验条件的简单重复，原因就在于当下所考虑的运动观察者与运动光源不满足我们前面所谈及的物理关联方式，即它们应该是放置于同一个运载工具之上，而不应该是分别、独立地运动的，换句话，根据无忧仙人的研究结果，观察者与光源的物理关联方式对所测得的光速是有影响的，现在就让我们对此做进一步的澄清。 为此让我们考虑ECI内一列在平直轨道上北向以速度v=300公里每秒的速度匀速行驶的旅客列车，火车的头部设置有固定光源，火车的尾部站立着观察者A。而在地面，与火车尾部的观察者A大致平齐，有一辆小汽车载着观察者B正与火车相平行以同一速度v一起向北行驶。假定某一刻火车头部的光源发光，我们的问题：一、火车尾部的观察者A所测的光速是多少？二、小汽车上的观察者B所测的光速是多少？三、如果观察者B在光源发光的那一刹那，由小汽车跳到火车上，同他坐在小汽车上相比，他在火车上所测的光速有无变化？ 无忧仙人的答案是：一、c，二、c+v，三、有变化。 为什么呢？这是因为，（一）是相对性原理的适用范围，因为火车拖动光源与观察者A如同ECI（或地球）拖动地面上静止的光源与静止的观察者，所以（一）是在火车上对ECI内实验的简单重复，但是（二）中的光源与观察者却并非如此，它们是分别、独立运动的，不能被视为地面上静止的光源与静止的观察者这个实验条件的简单重复。所以我们不能应用相对性原理而应该应用以ECI为背景媒介的GPS测距方程，因为我们知道这个方程恰恰就是在光源（卫星信号发射源）与观察者（GPS信号接收器）分别、独立运动的情况下获得的，所以基于GPS测距方程的运算将给出c+v的光速结果。于是自然也有（三）中答案。 我们强调一下，在以上的例子中，观察者B在跳到火车上的前后，是始终保持相对于光源的大致静止状态的，但是他却会测得完全不同的光速，相信对多数人来说，这是一个让人吃惊的结果。为此无忧仙人曾与多人争论：先是与Physics Essays杂志选派的两个评审人，后又与美国的王汝勇教授。相信还有不少人对此结果也有质疑，但是有一点非常清楚，那就是这个结果中不包含任何逻辑或相容性问题。一个结果反直觉不等于它就是错的，否则，八九十年前很难会有量子力学的诞生。所以，解决以上争执的最好办法就是进行实验验证。 当然，理解上述结果的另一方法便是拿它与经典力学的相对性原理进行比较，为此我们把前述例子中的光源改为声源，观察者A、B也相应改为闻听者A、B。我们有直接证据证明，A、B所测的声速是不同的（注：我们考虑的是封闭的旅客列车），前者测得的声速为声速常数u，而后者测得的声速为u+v。这个例子说明，要正确理解经典力学的相对性原理，就不能只看物体之间的相对运动而忽略它们之间的其它物理关联方式。这当然不能证明我们以上基于光学的相对性原理所做的预测一定是正确的，但是在找到相反的理论或实验证据之前，我们又有何种理由怀疑或否定它呢？ 以上便是无忧仙人所感受到的对相对性原理传统的认识误区之三。 无忧仙人说明：王汝勇教授几周前声言从未与无忧仙人探讨光子的“超知悉”问题，但不知为何王教授如此健忘，不正是由于无忧仙人在上述例子中坚持光子可能能够探测光源与观察者之间的物理关联方式的不同，王教授才特意设置火车车厢（或小汽车）之间的不同连结方式，来质疑无忧仙人的结果吗？稍后无忧仙人将专门回应一下王教授。 下一个贴子，说说相对性原理：（四）深入探讨相对性原理各种表述的相互等价性。 ~无忧仙人 |
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[15楼]：周老先生，这么多天了，嘴巴还痛不痛？ 真不好意思，让您自己掌嘴，都已经忘记早该向您问侯一下啦，寄望于他人在给自己掌嘴时能尽可能轻点。 ※※※※※※ 牛 东 |
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说说相对性原理：：（五）相对性原理与光速常数假设
在分别澄清了光速常数假设与相对性原理之后，我们便可以深入探讨二者之间的关系了；而在所有可能的关系之中，我们有理由相信，二者能否共存是它们之间最重要的关系。但是遗憾的是，我们到目前为止的分析甚至显示它们不能单独成立，又如何谈共存的事？所以，如果光速常数假设按照光速既独立于光源又独立于观察者来理解，相对性原理按照包含了观察者-光源完全对称性来理解，那么二者无一能单独成立，因而自然也就没有共存的问题。 但是另一方面我们也看到，在一个具体的能够胜任运载或交通工具角色的惯性系如ECI内，光速虽然不能独立于观察者运动，但却是能够独立于光源运动的，为了方便起见，我们把这个事实称作狭义光速常数原理，或者更准确地，称作光速相对于光源运动的独立性。而另一方面，如果我们排除了观察者-光源完全对称性，并将惯性参照系重新定义为可以同时携带观察者与光源的运载或交通工具，同时将相对性原理理解为在不同惯性系内同一实验的重复将会预期相同的实验结果，那么我们前面已经知道在这个理解下的相对性原理其实理论上是可以成立的。这样，重新解释后的相对性原理便与狭义光速常数原理有了共存与否的问题了。我们的回答是，是的，它们能够共存，但不是通过狭义相对论的长度收缩与时间膨胀效应，而是通过量子力学的非局部原理。事实上，我们前面已经说明，长度收缩与时间膨胀等相对论效应是导致自相矛盾的，因而它们不仅不能调和重新解释后的相对性原理与狭义光速常数原理之间的表面“矛盾”，而且它们自身的存在都是不可能的。 那么重新界定后的相对性原理与狭义光速常数原理是如何共存的呢？我们的回答是，通过光信号的分别传播机制，即光信号在传向不同的惯性参照系时是分别、独立地传播的，只是这个分别、独立传播机制在现代量子力学中有一个时髦的名字，它叫现实世界的非局部特征；不仅如此，我们前面的分析还表明，光信号传播的非局部特征还是与经典力学的惯性思想是一脉相承的且结论一致的。 下面就让我们以具体的例子来说明新的相对性原理如何与光速相对于光源运动的独立性也就是狭义光速常数原理共存。其实我们之前已经考察了这样的例子（见“说说相对性原理：（四）深入探讨相对性原理各种表述的相互等价性”），现在我们只需把它再重新温习一下。 “假定R是一个惯性参照系，由于R同时是一个运载或交通工具，我们可以在R内考虑一列相对于R以速度v做匀速直线运动的密闭但透明的火车。进一步假定有一个光源固定于火车头部，而火车尾部及其附近有两个观察者以与火车相同的速度v随火车运动，其中观察者A坐在火车之内，而观察者B奔跑在与A临近的地面（即R的表面）。由于根据命题（b），当探测手段限制于一个惯性系内部时匀速运动不会产生可以探测的物理效应，所以当一个实验在火车上操作时会产生与在地面上以静止的光源与静止的观察者为条件操作时完全一样的结果，所以观察者A将测得光速c。但是另一方面，由于光源与观察者B相对于R在分别、独立地运动着，而光速作为以R为背景的真空媒介的特性独立于光源运动但依赖于观察者运动，所以观察者B将测得光速c+v。” 我们注意到，在上述例子中我们同时应用了光速相对于光源运动的独立性与重新解释后的相对性原理，但是我们特别强调了二者不同的实验条件：光源与观察者A由火车关联为一体，而光源与观察者B却分别、独立地相对于R做匀速直线运动。既然实验条件不同，得出不同的实验结果也就是再自然不过的事情了。但是如前所说，这只是一个理论推导或预测，同时我们还知道，新的以太理论或光介子理论将预测与此不同的结果。事实上，如果以太或光介子只能由重力场而非火车等普通交通工具拖曳，那么在上述例子中这些理论预测观察者A、B将测得同一个光速数值c+v。但是如前所说，我们最好还是把这个争论留给实际实验数据来解决。 至此，我们清楚地看到，如果光速常数（指光的真空媒介速度或光速相对于光源运动的独立性）确实是在相互之间做匀速直线运动的两个惯性参照系内同时成立的，那么我们首先得要求两个惯性系都是同时携带光源与观察者的运载或交通工具，同时我们还得要求其中一个惯性系内的光学实验是另外一个惯性系内实验的简单重复，换句话，为了确保光速常数在两个惯性系同时正确，我们在这两个参照系内不仅要使用不同的观察者，而且要使用不同的光源与光信号，而两个实验彼此相同的是除了匀速直线运动速度之外的实验条件，比如观察者与光源都固定于它们所在的参照系，或者相对于它们各自的参照系做相同的匀速直线运动，等等。但是我们知道，在狭义相对论有关结果的推导中是一直使用相同的光源与相同的光信号的，这实际上是默认了光子是像宏观物体一样的实物粒子，从而不同观察者可以分析同一个被观察对象，而我们有理由认为，这恰恰是狭义相对论出问题的根源。 但是有趣的是，来自于同一光源的光子并非在任何情况下都不可能相对于不同惯性系内的观察者保持同一个光速常数c，事实上，如果我们假定前述例子中的观察者B不是随火车奔跑，而是站立于地面，那么我们很容得出，此时观察者B将测得光速数值c，这同火车上的观察者A所测的光速完全一样，尽管二者相对于光源的速度完全不同。但是正如我们前面看到的，尽管观察者A、B所测的光速相同，但其实是通过不同的机制实现的，前者是相对性原理的内容，而后者是光速独立于光源运动的内容，但是最重要的，A、B其实测的是来自于同一光源的不同光子，这就是我们前面所说的光子分别、独立的传播机制，而狭义相对论却完全忽略了这一点。 下一个贴子，说说相对性原理：（六）相对性原理与相对论时空效应。 ~无忧仙人 |
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说说相对性原理：（六）相对性原理与相对论时空效应
如前所述，相对性原理的成立意味着在同一惯性系内匀速直线运动的不可探测性，但是前提是所用的探测手段要完全限制于该惯性系之内。但是这个条件对单纯的运动光源或单纯的运动观察者来说显然是无法实现的，这就是我们为何将惯性系定义为能够同时携带光源与观察者的运载或交通工具的原因。前面我们还谈到，对于像飞船或旅客列车这样的封闭系统来说，探测手段完全限制于它们的内部容易理解，那么对于像ECI或SCI这样的开放系统来说，这个理解就不够了，所以这里我们以ECI为例进行说明。事实上，为了满足前述探测手段完全限制于ECI的条件，我们只须要求光源与观察者都源自于ECI，它们可以固定于其上，也可以在其表面做匀速直线运动，也可以围绕着ECI飞行，而目前所有的实验证据都表明，此时观察者所测的光速是不受地球公转运动影响的。但是还没有证据显示，当光源与观察者均源自于月球或其它行星而来绕行地球时结果也是这样。不过我们倒是有确凿证据显示，当光源与观察者其中一个固定于地球而另一个固定于月球或其它行星上时，这些星球的公转轨道对所测的光速能够产生可以预期的影响。所以，我们的结论是，当探测手段完全限制于某个惯性参照系内时，该惯性系的匀速直线运动是不可探测的；但是当探测手段在该惯性系与别的惯性系之间时，往往能够探测出二者之间的相对运动，有趣的是，这好像是大自然保持自己秩序的独特方式。 这样，如果我们是相信相对性原理的正确性的，那么我们自然就得相信在任一个惯性系内匀速直线运动的不可探测性；但是另一方面，我们又常常听说运动的时钟会放缓、运动的直尺会收缩的说法，这也就是通常所说的相对论时空效应。那么一个自然的问题便是，它们二者有矛盾吗？ 为了回答这个问题，我们就必须搞清相对论时空效应产生的具体物理背景：如果时空效应是在一个参照系内发生或被探测的的，那么它便与相对性原理直接矛盾；但是，如果这种效应发生于不同的参照系之间，那么二者之间就没有任何矛盾。下面我们就来分析几个例子。 首先是拉莫-洛伦兹-菲茨格尔德（J. Lamor, H. Lorentz, G. Fitzgerald）长度收缩。由于这种收缩是为了解释为何地球相对于假设中的以太运动时没有可以探测的光学效应，因而它的发生与探测也必然是在地球内部的，所以，如果这种长度效应真的存在，那么它一定是与相对性原理直接矛盾的。但是具有讽刺意味的是，提出这种长度效应的目的却是为了解释另一个并不存在的效应，即地球相对于假设中的以太的运动对地球上的光速所造成的影响，换句话，为了解释一个不可探测性，竟然引进了理论上可以探测的双重效果。同样滑稽的是，狭义相对论在否定了其中的一种效应即地球相对于以太的运动之后，却堂而皇之地保留另外一个效应即长度收缩。 那么长度收缩可以离开绝对静止的以太的存在而单独成立吗？我们相信，丝毫没有这种可能。 首先，由于这个长度效应是在同一个惯性系内发生的或者是同一个惯性系在运动前后的自我比较，因此它与相对性原理的运动不可探测的结论直接相矛盾。 其次，这个效应与现代科学众多分支对空间所做的均匀性与各项同性假设直接矛盾，原因就在于这个效应作为运动的后果只是在该惯性系运动的方向上发生的，而在与运动垂直的方向上则无任何效应，这就直接破坏了空间的各项同性。 最后，这个效应不仅没有得到实验验证，而且为某些实验所直接证伪。参见C. W. Sherwin的有关实验与D. J. Larson的文章（http://www.volta.alessandria.it/episteme/ep6/ep6-lars1.htm）。 也许是意识到相对论效应作为真实的物理变化直接与相对性原理相矛盾，同时也包含自相矛盾，西方有关狭义相对论的教科书近来已经开始强调相对论时空效应不是一个惯性系内真实的物理变化，而是在不同惯性系的观察者之间由相对运动引起的表观效应（apparent effect）。但是即使如此，相对论效应的说法仍是极具误导性的，下面以GPS时钟效应为例进行说明。 读者可能已经注意到，有些关于GSP的文章谈到围绕地球飞行的GPS卫星所携带的时钟会因为它相对于地面的运动速度而变慢，而另一方面，该时钟又会因为自身所处的高于地面的重力势而加快，于是这些文章断言，GPS证实了狭义与广义相对论。但是，在稍作思考和研究之后我们就会发现，以上说法不仅是错误的，而且是误导人的，这是因为： 首先，GPS时钟因速度而变慢的效应不是由于匀速相对运动而是由于圆周或椭圆加速运动，这两种情况是有区别的，并非没有区别。其区别在于，根据狭义相对论，做匀速直线相对运动的两个参照系因为没有优先次第而无法明确确定究竟哪个参照系内的时钟变慢，但是如果它们之间在做像GPS时钟围绕地球飞行那样的运动，则我们可以轻易确定，是做圆周或椭圆运动的参照系内的时钟相对于处于圆心的参照系的时钟变慢。 其次，以上所说的因运动速度而引起的时钟效应是一个二阶效应即正比于vv/cc，所以它又叫二阶多普勒效应或横向多普勒效应。这个名字提醒我们，二阶多普勒效应实际上有着与经典（或一阶）多普勒效应完全类似的性质；既然一阶多普勒效应所反映的只是因相对运动所引起的光信号频率的简单变化，它没有也不该理解为时钟的变慢效应，那为何二阶效应就成了时钟变慢的标志了呢？ 再次，如果我们当前的理论或解释是正确的，那么GPS时钟由于重力势的增加而产生的加快效应也是一种表观效应而非真实的物理变化，这是因为来自于卫星上时钟的光子在飞向地球的过程中之所以频率增加乃是由于光子在下降的过程中受重力的作用获得了额外能量，故表现为其频率的增加。换句话，这种频率变化可以由经典力学而非广义相对论很好地解释（我们将在别处详细说明，广义相对论是对经典力学的扭曲而非推广）。 最后，GPS时钟没有也不可能改变牛顿力学的绝对同时性，因而任何效应也只能是计时标准的变化而无法也不可能视作时间变化的本身。这个结果同相对论空间效应即长度收缩的不存在是完全一致的。 简言之，所谓相对论时空效应是科学史上最大的谎言与误导，因为它是牛顿力学的应用范畴，而非相对论的应用范畴；它不仅与相对性原理相矛盾，而且包含着自相矛盾。 下一个贴子，说说相对性原理：（七）相对性原理与超光速的可能性、现实性。 ~无忧仙人 |
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对【54楼】说： 回周宪先生： 那周先生明白了无忧仙人所说的后半句“但是前提是所用的探测手段要完全限制于该惯性系之内”的意思了吗？ ~无忧仙人 |
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对【58楼】说： 要是大家都像这位网友这么犀利而清醒，我们也不用天天在这煞费苦心地批评相对论了，对吧？但是恐怕民众的觉悟之路还很漫长，不是吗？ ~无忧仙人 |