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五、GPS中的相对论时钟效应究竟是怎么一回事？（上，III）

那么为了实现Mossbauer效应，伽马光子的发射源与吸收器之间的相对速度保持多大才算合适呢？对于商用Mossbauer光谱仪，Seidel给出的数值是0.05 mm/s到15mm/s之间（【Seidel】）；而Hay等人在实验所实测的整体响应宽度所对应的速度最大则达到0.38 mm/s（【HSGE60】）。事实上，如果Mossbauer响应吸收（resonance absorption）所需的能量差额△E是由一阶多普勒效应v/c来提供的，那么我们自然有△E/E=v/c（【Seidel】），于是为了满足4.7*10^-9 eV的谱线宽度，我们只需v=(△E/E)*c=(4.7*10^-9/14.4*10³)*299792458000=0.098 mm/s，即不到0.1 mm/s的发射源与吸收器之间的相对速度已经足以覆盖Mossbauer响应吸收效应中的谱线宽度，这一点相信对我们讨论相关实验数据以及结论的可靠程度很有价值。

一旦Mossbauer效应的理论背景清楚了，那么接下来再让我们看一看有关实验结果的细节。

Hay等人宣称他们的实验证实了相对论的时间膨胀效应（【HSGE60】），但是他们在文章中并没有明确指出，或者推导出，固定在转盘边缘的吸收器的转动是如何使被接收的伽马光子的频率改变的--是减少（即红移）还是增加（即蓝移）。粗看起来这一问题并不重要，因为不管是光子的频率减少还是增加所导致的结果都是核响应吸收无法准确发生，从而二者将产生同一性质的实验结果，即吸收器外的计数器所记录的伽马光子的增多；但是细细推敲起来，这一判断并不正确，因为狭义相对论所说的转动条件下的时间膨胀只能对应红移或蓝移效应中的一种，而不是二者均可。那么是否所有的实验者对此问题都有一个清楚的认识呢？不是的，事实上，在同为发射源在转盘中心而吸收器在转盘边缘的条件下，有的实验者推导出（或应用）了蓝移的结论（【CIK65】），而另外的实验者则导出了红移的结论（【Kündig63】），所以，我们有理由相信，某些实验者是在不完全清楚要证实的准确结果究竟是什么的情况下开始他们的验证过程的，这虽然是一种极不正常的科学现象，但是在爱因斯坦被神化的那个年代，这种事情的出现也许可以理解。

Hay等人的实验的另一个严重问题是完全忽略了温度对Mossbauer效应的影响，但是不难想见，高速旋转下的转盘不仅存在问题明显升高的问题，而且可能存在从发射源之吸收器的温度梯度问题，而Mossbauer效应对温度的敏感性是不言而喻的（【Seidel】），因而Hay等人的疏忽无疑是一个严重的错误。

Hay等人倒是提到了转盘的震动以及吸收器所受的压力作为Mossbauer效应中的两个潜在因素，但是得出的结论却是它们的影响都可以忽略；然而后来的研究者却指出（【KYMR11】，【F&N12】），Hay等人的做法是没有道理的，因为震动明显会使响应吸收现象的谱线加宽。

相比之下，Kündig的实验工作（【Kündig63】）要做的细致得多，他不仅提到了温度、压力以及震动因素，而且考虑了谱线加宽效应；然而遗憾的是，根据Kholmetskii等人（【KYMR11】）以及Friedman（【F&N12】）等人研究结果，Kündig对谱线宽数据的处理以及文章的总体结论都是有严重问题的。类似的，Champeney等人（【CIK65】）的实验也存在严重问题（【KYMR11】）。

Kholmetskii等人的最终结论是：对于转动中的Mossbauer效应的△ν/ν=-½(v_a²-v_s²)/c²

（即方程（5e））来说，本来预期值为k=½的系数却在Kündig的实验中取值为k = 0.596 ± 0.006，在Champeney等人的实验取值为k = 0.61±0.02，而在Kholmetskii等人自己的实验中取值却高达k = 0.66±0.03；而作者同时断言实验误差无法解释以上的实验值与根据相对论所得的预测值之间的偏差。

。

下一贴：五、GPS中的钟慢效应究竟是怎么一回事？（上，IV）

参考文献：

【HSGE60】Hay HJ, Schiffer JP, Granshaw TE, Egelstaff PA (1960). Measurement

of the red shift in an accelerated system using the Mössbauer effect in Fe⁵⁷. Phys. Rev. Lett., 4: 165-166.

【CIK65】Champeney DC, Isaak GR, Khan AM (1965). A time dilation experiment

based on the Mössbauer effect. Proc. Phys. Soc., 85: 583-593.

【Kündig63】Kündig W (1963). Measurement of the transverse Doppler effect in an

accelerated system. Phys. Rev., 129: 2371-2375.

【F&N12】Yaakov Friedman, Israel Nowik，Testing Einstein's time dilation under acceleration using Mössbauer spectroscopy，arXiv:1206.3107：http://arxiv.org/pdf/1206.3107v1.pdf （2012年11月15日引用）

【KYMR11】Alexander L. Kholmetskii, Tolga Yarman, Oleg V. Missevitch and Boris I. Rogozev，Mössbauer experiments in a rotating system on the time dilation effect，International Journal of the Physical Sciences Vol. 6(1), pp. 84-92, 4 January, 2011；http://www.academicjournals.org/ijps/PDF/pdf2011/4Jan/Kholmetskii%20et%20al.pdf>

【Seidel】Carl W. Seidel，Mossbauer Spectroscopy：Principle and Practice（Internal Report），Nuclear Science & Engineering Corporation，Pittsburgh, Pennsylvania 15236；http://web.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/11_4_CHICAGO_09-67_0308.pdf> （2012年11月15日引用）

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五、GPS中的相对论时钟效应究竟是怎么一回事？（上，III）

这样，如果Kholmetskii等人的再分析是正确的，那么几个最主要的操作于转盘上的Mossbauer响应吸收实验不仅没有证实相对论的时间膨胀公式，而且是证否了这个公式，因为大小分别为(0.596-0.5)/0.5=19.1%、(0.61-0.5)/0.5=22%以及(0.66-0.5)/0.5=32%甚至更大的但却无法解释的偏差足以成为这个公式不成立的证据。

但是还有一个与此相关的非常重要的实验结果不得不让我们得出与以上所说相同的结论，这就是Champeney等人所证实的、当伽马光子发射源与吸收器分置于转盘的一条直径的两端所得的零结果（【C&M61】）。由于在这一实验条件下，发射源与吸收器的相对速度是发射源位于转盘中心而吸收器位于转盘边缘这一情况下的两倍，但是时间膨胀（在实验误差内）却没有发生，因而Champeney等人的实验结果清楚地表明，同类其它实验所出现的所谓时间膨胀根本不是狭义相对论所要求的内容，因为显然不是任何相对运动都会产生所谓的时间膨胀的，而狭义相对论却要求如此。这个基本认识，再加上几个主要的Mossbauer响应吸收实验严重偏离狭义相对论预测值的事实，无疑彻底地否定了相对论的时间膨胀公式。

但是我们还有别的甚至更重要的理由须对当前的现象做更深入的观察与反思。

事实上，狭义相对论的时间膨胀根本就是科学史上的一场闹剧：既然所谓的光速常数本来就是子虚乌有的东西，那么作为其直接推论的时间膨胀与长度收缩又如何能够存在？更进一步，既然刚体的长度收缩作为一个动力学概念既不可能在经典力学找到理论根据，又从来没有实验根据（【Sherwin87】），即刚体的长度收缩不可能作为狭义相对论的推论而存在，那么时间膨胀又为何可以脱离长度收缩而单独存在？当然，一些相对论理论物理学家非常清楚自己理论的致命缺点，所以他们干脆否认狭义相对论中刚体的存在，但是问题是，除了"因为这样，所以这样"的无赖逻辑，他们能够说出刚体不存在的任何可信的理由吗？他们能够给出刚体不存在（即刚体真的会按照狭义相对论的要求随匀速直线运动速度的增加而缩短）的任何实验根据吗？不可能的（见以下段落）。

所以，即便是转盘上的Mossbauer效应实验真的有非零结果，但是因为这样的结果不可能存在一个正确的理论前提，所以任何非零结果也不可能是由狭义相对论的时间膨胀公式严格给出的，这样，我们也就理解了为何此处提及的所有Mossbauer效应实验，要么直接证否了相对论，要么严重偏离这个理论的预测值。

然而还有一个非常重要、非常关键的事实可以直接证明狭义相对论的时间膨胀是一个彻头彻尾的谬论，这就是不同种类的时钟显然在转动下不仅可以发生不同大小的反应，而且可以发生快、慢不同性质的反应，至于究竟发生哪种反应完全取决于该时钟的设计原理。比如，如果卫星上的原子钟在围绕地球的过程中会因为离心加速度而变慢的话，那么卫星上的水漏或单摆做成的时钟显然也会变慢，但是三种时钟变慢的物理机制并不相同，因而也没有理由认为它们变慢的幅度完全相同，那么为何一定要以原子钟的读数为标准呢？还有，如果读者用心，那么就不难发现，不仅存在在离心加速度下变慢的时钟，而且存在在离心加速度下加快的时钟，我们只要对此做一个巧妙设计即可（参见本节后的思考题）；这就有力地驳斥了运动的时钟会变慢的谬论。

其实，别说转盘上的Mossbauer效应不会按照相对论的预期准确发生，即使真的发生，也还有一个对这种效应如何正确解释的问题；正如多位作者所指出的那样，转盘上的Mossbauer效应又称为二阶多普勒效应，它与一阶多普勒效应一样同为相对运动所引起，可是在更大、更稳定的一阶多普勒效应都没有被视作时间膨胀的情况下把二阶多普勒效应当做时间膨胀，这不是一件很荒谬的事情吗？

最后，把转盘上的Mossbauer效应视作狭义相对论的解释范畴显然默认了这样一个理论前提，那就是位于转盘边缘围绕转盘中心转动的吸收器与同一地方瞬时速度大小与方向都相等但却相对于转盘中心做匀速直线运动的吸收器的钟慢效应是等价的，但是这一假设显然没有任何的理论与实验根据；事实上，Champeney等人的实验（【C&M61】）恰恰证否了这个前提。而另一方面，如果这一前提真的成立，那么转盘上的Mossbauer效应也因为等价于没有加速度的情况下的同类效应而不可能是广义相对论的解释范畴了。当然，使用广义相对论来解释转盘上的钟慢效应还有一个致命缺陷，那就是它不能应用于转盘半径大于c/ω地方（其中ω为转盘的角速度），或者等价地，转盘边缘上的线速度不能超过光速常数c（【L&L80】）；那么广义相对论能对此做出合理或有说服力的解释吗？作者深信，除了"因为这样，所以这样"的俗套，相对论不可能对此做出任何实质性的解释。

但是，正如我们别处所预料的那样，不管有多少种难以逾越的困难，对相对论物理学家都不会构成问题，因为他们的思维如此具有"创造性"、他们的能力如此"卓越"，以致世间那个叫困难的东西就从来不曾存在过--说他们比上帝能耐更大，恐怕都是小瞧了他们。

下一贴：五、GPS中的钟慢效应究竟是怎么一回事？（中）

参考文献：

【C&M61】Champeney DC, Moon PB (1961). Absence of Doppler shift for gamma

ray source and detection on same circular orbit. Proc. Phys. Soc., 77: 350-352.

【Sherwin87】C. W. Sherwin, "New experimental test of Lorentz's theory of relativity," Phys. Rev. A 35, 3650-3654 (1987).

【L&L80】L D Landau & E.M. Lifshitz，The Classical Theory of Fields，Volume 2，Butterworth-Heinemann; 4 edition (Jan 1 1980)，P. 274.

~无忧仙人

应王汝涌教授的要求贴出如下内容：

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应王汝涌教授要求贴出如下内容：

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 谨告诉＂GPS和相对论＂这一课题的作者们和读者们，在2000年到2002年公开发表的刊物上有以下几篇文章（均可从网页http://web.stcloudstate.edu/ruwang/下載）：



1. Ruyong Wang, "Re-examine the Two Principles of Special Relativity and the Sagnac Effect Using GPS' Range Measurement Equation"（用GPS测距方程重新考查狹义相对论的两个原理和 Sagnac效应）, Proceedings of IEEE 2000 Position Location and Navigation Symposium (IEEE Catalog Number: 00CH37062), March 13-16, 2000, 612-619.



2. Ruyong Wang, "Successful GPS Operations Contradict the Two Principles of Special Relativity and Imply a New Way for Inertial Navigation - Measuring Speed Directly"（GPS成功运行和狹义相对论的两个原理相矛盾並意味着惯性导航的新方法-直接测量速度）, Proceedings of the IAIN World Congress in association with the U.S. ION Annual Meeting, 26-28 June 2000, 90.



3. Ruyong Wang & Ronald Hatch, "Conducting a Crucial Experiment of the Constancy of the Speed of Light Using GPS - Comments on Ashby's ‘Relativity and the Global Positioning System'" （用GPS做光速不变原理的判决实验兼评Ashby的'相对论和GPS'）, Proc. ION 58th Annual Meeting, 495-505, June 2002, Albuquerque, NM.

註1. 文章3 的作者之一Ronald Hatch是著名的GPS专家，有多项GPS专利並曾任美国导航学会主席，也是美国著名的对相对论持不同意見者。



註2. 2007年国防工业出版社出版的由费保俊编著的＂相对论在现代导航中的应用＂一书中引用了上述文章1，並在前言中说：＂GPS的基本测量原理正是基于爱因斯坦的光速不变原理，即无论卫星相对于接收机的运动状态如何，由它发射的光波在真空中的传播速度恒为c。可以说，没有光速不变性也就没有GPS。尽管国外有人对这个问题提出异议，但我们看不出这些观点有什么道理，也没有得到学术界的认可。＂

费保俊先生这里提的国外有人大概指的就是本人。本人很荣幸是提出异议的人，也很同意他说的他们看不出这些观点有什么道理，但原因不是这些观点没有道理，而是他们水平太低而＂看不出＂这些观点的道理。



王汝涌

（由黃德民先生帮助登载）

应王汝涌教授的要求贴出如下内容：

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谨告诉＂GPS和相对论＂这一课题的作者们和读者们，在2000年到2002年公开发表的刊物上有以下几篇文章

1. Ruyong Wang,“Re-examine the Two Principles of Special Relativity and the Sagnac Effect Using GPS’ Range

Measurement Equation"（用GPS测距方程重新考查狹义相对论的两个原理和Sagnac效应）,Proceedings of IEEE

2. Ruyong Wang, "Successful GPS Operations Contradict the Two Principles of Special Relativity and Imply a New

Way for Inertial Navigation – Measuring Speed Directly"（GPS成功运行和狹义相对论的两个原理相矛盾並意味着

惯性导航的新方法–直接测量速度）, Proceedings of the IAIN World Congress in association with the U.S. ION

3. Ruyong Wang & Ronald Hatch, “Conducting a Crucial Experiment of the Constancy of the Speed of Light Using

GPS – Comments on Ashby’s ‘Relativity and the Global Positioning System’” （用GPS做光速不变原理的判决实验

註1.文章3的作者之一Ronald Hatch是著名的GPS专家，有多项GPS专利並曾任美国导航学会主席，也是美国

註2. 2007年国防工业出版社出版的由费保俊编著的＂相对论在现代导航中的应用＂一书中引用了上述文章1，

並在前言中说：＂GPS的基本测量原理正是基于爱因斯坦的光速不变原理，即无论卫星相对于接收机的运动状

态如何，由它发射的光波在真空中的传播速度恒为c。可以说，没有光速不变性也就没有GPS。尽管国外有人

费保俊先生这里提的国外有人大概指的就是本人。本人很荣幸是提出异议的人，也很同意他说的他们看不出这

谢谢德民转来的贴子，很不错，我此前发表的文章已经引用了这些结果。GPS与相对论的关系应该已经非常清楚，那就是GPS没有、也不可能用到相对论，但是总有人出于莫名其妙的原因，去做种种扭曲真相的事情，但是这种做法绝对不利于中国航天与太空探索事业赶超西方的努力。

~无忧仙人