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光速不变原理否定洛伦兹变换 原创作者 马天平（地址 新郑市） (2014-06-05) 【摘要】根据一个简单的光信号，使用洛伦兹变换得到P点的初始位置x1'和光到达P点的时间t1'，计算光相对P点的相对速度，得到超光速，使洛伦兹变换与光速不变原理矛盾。然后分析这个超光速是否符合相对论速度合成，结果却使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹速度变换违反光速不变原理，使狭义相对论不成立。 【关键词】速度合成、洛伦兹变换、光速不变原理、狭义相对论 如图1所示，假设P点静止在惯性系S的x1位置，x1=c×1秒，运动惯性系S'向着S系x轴正向运动，速度为v=0.1c，x轴和x'轴始终重合，在时刻t=t'=0的时候，两个坐标原点重合，从原点O发出一次闪光。 那么，在运动惯性系S'中，光速不变原理成立吗？
分析： 一、 在S系中，P点静止，光速是c，闪光到达P点的时间为 t1= x1/c = （c×1秒）/c = 1 ...（1）
根据洛伦兹变换，在时刻t=t'=0的时候，P点在S'系中的坐标为 x1'=γx1 ...（2） 其中的γ是相对论因子。
把x1=c×1秒代入（2）式，得到 x1'=γx1 = γc×1 ...（3） （本文中省略了计算结果中的量纲。）
根据（1）式、根据x1=c×1秒，根据洛伦兹变换，在S'系中，闪光到达P点的时间t1'为 t1'= (t1- v x1/cc ) γ =（1 - 0.1c×c×1/cc ) γ =0.9γ ...（4） 或者t1'= (t1- v x1/cc ) γ =0.9γ ...（4）
所以，在时刻t=t'=0的时候，在S'系中， 从O'发出的光相对于P点的初始距离是x1'， 从O'发出的光相对于P点的路程是x1'， 从时刻t=t'=0开始，光到达P点的时间是t1'。 因此，在S'系中，光相对于P点的速度c'为 c' = x1'/ t1' ...（5）
把（3）式（4）式代入（5）式，得到 c' = x1'/ t1'=γc×1 /0.9γ = 10 c /9 ...（6） （6）式的结果，显然违反光速不变原理。 （6）式表示的，是在S'系中检测的光相对于P点的传播速度。
因此，根据洛伦兹变换得到的参数，来推导得到的光相对于P点的相对速度大于光速c，违反光速不变原理，就说明洛伦兹变换的基础是光速可变、就说明洛伦兹变换违反光速不变原理。 所以，洛伦兹变换违反光速不变原理，使洛伦兹变换与光速不变原理矛盾，使狭义相对论不成立。
二、 或许有人坚持认为，由于点P在S'系中具有速度-v，因此速度10 c /9是P点与光的相对速度、是速度差，不违反相对论。 那么，把速度10 c /9 运用于相对论速度变换的时候，洛伦兹变换与光速不变原理是否产生矛盾？
以点P建立惯性系S"，假设在S'系中，惯性系S"具有速度为v" = -v = -0.1c，光相对于S"系的相对速度是u"=c'=10 c /9 ， 那么，根据相对论，在S'系中观测，光信号相对于S'系的速度u是多少？
由于v" = -v = -0.1c，u"=c'=10 c /9 ， 因此，根据相对论速度变换 u = (u"+v ") / （1＋v"u" / cc） ＝ （10 c /9 -0.1c）/ （1 - 0.1c ×10 c /9 / cc） = （ 9.1c/9 ）/（1 - 1/9 ） =9×9.1c / 8 ...（7）
所以，在S'系中观测，光信号的速度u=9.1×9c / 8 、光信号相对于S'系的速度大于光速c 。 因此，相对速度10 c /9超过光速，使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹速度变换违反光速不变原理，使洛伦兹变换不成立、使狭义相对论不成立。 因此，（6）式使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹速度变换违反光速不变原理，使洛伦兹变换不成立、使狭义相对论不成立。
三、
有人（或者教材中）认为相对速度c+v、c-v，不违反光速不变，真的如此吗？
3-1、 假设运动惯性系K'速度为v，光相对于运动惯性系的速度u'=c+v，那么，在静止惯性系K中的光速符合光速不变原理吗？
根据相对论速度变换，在静止惯性系中的光速为 u = (u'+v ) / （1＋vu' / cc） = (c+v+v)/ 〔1+ v(c+v)〕/ cc〕 ...（8） 所以，在静止惯性系中的光速不等于c，违反光速不变原理。
根据（8）式，证明相对速度c+v使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使狭义相对论不成立。
3-2、 或者，假设运动惯性系K'速度为u，光相对于运动惯性系的速度v'=c+v，那么在静止惯性系K中的光速符合相对论吗？ 根据相对论速度变换，在静止惯性系中的光速为 v = (u+v') / （1＋uv' / cc） = (u+c+v)/ 〔1+ (c+v)u〕/ cc〕 ...（9） 所以，在静止惯性系K中的光速为不等于c，违反光速不变原理。
根据（9）式，证明相对速度c+v使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使狭义相对论不成立。
所以，如果认为第三者观测的相对速度c+v可以大于光速c、如果认为光的相对速度是c+v或c-v，那么，就会使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使狭义相对论不成立。
3-3、 根据（8）式（9）式，相对论教材中使用c+v或者c-v，就会使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使狭义相对论不成立。
比如，爱因斯坦在《论动体的电动力学》中认为 " tB - tA = rAB / (c- v) 和 t'A - tB = rAB / (c+ v) 此处rAB表示运动着的杆的长度--在静系中量得的。 " 比如，爱因斯坦在《论动体的电动力学》中认为"但在静系中量度，这道光线以速度V-v相对于 k 的原点运动着，因此得到："。
所以，根据笔者分析得到的（8）式（9）式，证明爱因斯坦已经使光的相对速度c+ v、c- v、V-v ，使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理。 因此说明了爱因斯坦不能合理的推导同时的相对性、不能合理的推导洛伦兹变换，使爱因斯坦的《论动体的电动力学》成为无效论证、使洛伦兹变换不成立、使相对论不能成立。
3-4、 比如，参考【教材】狭义相对论 -- 蔡伯濂_学术教材吧_百度贴吧，http://tieba.baidu.com/p/492970481?see_lz=1&pn=3> 如图2、引用教材c+v 。
教材中认为c+v不违反光速不变原理。 但是，根据笔者分析得到的（8）式（9）式，证明了c+v使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理。 所以，根据笔者分析得到的（8）式（9）式，证明了该教材中推导阐释同时的相对性存在错误，因此证明同时的相对性违反光速不变原理。
结论： 洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使洛伦兹变换不成立、使狭义相对论不成立。 c+v或者c-v，使相对论速度合成违反光速不变原理、使洛伦兹变换违反光速不变原理、使狭义相对论自相矛盾、使洛伦兹变换不成立、使狭义相对论不成立。 |
