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爱因斯坦错了
--初读《物理学的进化》* 杨思基 一、 （摘录） ３、 场，相对论（３） 以太与运动 “……我们再回头研究运动的房间和两个观察者（一个在房内，一 个在房外）。外面的观察者选定用以太海定名的标准坐标系，这 是一个与众不同的坐标系，在这个坐标系中光速永远具有同样的 标准数值。在以太海中所有的光源不管是静止的还是运动的，它 传播出来的光的速度总是一样的。房间和房内的观察者都是穿过 以太而运动。设想在房间中央突然发出光，随即熄灭，此外，设 想房间的墙是透明的，因而内外两个观察者都能够测量光速。假 如我们问这两个观察者，他们想到什么样的结果，他们的答复大 概会是这样的： 外面的观察者：我的坐标系是以太海，在我的坐标系中光速 总是一个标准值。我不必理会光源或其他物体是否在运动，因为 它们决不会把以太海带走。我的坐标系跟其他所有的坐标系不 同，在这个坐标系中不管光束或光源运动的方向如何，光速必须 是一个标准值。 里面的观察者：我的房间是穿过以太海而运动的，房间的一 扇墙在离开光，而另一扇墙在向光靠拢。假使房间相对于以太海 按光速而运动，那么从房间中央辐射出去的光永远到达不了离开 它运动的那扇墙。假如房间运动的速度较光速为小，那么从房间 中央辐射出去的光波到达这一扇墙比到达另一扇墙会早些。它到 达朝光波运动的墙，会在到达离开光波运动的墙之前。因此虽则 光源是严密地关联于我的坐标系，但各个方向上的光速却不会一 样。在相对于以太海运动的方向上，它比较小，因为墙在离开， 在相反的方向上，它比较大，因为墙迎着光波运动，所以接触光 波更早些。 因此，只有在以太海特定的一个坐标系中各个方向上的光速 是相等的。在其他对以太海运动的坐标系中，光速则与我们进行 测量的方向有关。……” （书评） 我的看法：“里面的观察者：…… 从房间中央辐射出去的光波 到达这一扇墙比到达另一扇墙会早些，”是什么造成的呢？啊， 是“因为墙在离开”或“迎着”光波，那又怎样了呢？结果“各 个方向上的光速却不会一样。”最后爱因斯坦先生断言：“在其 他对以太海运动的坐标系中，光速则与我们进行测量的方向有 关。”因此他以为抓住了以太海的毛病，就把它枪毙了--但他的 判决是多么不能令人信服啊。 那咱们就来重新审理：爱因斯坦先生自己说：原因是“墙在 离开”或“迎着”光波，这个光波是怎么回事呢？我们可以断定 爱因斯坦先生不是指光源，因为我们已经设定好了：光源与四周 墙的距离不变，那么爱因斯坦先生指的只能是光源已发出的光波。 光波一经发出就会怎么样了呢--原地扩散！且光速不变。这时 “墙在离开”或“迎着”这光波，造成了分别与光波的距离不等， 结果造成了接触光波的时间不同。总之，我们看不到是什么影响 了光速，也看不到以太有什么错。 爱因斯坦先生列举的结果和原因之间没有必然的联系。因此 我要求：推翻原判。 二、 （摘录） ３、 场，相对论（４） 时间，距离，相对论 “ 我们的新假设是： １．在所有的相互作匀速直线运动的坐标系中，光在真空中 的速度都是相同的。 ２．在所有的相互作匀速直线运动的坐标系中，自然定律都 是相同的。 相对论就是以这两个假设开端的。从现在开始我们不再运用 经典转换了，因为我们知道它和这两个假设相矛盾。 在这里，跟科学工作中常常所做的一样，需要把自己根深蒂 固的、常常未经评判便加以接受的偏见除掉。因为我们已经知 道。如果把上节中的第一点和第二点加以改变，就会导致跟实验 发生矛盾，所以我们必须有勇气坚定地承认它们是正确的，而攻 击那可能攻得下的弱点，即位置与速度从一个坐标系转换到另一 个坐标系中的方法。我们的意图是从第一点和第二点推出结论， 研究一下这两个假设跟经典转换相矛盾的地方在哪里，是怎样矛 盾的，并找出所得结果的物理意义来。 我们再来利用房内房外有两个观察者的运动着的房间的例 子。假设一个光的信号由房间的中央发射出去，我们再问这两个 人，他们想观察什么，这时候他们只承认上面的两个原理，完全 丢掉以前说过的关于光穿过介质而传播的论据。我们把他们的答 复引下来： 里面的观察者：从房间中央发出的光信号会同时到达房间的 各面墙上，因为四面墙与光源的距离相等，而光在各方向上的速 度又是相等的。 外面的观察者：在我的坐标系中，光的速度与随着房间运动 的观察者的坐标系中所看到的完全一样。在我的坐标系中光源运 动与否毫无关系，因为光源的运动并不影响光速。我所看到的只 是光信号同样以标准速率向各个方向行进。一扇墙要奔离光信 号，而另一扇墙要接近光信号。因此信号到达那奔离的墙，比较 到达那接近的墙要稍微迟一些。假使房子的速度比起光速来是小 得很的，那么，虽然信号到达两扇墙的时间之差也会小得很，但 信号决不会完全同时到达与运动方向相垂直的两扇相对的墙。” （书评） 我的看法：现在我们抛弃了以太概念，来专心致志地考察作为电 磁波的光在发射后的行为。 1、 先看看这两句：“外面的观察者……一扇墙要奔离光信号， 而另一扇墙要接近光信号。”这里“信号”是指什么呢？不是指 光源，“因为四面墙与光源的距离相等”，只能是光源曾经 发过的那团光，这团光一经发出之后，就膨胀扩散起来，但它的 中心从没移动过，即不会因光源的移动或别的原因而移动，只有 在这种情况下，“因此信号到达那奔离的墙，比较到达那接近的 墙要稍微迟一些。”而且在这种情况下，“里面的观察者”和 “外面的观察者”观察的结果都会一样，因为不管观察者在哪， 都无法改变“一扇墙要奔离光信号，而另一扇墙要接近光信号。” 2、因此“里面的观察者：从房间中央发出的光信号会同时到达 房间的各面墙上，因为四面墙与光源的距离相等，而光在各方向 上的速度又是相等的。”的结论是错的。 爱因斯坦先生在房内房外的观察的叙述上还故意分别强调：1）里 面的观察：四面墙与光源的距离相等；2）外面的观察：一扇墙要 奔离光信号，而另一扇墙要接近光信号。而实际上不管你在哪里 观察，都是：四面墙与光源的距离相等，且一扇墙要奔离光信号， 而另一扇墙要接近光信号。缺一不可。 3、既然光一经发出之后，就膨胀扩散起来，而它的中心从没移动 过，那么我们就为在空中漂浮的星球找到了绝妙的参照系，那就 是：空中的光。也就是爱因斯坦先生所说的“一扇墙要奔离”同时 “另一扇墙要接近”的“光信号”。 4.爱因斯坦先生自己已经掌握了已发出的光的情况，揭示了事物 的真相，但和他在有关以太的论述一样，他却去寻求另外的结论， 犯了“ 根深蒂固的、常常未经评判便加以接受的偏见。” e-码：yosikii@china.com 2001年05 月18日 *《The Evolution of Physics》 A. Einstein, L. Infeld Cambridge University Press, 1938 爱因斯坦&英费尔德：《物理学的进化》 周肇威译 湖南教育出版社1999年 |