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(2) 论“绝对时空”、“闵时空”、“物理时空”与“相对性假设”的关系
[楼主] 作者:叶建敏温州  发表时间:2014/10/16 19:08
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二、物体运动速度有上限的“物理时空”里必然存在一“特殊参考系”

 

2.1 “狭义相对性假设”、“伽利略变换”与“爱因斯坦变换”的数学关系

 

伽利略相对性假设狭义相对性假设、“绝对时空”、伽利略变换在数理上等价,“伽利略变换”是“爱因斯坦变换”在低速情况下的近似,在“爱因斯坦变换”中,我们以无穷大值代换光速C,就可以得到“伽利略变换”。

 

“爱因斯坦变换”FvC=1/1-vv/CC),当以无穷大值∞代换光速C,就有

 

“伽利略变换”Fv,∞)=1/1-vv/∞∞=1Rv,∞)= v/1-vv/∞∞= v,

 

所以,只要将“伽利略变换”Fv,∞)中的无限大速度值换成光速C就是“爱因斯坦变换”FvC);“伽利略变换”是“爱因斯坦变换”中的光速值趋向无穷大的形式、或“爱因斯坦变换”是“伽利略变换”中的光速值趋于C的形式。

 

因此,对运动速度上限要求不同的“爱因斯坦变换”与“伽利略变换”,或“爱因斯坦变换”与相对性假设不能在任一时空中同时成立,所以那种认为力学与电磁学中公式对“爱因斯坦变换”协变、相对性假设必然适用于它们的想法是错误的。

 

“绝对时空”与“相对时空”的本质区别在于物体运动速度值有无上限,无上限就是“绝对时空”、无特殊参考系,有上限就是“相对时空”、有特殊参考系;而不是其它人为规定或感觉,更不能在已经知道物体运动速度值有上限的物理前提下还坚持“绝对时空”、或像牛顿都已经证明“物体运动速度值的上限为无穷大”与“无特殊参考系”对应关系了还想着“绝对静止参考系”。

 

在牛顿(1643-1727)时代早已经证明了的“伽利略相对性假设”与“伽利略变换”等价、要求物体运动速度值的上限为无穷大、无特殊参考系的成果,到了爱因斯坦(1879-1955)时代就散失了,“伽利略相对性假设”变得与速度之间没关系了。

 

即使伽利略相对性假设狭义相对性假设变得与速度之间没关系了,“闵时空”中都不能出现狭义相对性假设与“爱因斯坦变换”这2“物理规律在所有惯性系里都有相同的形式”;要么只有一个对,要么2个与“闵时空”一起都错,“相对时空”还有另外一种除去狭义相对性假设而符合物理的表达式。

 

而实际是要求物体运动速度值的上限为无穷大的“狭义相对性假设”与要求速度有上限的“光速不变假设”矛盾的,所以,构建真正数学上自洽的“相对时空”是不需要“狭义相对性假设”的、“光速不变”数学式构建的“物理时空”就是真正数学上自洽并符合物理的“相对时空”。

 

2.2 物体运动速度值有上限的“相对时空”里必然存在一特殊参考系

 

要求物体运动速度值的上限为无穷大的就是“绝对时空”、就必然无特殊参考系,要求物体运动速度值有上限值的就是“相对时空”、就必然有特殊参考系;现在我们来重新证明在牛顿时代早已经得到的成果:“物体运动速度值的上限为无穷大”、“无特殊参考系”、“伽利略相对性假设”在本质上一一对应的等价关系。

 

在“绝对时空”里要求物体运动速度值的上限为无穷大、光电磁波对任何参考系的相对速度都是无穷大,“伽利略相对性假设”与“伽利略变换”适用任何参考系之间的速度变换,所以无特殊参考系。

 

因此,“物体运动速度值的上限为无穷大”决定了“无特殊参考系”的存在。若物体运动速度值有上限,“伽利略相对性假设”、“无特殊参考系”就必然不成立,就必然存在一特殊参考系;光电磁波速对这一特殊参考系有上限,其它参考系通过“某一变换”与该光电磁波依然保持同一相对速度。

 

宇宙处处在运动、处处光速有上限,所以,对于这个特殊参考系,物理上是没有要求它一定是绝对静止系;特殊参考系的存在反而是光速有上限的“相对时空”成立的明证。因此,一个要求物体运动速度值有上限、但无特殊参考系的时空是错误的;当物体运动速度值有上限值时,“相对性假设”、“无特殊参考系”就必然不成立,就必然存在一个特殊参考系。

 

“物体运动速度值的上限为无穷大”、“无特殊参考系”、“相对性假设”在本质上一一对应,所以“闵时空”不是“相对时空”的正确数学模型,“爱因斯坦变换”与“闵时空”在严格数学上都错误与矛盾的;闵时空”只是“绝对时空”与“相对时空”的矛盾体。

 

因此,“物体运动速度值的上限为无穷大”就决定了“无特殊参考系”;物体运动速度值有上限值时,就必然存在一特殊参考系,光电磁波速就是在这个特殊参考系中测量得到有上限值、其它参考系对其协变而保持相同的上限值。

 

即光电磁波对这个特殊参考系的绝对速度与相对速度值都为这个上限值;在数学上表示就是,

 

C-0 = C = R0CC=C-0/1-C0/CC= C/1 = C

 

而若在“相对时空”里物体运动速度值有上限、若无特殊参考系就会出现以下错误:

 

1. 在“相对时空”里物体运动速度值有上限、而若无特殊参考系,那么光电磁波速值就无法测量与定义、其它参考系也就无法通过参考系协变对其保持相同的上限值了;因此,就是这个错误,“相对论”才人为规定光电磁波不能做参考系。

 

因为一旦电磁波能做参考系,所有不同速度的物体与电磁波就会有不一样的相对速度,而“相对论”又人为规定所有运动物体与光电磁波的相对速度都为C;两者就矛盾了,所以就必然存在一特殊参考系,宇宙每一万有引力场区域都有一对应的特殊参考系。

 

2. 要求物体运动速度值有上限的“相对时空”里若无特殊参考系,那么光电磁波速值就无法测量与定义、一切参考系都是特殊参考系一样,光电磁波对任何参考系的绝对速度与相对速度值都为这个上限值。

 

这样就会产生同一方向上任意点AB之间相对速度Rv1v2C=0.9CBC之间相对速度Rv2v3C=0.9C的情况出现,那么就会有AC之间相对速度Rv1v3C)﹥C 的情况出现。

 

所以,不论“狭义相对性假设”与“伽利略相对性假设”有什么历史关系,不论它们与速度上限有无关系,只要它们要求无特殊参考系,必然在“相对时空”里错误、不符合物理实际;正确的、符合物理的时空模型是有并仅是物体运动速度值有上限、又有一特殊参考系的“相对时空”,而不是“闵时空”。

 

因此,错误的无特殊参考系的“闵时空”里的光电磁波不能做参考系,而有特殊参考系的“物理时空”里的光电磁波虽然不是特殊参考系,但无论从运动学还是动力学上都可以做参考系。

 

而建立在“狭义相对性假设”之上、同样要求物体运动速度值的上限为无穷大、无特殊参考系的“广义相对性假设”错误,“相对时空”里的“物理规律在所有参考系里都有相同的形式”必另有含一特殊参考系的表达式;即物理上有特殊参考系,“物理规律在所有参考系里都有相同的形式”照样成立。

 

所以,“光速不变”数学式构建的“物理时空”就是真正数学上自洽并符合物理的“相对时空”,它没有像“闵时空”那样在“相对性假设”上出错。

 

2.3从麦克斯韦方程组的发展历史看狭义相对性假设伽利略变换的等价关系

 

爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》中这样写道:“伽利略变换”是“爱因斯坦变换”在低速情况下的近似;在“爱因斯坦变换”中,我们以无穷大值代换光速C,就可以得到“伽利略变换”。

 

在“爱因斯坦变换”中以无穷大值代换光速C就可以得到“伽利略变换”,说明“绝对时空”里的“伽利略变换”要求物体运动速度值的上限为无穷大;当物体运动速度值有上限值C时,“伽利略变换”就演变为“闵时空”里的“爱因斯坦变换”了。

 

现在我们就从麦克斯韦方程组的发展历史看相对性假设伽利略变换要求物体运动速度值的上限为无穷大、无特殊参考系的本质。

 

1865年麦克斯韦方程组被提出时,方程组是假定运动速度值上限无穷大、并对伽利略变换协变,而不是对“爱因斯坦变换”协变的。那时,科学界已经不知道“物体运动速度值的上限为无穷大”与“无特殊参考系”一一对应的等价关系了,所以一边假定运动速度值上限无穷大、一边还说方程组有地面特殊参考系。这与牛顿一边相信运动速度值上限无穷大、一边还想着“绝对静止系”一样。

麦克斯韦方程组,采用CGS单位制,

高斯定律:  

高斯磁定律:  

法拉第电磁感应定律:  

安培定律(带入麦克斯韦方程组) 

 

后来,当得出C=1/√μ0ε0光被证明同样是电磁波、并有一速度值C时,方程组中把速度上限无穷大值就改为C,这样方程组就不再满足“伽利略相对性假设”与伽利略变换协变。那时,科学界说方程组不再满足“伽利略相对性假设”与伽利略变换协变、有地面特殊参考系(大质量天体地球的本征万有引力场系)。其实就是对有特殊参考系的“洛伦兹变换”协变,这时已经说对了的。

 

而后来进入爱因斯坦的“相对论”年代,科学界依然不知道“物体运动速度值的上限为无穷大”与“无特殊参考系”一一对应的等价关系,将大数学家牛顿已经知道的“伽利略相对性假设”要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、无特殊参考系的关系给忘记了,而认为“伽利略相对性假设”与“物体运动速度值的上限为无穷大”无关了。

 

一旦认为“伽利略相对性假设”与“物体运动速度值的上限为无穷大”无关,那么“伽利略相对性假设”不但适用经典力学、还适用所有物理领域了,那名字就变成“狭义相对性假设”了。而此时说“狭义相对性假设”适用于方程组、并方程组中的光电磁波速有一定值C,那自然就认为它对“爱因斯坦变换”协变了。

 

而实际却是当方程组中光电磁波速有一定值C时,它就与“相对性假设”数学矛盾而不再对“绝对时空”里的“相对性假设”与“闵时空”里的“爱因斯坦变换”协变,而对“物理时空”里的有特殊参考系的“洛伦兹变换”协变。

 

可见,他们不但不知道了“相对性假设”要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、无特殊参考系的一一对应本质,还不能从“相对性假设”要求“无特殊参考系”的本质中倒推出其要求“物体运动速度值的上限为无穷大”的本质来。

 

所以,总结麦克斯韦方程组的发展历史,我们会发现它正确的表述应该是:当方程组是假定电磁波速无穷大时,这时方程组满足相对性假设、并对伽利略变换协变,无特殊参考系;而当方程组中把电磁波速无穷大值改为C时,就是在数学本质上不再对相对性假设伽利略变换、“爱因斯坦变换”协变,有地球的本征万有引力场特殊参考系,对“物理时空”里有特殊参考系的“洛伦兹变换”协变。

 

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[楼主]  [2楼]  作者:叶建敏温州  发表时间: 2014/10/31 18:21 

2.4 物理学中的“绝对静止系”、宇宙中的“特殊参考系”与各种时空的关系

物理学上有“绝对静止参考系”这一概念,而宇宙中是没有“绝对静止参考系”的;1965年就发现的“宇宙背景辐射”同样是随着加速膨胀的宇宙运动着,宇宙自身都在膨胀运动,所以宇宙中无“绝对静止参考系”。

而在不理解“狭义相对性假设”、“伽利略相对性假设”、“伽利略变换”三者数学等价并都要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、无特殊参考系而错误的现今科学界,还是有很多人错误地认为:只要有“绝对静止参考系”存在,“相对性假设”与“相对时空”就错误;若无“绝对静止参考系”存在,“相对性假设”与“相对时空”就是对的。

这些都是错误的判断,物理学上的“绝对静止参考系”与“相对性假设”、“相对时空”没必然的关系,“绝对静止参考系”的有无都不是判断“相对性假设”、“相对时空”对错的根据。

之所以现今科学界有这样的错误想法,还是跟“相对性假设”与“闵时空”要求无特殊参考系、并他们认为特殊参考系就是“绝对静止参考系”的缘故;认为只要能找到“绝对静止参考系”,“相对性假设”与“闵时空”就错误了;而在物理学上特殊参考系就不需要一定是“绝对静止参考系”的;宇宙“相对时空”万有引力场里处处速度有上限、必然处处有特殊参考系。

宇宙中有上千亿的星系在运动着,所以万有引力场在宇宙中无处不在;而星系里又有上千亿的恒星系在运动着,恒星系里又有很多行星系在运动着,所以行星系的万有引力场叠加在恒星系、星系的万有引力场上在运动着。在运动学上“地心说”与“日心说”描述运动看似一样的,而在动力学上“地心说”就明显错误了,所以宇宙一区域的万有引力场中的占主要地位的大质量天体质心的万有引力场(本征万有引力场系)就是特殊参考系。

同样,物理上光线在宇宙某一区域时空的速度有上限,那么该时空区域就必然存在一特殊参考系;因此,对于宇宙中任一运动物体,附近必然有一特殊参考系与之对应。在太阳表面附近的特殊参考系就是太阳的本征万有引力场系、在地球表面附近的特殊参考系就是地球的本征万有引力场系、在日地之间的特殊参考系就是日地质心的本征万有引力场系。

因此,在地表附近、地球万有引力场占绝对主导的区域时空中,地球的本征万有引力场系就是特殊参考系,是其间一切运动物体、包括电磁波、万有引力波的特殊参考系;麦克斯韦方程组对有特殊参考系的“洛伦兹变换”协变。

所以,以前的这些在地面静止实验室系里的“M-M(迈克尔孙-莫雷)实验”与“穆斯保尔效应”等实验的原理与方法都错误了,它们在地面静止实验室系里既不能检验“相对性假设”的对错、亦不能测量到“以太风”的,即实验得到零结果都不能说要求“物体运动速度值的上限为无穷大”的“相对性假设”是对的;而在地球异步卫星上做实验,实验的预期效果就非常明显了。

2.5 从伽利略、牛顿、爱因斯坦的历史局限性看“相对性假设”的数学本质

宇宙中的光速值相比于人类运动的速度值是非常大的、光在1秒钟可以绕地球赤道7圈多,人类运动的速度值在光速面前是几乎可以忽略不计,所以与地面保持声速以内的“伽利略大船”因速度慢、物体间的相对运动速度用“伽利略相对性假设”与“伽利略变换”计算得到的值与物理实际仅存在10的负12~17之间的精度偏差,非常接近实际而几乎察觉不出来;所以才使伽利略认为“伽利略变换”与“伽利略相对性假设”是对的一样而发现不了错误。因此,在伽利略(1564-1642)的年代,他提出这样错误的感性认识与“地心说”、“重物先落地说”一样正常。

而到了牛顿(1643-1727)时代,物理与数学的结合研究已经达到非常高的密切程度了,数学分析已经做为研究物理的必需工具了。这时,知道“相对性假设”无特殊参考系本质、并相信运动值可以无限大的牛顿与同时期的物理科学家都不应该支持“伽利略变换”与“相对性假设”的,因为他们都已经知道与承认“日心说”了、牛顿知道有万有引力场还提出万有引力定律了。但牛顿还是不清楚“日心说”主要物理精神与万有引力场物理在时空理论中的逻辑关系与地位本质,而仅认为“伽利略变换”、“相对性假设”与他认为的物体运动速度值的上限为无穷大是符合的,所以牛顿他们才没有在数学分析与逻辑上推翻“伽利略变换”与“相对性假设”。

可到了爱因斯坦(1879-1955)时代,物理历史上早些年都已经证明与测量到光速值是有限值了、爱因斯坦自己后来都已经提出了与“日心说”主要物理精神相一致的万有引力场理论了,可爱因斯坦最不应该的是居然还犯了连牛顿都不会犯的错误、还坚持与光速值有上限矛盾而错误的“相对性假设”、意识不到“物体运动速度值的上限为无穷大”与“无特殊参考系”之间的对应关系;因为牛顿若知道物体运动速度值是有上限的话,他马上就能证明“相对性假设”是错的。

所以,爱因斯坦一边说“绝对时空”与“伽利略变换”是错误的、并提出时空是相对的观点,一边却没意识到“绝对时空”、“伽利略变换”、“狭义相对性假设”数理等价关系,还把时空相对的观点建立在与“绝对时空”等价的“狭义相对性假设”上;一边已经认识到“光速值不是无限大”,一边还继续扩大“相对性假设”的错误使用范围,参考系相对化。在他重新提出“狭义相对性假设”的过程中,对“伽利略相对性假设”与“狭义相对性假设”的数学分析与理论逻辑根据全无、强行假定与规定的毛病完全暴露。这样,再伟大的“思想实验”都是不可靠、错误的。

因此,那种不理解“绝对时空”、“伽利略变换”、“狭义相对性假设”数理上等价都要求物体运动速度值的上限为无穷大、无特殊参考系的本质,在推翻“闵时空”与“爱因斯坦变换”后还想回到坚持“绝对时空”里的牛顿物理,更是错上加错。

所以必定存在另外一个正确的“相对时空”数学式,它没有像“闵时空”那样在“狭义相对性假设”上出错;而“光速不变”数学式构建的“物理时空”就是真正数学上自洽并符合物理的“相对时空”。

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