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”F(v,C)=1/√1-(vv/CC),当以无穷大值∞代换光速C,就有
“伽利略变换”F(v,∞)=1/√1-(vv/∞∞)=1,R(v,∞)= v/√1-(vv/∞∞)= v,
所以,只要将“伽利略变换”F(v,∞)中的无限大速度值换成光速C就是“爱因斯坦变换”F(v,C);“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个“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 = R(0,C,C)=(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. 在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R(v1,v2,C)=0.9C、BC之间相对速度R(v2,v3,C)=0.9C的情况出现,那么就会有AC之间相对速度R(v1,v3,C)﹥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”与“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。
当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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