二、“狭义相对性原理”仅仅是改了名字、错误扩大使用范围了的“伽利略相对性原理”
2.1 从哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦的理论看特殊参考系的物理历史
哥白尼(1473-1543)的“日心说”比伽利略(1564-1642)的“伽利略相对性原理”早诞生几十年,“日心说”就是从宇宙实际运行规律与物理上建立起的承认质量、力与加速度等物理作用的理论学说;现在我们知道主要精神是讲有特殊参考系,就是天体间运动有“特殊质心参考系”的存在。
伽利略坚持了哥白尼的“日心说”、但不知道“日心说”所隐藏着大质量天体的万有引力场就是该区域运动物体的特殊参考系的前提下,才提出了错误的、只在要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系的“绝对时空”里自洽的“伽利略相对性原理”。
虽然“伽利略相对性原理”的数学推导式“伽利略变换”几乎可以很好的解释地球上的运动物体与人为什么没有被甩出地球,在那个时代“伽利略相对性原理”及其数学推导式“伽利略变换”几乎是真理,但他没有发现要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系的“伽利略相对性原理”及其数学推导式“伽利略变换”是与主张有特殊参考系的“日心说”矛盾,更与速度有上限必定有特殊参考系的“相对时空”矛盾。
这个错误就是因为伽利略不知道要求“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关系,所以他一边用“伽利略相对性原理”及其数学推导式“伽利略变换”支持“日心说”,一边认为有特殊参考系。
当年“伽利略变换”就是从“伽利略相对性原理”出发而推导出来的,“伽利略变换”与“伽利略相对性原理”等价都要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系;这在牛顿(1643-1727)时代就已经证明了的物理成果,所以相信运动速度可以无穷大的牛顿才没有否定“伽利略变换”与“伽利略相对性原理”而持有“绝对时空观”。
而到了爱因斯坦(1879-1955)时代,科学界已经将“伽利略变换”与“伽利略相对性原理”等价都要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系的科学成果给散失了,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”之间的一一对应关系了;即一理论要求“无特殊参考系”,该理论必定要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、只能在“绝对时空”里自洽。
所以,当爱因斯坦提出“相对论”时,“伽利略相对性原理”与“伽利略变换”居然不等价了;“伽利略变换”还是要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、无特殊参考系,而“伽利略相对性原理”变成了仅是“无特殊参考系”的理论、而与要求“物体运动速度值的上限为无穷大”无关了。不但爱因斯坦不知道科学史上的成果,连一向以严谨著称的德国科学界同样都不知道这个非常重要的成果、以致在他们反对“相对论”的时候都没有想到这点。
没有一个理论会在要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系的“绝对时空”里自洽,还在要求“物体运动速度值有上限”必有特殊参考系的“相对时空”里自洽的。因此,这个看似从“伽利略相对性原理”扩大适用范围发展而来的“狭义相对性原理”其实在本质上要么是一个与“伽利略相对性原理”数学本质一样、还是仅在“绝对时空”里自洽的理论,只是先前错误地扩大了适用范围,而不论爱因斯坦怎么说它与“相对时空”有关;要么就是一个与“伽利略相对性原理”毫无关系的新理论假设,但因要求无特殊参考系而在“相对时空”里物理错误,没有谈论它的必要。
所以,由“狭义相对性原理”参与构建的“闵时空”与“爱因斯坦变换”就同样错误,“相对时空”及其“运动规律在所有惯性系里都有相同的形式”必有另一正确的含特殊参考系的表达式才成立。
2.2“伽利略变换”与“伽利略相对性原理”在数理本质上从来都是等价的
爱因斯坦的“狭义相对性原理”就是一个在要求速度上限可以无穷大的“绝对时空”里与要求运动速度值有上限的“相对时空”里都适用的、无特殊参考系的新假设。
而没有一个理论即适用于要求“物体运动速度值的上限为无穷大”、无特殊参考系的“绝对时空”,还适用于要求运动速度值有上限、有特殊参考系的“相对时空”的。
同时,与速度无关而无特殊参考系的理论、或与速度上限无关而有特殊参考系、或要求速度无上限而有特殊参考系、或要求运动速度值有上限但无特殊参考系的理论,都是数理错误与不成立的。只有要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系、或要求物体运动速度有上限而有特殊参考系的理论才在数学上自洽(见表格)。
因此,“狭义相对性原理”只能是要求“物体运动速度值的上限为无穷大”才无特殊参考系的理论才自洽、有讨论的必要。
那么,它与“伽利略相对性原理”的数学本质一样、与“相对时空”矛盾,“狭义相对性原理”还是“绝对时空”里无特殊参考系的“物理规律在所有参考系里都有相同的形式”,而不论爱因斯坦如何说它与“相对时空”有关。
所以,要求运动速度值有上限的“相对时空”必然是一个有特殊参考系的、有“尺缩钟慢”、“物理规律在所有参考系里都有相同的形式并有特殊参考系”在其中才成立的时空,“光速不变”数学式单独就可以构建这样一个有特殊参考系“洛伦兹变换”的“相对时空”;因此,无论从物理逻辑还是数学上看,“光速不变”数学式单独构建的有特殊参考系“洛伦兹变换”的“相对时空”就是符合物理的正确“相对时空”、有特殊参考系的“物理规律在所有参考系里都有相同的形式”在其中成立。
而由“狭义相对性原理”与“光速不变”数学式构建的“闵时空”与“爱因斯坦变换”就物理错误,“闵时空”仅仅是“狭义相对性原理”与“相对时空”的矛盾体,“爱因斯坦变换”仅仅是“狭义相对性原理”(伽利略变换)与有特殊参考系“洛伦兹变换”(“光速不变”数学式)的矛盾体;犹如“闵时空”里无特殊参考系的“运动规律在所有惯性系里都有相同的形式”仅仅是“狭义相对性原理”与“相对时空”里有特殊参考系的“物理规律在所有参考系里都有相同的形式”的矛盾体一样。
2.3 “狭义相对性原理”仅仅是改了名字、错误扩大使用范围了的“伽利略相对性原理”
爱因斯坦“狭义相对性原理”因要求无特殊参考系而物理错误,只在“绝对时空”里自洽;因此,它仅仅是名字改了的、曾经错误扩大使用范围了的“伽利略相对性原理”。
因此,“狭义相对性原理”与“相对时空”矛盾,它不是“相对时空”里有特殊参考系的“物理规律在所有惯性系里都有相同的形式”。
所以,“狭义相对性原理”、“伽利略相对性原理”与“伽利略变换”数学等价而都无特殊参考系、有一样的数学式:
x’=x-vt, y’=y, z’=z, t’=t, (时间t不随速度等物理量变化而变化)
因此,“伽利略变换”就是“狭义相对性原理”与“伽利略相对性原理”的数学表达式。
“伽利略相对性原理”是“绝对时空”里无特殊参考系的“物理规律在所有惯性系里都有相同的形式”,它与“绝对时空”必然要求“物体运动速度值的上限为无穷大;这样,时空在速度等各种物理量变化的前提下保持时空的均匀不变性、无特殊参考系,即要求时空与速度等各种物理量无关而独立存在、无“尺缩钟慢”。
所以,“伽利略变换”、“狭义相对性原理”、“伽利略相对性原理”、“绝对时空”四者数理上等价,而不论爱因斯坦怎么人为说“狭义相对性原理”与“伽利略变换”不一样、与“相对时空”联系在一起的。
因此,“狭义相对性原理”、“伽利略相对性原理”与“伽利略变换”的数学式应该为:
x’=x-vt, v∈(-∞,+∞) y’=y, z’=z, t’=t, (时间t不随速度等物理量变化而变化)
在物理历史上,就是式中速度v∈(-∞,+∞)书写时老是被省略;时间久了,反而使人忘记了“伽利略相对性原理”与“伽利略变换”要求运动速度值的上限为无穷大而无特殊参考系的数学等价本质,致使它们人为变得不等价了。
这样,当爱因斯坦知道“伽利略变换”是要求运动速度值的上限为无穷大的情况下,都不知道“伽利略相对性原理”与“狭义相对性原理”的数理错误了。
而若忘记了“狭义相对性原理”、“伽利略相对性原理”、“伽利略变换”都要求速度上限为无穷大才在“绝对时空”里自洽的本质,而只知道它们要求无特殊参考系,那么“狭义相对性原理”、“伽利略相对性原理”、“伽利略变换”与“光速不变假设”似乎都不矛盾而都可以与“光速不变假设”共同组成无特殊参考系的“爱因斯坦变换”与“闵时空”。
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