爱因斯坦支撑相对性原理的两个理由统统不成立 费邦镜 2016/5/2 狭义相对论的第一条基本原理就是相对性原理,把伽利略相对性原理的适用领域从力学扩展到了整个物理学。 爱因斯坦对这条原理坚信不疑,论据是:“有两个普遍事实在一开始就给予相对性原理的正确性以很有力的支撑。” [1] 【第一个普遍事实】 爱因斯坦说:“我们必须承认经典力学在相当大的程度上是‘真理’,因此,在力学领域中应用相对性原理必然达到很高的准确度。一个具有如此广泛的普遍性的原理,在物理现象的一个领域中的有效性具有这样高的准确度,而在另一个领域中居然会无效,这从先验的观点来看是不大可能的。”[1] 那么,相对性原理在力学中果真能成立吗? 为了避免歧义,让我们先确认一下爱因斯坦所表述的伽利略相对性原理:“假使力学定律在一个坐标系中是有效的,那么在任何其他相对于这个坐标系作匀速直线运动的坐标系中也是有效的。假使有两个坐标系,相互作不等速运动,则力学定律不会在两者之中都是有效的。”[2] 可惜,伽利略相对性原理并没有“可靠”的实验依据,所能查证的,仅仅就是伽利略所描述的大船上的那些极其粗略的力学现象。 而大家熟知的事实是: 1)力学定律在固定于地球的坐标系中是非常有效的,不然,伽利略、牛顿他们,怎么可能在地球实验室中,归纳、总结出力学定律呢? 2)爱因斯坦承认:力学定律在关联于太阳的坐标系上,比在关联于地球的坐标系上更有效。[2] 3)爱因斯坦认为:力学定律在自由落体的电梯上和在地面上一样有效。[2] 4)关掉引擎且无自转的航天器上,宇航员们证明了力学定律非常有效。 上述这四个坐标系,它们相互之间绝对不是在作匀速直线运动,而且这并不是因为误差所造成的,但是,力学定律居然在它们之中都非常有效! 这些事实已足够证明:伽利略相对性原理即使在力学中也不成立! 再把它推广到整个物理学领域就更不可能成立。 【第二个普遍事实】 爱因斯坦说:“由于我们的地球是在环绕太阳的轨道上运行,因而我们可以把地球比作以每秒大约30公里的速度行驶的火车车厢。如果相对性原理是不正确的,我们就应该预料到,地球在任一时刻的运动方向将会在自然界定律中表现出来,而且物理系统的行为将与其相对于地球的空间取向有关……但是,最仔细的观察也从来没有显示出地球物理空间的这种各向异性(即不同方向的物理不等效性)。这是一个支持相对性原理的十分强有力的论据。”[1] 爱因斯坦的这个逻辑意味着:如果能找到地球物理空间各向异性的证据,就可以证明相对性原理是不正确的。 很不幸,居然被我找到了两个证据。 第一个证据:【1728年,布拉德雷发现光行差现象:为了能看到天顶的恒星,不能将望远镜绝对竖直地放置,而必须将望远镜轴线调整到偏向地球的公转运动方向,向前倾斜20.5’’ 角度,望远镜的轴线在一年中描画出一光行差圆锥。】[3] 请问,为什么望远镜总是要向着地球的公转运动方向倾斜呢?这当然意味着地球物理空间是各向异性的!各向同性的话还需要倾斜吗? 第二个证据:【1971年,Hafele和Keating完成了这种实验。他们将四只铯原子钟放到飞机上,飞机在赤道平面附近高速度向东及向西绕地球航行一周后回到地面,然后将飞机上的四只铯原子钟与一直静止在地面上的铯原子钟的读数进行比较,发现向东飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均慢了59×10-9秒;而向西飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均快了273×10-9秒。】[4] 这个实验的结果不仅告诉我们:原子钟也不是绝对的好鈡,运动的原子钟并非全部比静止的原子钟慢,而是有的快,有的慢; 而且告诉了我们:原子钟的“走时”会受“运动方向”的干扰,向东飞行时原子钟比地球上的要慢,而向西飞行时原子钟比地球上的要快。这当然意味着地球物理空间是各向异性的! 既然“光行差现象”和“原子钟环球航行实验”都证明了地球物理空间是各向异性的,那么,根据爱因斯坦的逻辑,他自认为的支持相对性原理的十分强有力的论据也就根本无法成立。 可见,爱因斯坦支撑相对性原理的两个论据统统不成立。 参考文献 [1] A.爱因斯坦,狭义与广义相对论浅说,上海科学技术出版社,杨润殷 译,1964,P12、17、43 [2] A.爱因斯坦,物理学的进化,上海科学技术出版社,周肇威 译,1979,P114、156、159 [3] R.瑞斯尼克,相对论和早期量子论中的基本概念,上海科学技术出版社,上海师范大学物理系译,1978,P26 [4] 张元仲,狭义相对论实验基础,科学出版社,1994,64
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