狭义相对论三大问题
叶   波
一、以太和光速不变问题
在十九世纪最后的十多年里，“以太”理论成了物理学中极为灿烂的一颗明星。人们设想自然界中所有的力和作用全都靠“以太”形成。“以太”与原子并列，被看成是宇宙的基本构成要素。
以1900年为分界线，“以太”这颗明星便开始殒落。当时，一方面，为了说明物体在“以太”中运动丝毫不受阻力，必须假定“以太”比任何气体还要轻得多和稀薄得多；为了说明为什么电磁波是横波，并以极大速度传播，又必须假定“以太”中能产生比任何固体都大的切变应力。因此“以太”具有极其矛盾的机械属性，这是不可思议的。另一方面，固体中激发出横波的同时也伴随着产生纵波，但是在“以太”中产生电磁波的同时却丝毫没有发现“以太”纵波。然而，造成这颗明星殒落的根本原因是迈克尔逊—––莫雷试验的零结果。从十九世纪末到二十世纪初，人们深刻地研究了“以太”和物体运动的关系后得出这样的结论：从光行差现象的观测结果来看，地球是从“以太”中穿行而丝毫不带动“以太”；而从斐索流水试验的结果来看，物体是部分带动“以太”；但是从人们精心设计的迈克尔逊—––莫雷试验的结果来看，则地球又完全带动“以太”和它一起运动。虽经当时杰出的物理大师们绞尽脑汁，仍然无法解决这一矛盾。最后只好依依不舍而又无可奈何地抛弃了“以太”理论。
但是，这种否定仍然是不严密的，存在着一种人们没考虑到的严重的缺陷。这就是只存在以太的涡旋，而不存在“以太风”。
在我们周围的空间中，能够用光学方法探测到的太空中，弥漫着一种以太。由于以太的特殊性质，它们在太空中是以一种涡旋的状态分布的。以太的涡旋实质上就是磁场。从麦克斯韦方程组可知，磁感应强度B的散度为零而旋度不为零。也就是说，以太从什么地方发出，通过一条闭合曲线，重新回到原来的地方。从整体上看，以太只能作涡旋运动，而不能作平动。换言之，在我们周围的空间中，只存在以太的涡旋，而不存在“以太风”。
如果把磁场定义为以太的涡旋则能满足麦克斯韦方程组的要求。因此我们认为以太涡旋就是磁场。以太涡旋必须有一根转轴，而且具有一定的角速度，角速度的方向就是磁力线的方向，磁力线指向的极是磁北极，另一个极则是磁南极了。这就是磁为什么有两个极的原因。由此可见，所谓的磁单极子是不存在的，因为涡旋是一种转动，转动的东西一定有一个转轴，一个转轴有两端，也就是有两个极。不存在只有一个端的转轴，所以就不存在磁单极子了。从20世纪到21世纪，世界各地都在寻找磁单极子，在陆地，在海洋，在太空，在深海沉积物中，在月球的岩石上，凡是人们能够到达的地方，费尽了九牛二虎之力，也没有发现任何磁单极子的蛛丝蚂迹。只好用这样的诗来形容：人们“上穷碧落下黄泉”，结果仍然是“两处茫茫皆不见”。
    其实，麦克斯韦方程组是麦克斯韦在1862年以前根椐以太涡旋的假设推导出来的。 但是，麦克斯韦在1864年发表的文章《电磁场的动力学理论》中，对自己的理论进行了重建。在这篇文章中，他全部去掉了关于媒质结构的论述，把磁是以太的涡旋这一物理实质深深地隐藏在他那组漂亮的数学方程式之中。
迈克尔逊-——莫雷试验零结果的推断中存在一个这样的严重的缺陷：
地球在绕太阳的轨道上运转和自转时，会带动以太。在地球上空，产生的并不是“以太风”，而是以太的涡旋。这些以太的涡旋从整体上不会影响遥远星光向地球的传播。也就是说，对于光的传播而言，以太的涡旋与静止的以太产生的效果是一样的。地球相对于恒星在运动着，因此会产生众所周知的光行差。
同样地，由于迈克尔逊—莫雷试验中的水平和垂直臂上，没有“以太风”，只有以太涡旋。因而根本不会产生光程差，从而干涉条纹也不会发生任何变化。迈克尔逊—莫雷试验只不过否定了“以太风”的存在。而以太风在地球的上空本来就是不存在的。
二、物体高速运动质量变化问题
狭义相对论认为，物体的速度越大其质量也越大。如用 m0表示静止质量，有以下公式：m=m0/[u2/(1-u2/c2)的平方根]
这一公式被作为牛顿定律不适用于高速运动的证据。物体的速度越大其质量也越大这一结论似乎与某些试验的结果相吻合。
我们认为造成这一结果有另外的原因，其理由如下： 我们今天所谓的“真空”，充其量只不过是所含的分子和基本粒子比较稀薄罢了。其实“真空”中含有各种各样的高速运动的微观粒子，可能有比电子层次更小的微观粒子。这些粒子的运动是各向同性的。不过由于其极小，穿透能力极强至今未被发现。 其实它们就是所谓的暗物质。
当物体处于静止状态时，由于各向同性的缘故，所受的合力为零。当物体运动起来后，各向同性被破坏，前方粒子的相对速度比后方大，相同时间里从前方进入的粒子也比后方的多。而且物体运动速度越大，这两种差别也越大。考虑到物体和粒子的碰撞，物体会受到阻力。很明显，物体运动速度越快，这种阻力也越大。就象一艘船在水中航行一样。因此，并不是牛顿定律在高速运动时不适用，而是我们没有考虑到物体因高速运动而产生的阻力。在狭义相对论里引入的“质量增加”的假设，在某种程度上充当了这种阻力的脚色。
因为物体的速度越大其质量也越大，等效于物体的速度越大其惯性力也越大，即是产生同样的加速度，需要更大的力去推动它。说成其受到的阻力越大则更为简单。因此在物体作高速运动时，根据相对论对某些力学量的计算比牛顿力学的计算更符合实际就毫不奇怪了。
    这样一来，就不需要狭义相对论中物体的速度越大其质量也越大的结论了，只需要有暗物质的存在和对高速运动物体有阻力就行了。
我认为：物质不灭，物质的质量与其运动速度是无关的。但在其作高速运动时必须考虑到空间存在的暗物质。如此说来，暗物质的存在就要威胁到狭义相对论了。我们已讨论提出，暗物质的存在会产生万有引力而使广义相对论彻底崩溃，因此暗物质的存在将是整个相对论的克星。
世界是由明物质和暗物质组成的，人们能够看到和碰到的明物质只有很少几个层次，它比暗物质要少得多。意识不到暗物质的存在就不是一个彻底的唯物主义者。相对论是没有意识到暗物质存在的，它必然是唯心的。尽管相对论出尽了风头，目前大多数人对它坚信不疑，但只要是唯心的东西，终究逃脱不了灭亡的命运。
三、质能互变问题
在牛顿力学里，质量和能量是两个完全不同的量。“质量”表示物质的多少。恩格斯早就对“能量”的概念作过普遍而确切的表述，即能量是物质运动的量度。有人会提出这样的问题：物质运动的量度应该是动量P=mv，为什么是能量呢？对这一问题仅作如下论述。
其实，我们可以认为一切能量实质上都是动能，“势能”等都是动能的特殊形式。动量                                P=mv，如果把v看成是连续的，那么“动能”E就是动量对速度的积分，即E=mvdv的积分=1/2mvv+c
当v=0， E=0，从而求得积分常数C=0，于是E=1/2mvv
    反过来，动量是动能对速度的微分。由此我们得出结论：动量和能量都是物质运动的量度。动量守恒与能量守恒其本质是一致的，可以统称为运动守恒。而在狭义相对论里，质量和能量以所谓的“质能关系式”E=mcc相联系。也就是说，质量可以转化为能量。
这一提法也是不妥的，它引起概念上的混乱。其实，物质是由分子组成，分子又是由原子组成，原子由质子、中子和电子组成，质子、中子和电子又由更小粒子组成，物质是无限可分的。根据目前所掌握的资料，物质的层次越小，其运动的速度也越快。于是物质所具有的内能并不是固定的，而是与其层次有密切关系。所考虑物质的层次越小，其内能越大。物质释放能量的多少，与物质从哪个层次上释放能量有关。随着某个层次物质的减少，必然释放出一定的能量。因此，不是质量转变为能量，而是随着运动物质的减少释放了物质的内能。物质的减少是物质的逃逸，而不是物质的消灭。一般地，任何能量的释放，都必然伴随着物质的逃逸。有时候，由于物质太小，这种逃逸的物质不能被人们探测到，被误认为是物质变成能量。因此，质能关系式中的能量，只是物质从某一固定的层次释放的能量。不过是一孔之见而已，决不能作为一般规律。因为它不能解释类星体爆发的能量，这种不可思议的能量已经被人们所观察到。类星体爆发的能量，可以用物质从更深层次释放能量来解释。
例如以1米/秒速度运动的1千克铀，其原子能和动能是无法比拟的。
    因此，质量是能量的载体，能量是质量的属性。它们决不能混为一谈。