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沈先生： 你好！ 近期由于出差，没来网上讨论。回来后来网上一瞧，又添了些新面孔，其水平如何，还不好评价，但起的名字让人一看，就觉得不对劲。我想，这儿多少也算是一个学术讨论的场所，起一个乱七八糟的名字，哪怕水平再高，恐怕别人也不愿意与之讨论。所以，在这儿我一直提倡用真名真姓进行讨论。 以前我们讨论到运动是否具有绝对意义，你曾说过，相对论也不否认运动具有绝对意义。这一观点似乎与事实不符。我曾看过许多书都介绍了马赫对牛顿绝对运动观的批驳，其目的在于证明相对运动观的正确性。你怎么能说相对论也不否认运动具有绝对意义的观点呢？如果说相对论真的主张运动具有绝对意义的观点，那爱因斯坦怎么会说自由降落的升降机，也可以被看作是静止（或匀速直线运动的）惯性系呢？显然，只有否认运动具有绝对意义，才有可能把加速运动（的升降机）说成是静止状态（或匀速运动）。所以，我想请你再次谈谈，相对论是否真的主张运动具有绝对意义（还是因为你无法反驳我的观点，才顺便说了相对论也承认运动具有绝对性的观点）？ 黄德民2001。8。11 附（我书中第二章有关内容）： 运动的绝对性和相对性 相对论否认绝对时间和绝对空间的存在，也就否定了运动的绝对性。在相对论看来，既然绝对空间不存在，也就无法分辨谁是绝对静止，谁在绝对运动。运动只有相对意义而没有绝对意义，任何观察者都有权认为自已所在的参考系是静止的。 但从科学发展的历程来看，这种观点是站不住脚的，它与众多的事实相违背。 人类早期的认识是把地球当作宇宙的中心，在这种认识水平上出现了托勒密的地心说。随着天文观测的不断深入，托勒密的地心说越来越不能令人满意，为此，哥白尼率先提出了日心学说，第一次大体描述了太阳系的结构，否定了地球是宇宙的中心的观点，指出地球是围绕太阳转的。 但日心说的发展并不是一帆风顺的，它被宗教势力贬为“异端邪说”，日心说著作被列为禁书。伽利略因支持日心说被判入狱，意大利人布鲁诺为传播哥白尼的日心学说被活活烧死。尽管日心说遭到了传统势力的残酷压制，历尽了曲折，但最终还是为人们所接受。这是科学的胜利，更是真理的胜利。这段历史公案，相信大多数人是了解的。哥白尼日心说的提出，为科学开创了一个新纪元，此后，才有了科学突飞猛进式地发展。 牛顿在日心学的基础上发展了绝对时空观，指出运动具有绝对性，同时也运动具有相对性。 相对论主张运动只有相对意义而没有绝对意义，任何观察者都有权认为自己是静止的。相对论主张，是认为“太阳静止，地球在运动”还是认为“太阳在运动，地球静止”，这两句话是一样的。既然人们生活在地球上，最直观的感觉就是地球静止而太阳在运动。如果相对论的观点正确，人们完全有理由认为是太阳在围绕地球转，而不是地球在围绕太阳转，人们完全没有必要坚持地球围绕太阳转的观点。这样，科学史上人们曾苦苦抗争甚至用生命加以维护的日心学到了相对论眼中似乎已毫无意义。 但是，地球围绕太阳转的事实是谁也否定不了的。如果你还相信地球是围绕太阳转的，就应该对相对论的相对运动观有所怀疑。事实上，有众多的事实表明，运动具有绝对性。 为了证明运动具有绝对性，牛顿曾用一个实验作过说明。这个实验很简单，甚至每个人都可以依据日常生活经验在头脑中做：将水桶注满水，令其快速旋转。开始时，水桶转动而桶内的水不动（转动动量还未传递给桶内的水），水和桶之间有相对运动，水面呈水平状。随着转动动量逐渐传递给桶内的水，水面开始下凹；随后，令水桶突然停止转动，这时，桶内的水仍就维持原来的转动，水和桶之间有相对运动，但水面仍就维持着下凹状态。这个实验结果表明：水面形状与水面和桶之间是否存在相对运动无关，因为在前述两种情况下，水与桶都有相对运动，但水面形态并不相同。牛顿从中得结论说：水面的平凹只与水自身的运动有关，而与桶的运动状态无关。这说明，转动具有绝对意义，想要说明桶内的水是否在运动，只能从绝对空间的角度来观察。这个实验十分有力地证明了运动具有绝对意义。 可是，奥地利物理学家兼哲学家马赫却对牛顿的观点提出了反对意见，而且这种观点对爱因斯坦曾产生过重大影响。马赫认为水面之所以呈凹形，是由于水面相对于宇宙中无数的恒星和天体有转动而引起的。他反过来论证，如果让宇宙间所有的天体都围绕这一水面转动，水面也会呈凹形。他说：“我认为只存在相对运动……，当一个物体相对于恒星转动时，就产生了离心力；当它的运动是相对于某个不同的物体而非相对于恒星时，就不产生离心力。” 现在，相对论常常借用马赫的观点来否定牛顿对运动所具有的绝对性的证明。事实上，马赫的反驳是无力的。 首先，马赫说如果让宇宙中所有的天体都绕水面转动，水面也会呈凹形，这纯粹是一种思辩，因为谁也无法让所有的天体都来围绕某一水面转动。既然他的说法无法从实践中验证，也就无法证明其观点是正确的。 其次，如果说水桶相对于恒星转动和恒星相对于水桶转动是等价的，反过来就引出了另一个更为复杂的问题——超光速问题。说水桶相对于恒星在转动很容易理解，但如果说远处的恒星在相对于水桶转动，那这个恒星的速度也未免太快了，快到远远地超过了光速（对这一问题下一章还要专门讨论）。但超光速现象又正是相对论所不允许的。 再次，依据马赫的观点，一个物体当且仅当它相对于宇宙中所有天体存在运动时，它才算在真正运动，如果把这种观点上升为检验物体是否真正在运动的标准，这种标准显然也是一种绝对标准，只不过是把牛顿所说的绝对空间换了一种说法，但本质上仍然是一种绝对标准。如果这种标准成立，本身也就说明运动具有绝对意义。 最后一点是，马赫认为物体的一些特性（如形状、惯性等）是由宇宙间所有的天体对该物体的影响来决定的观点，实际上暗含了“瞬时超距作用”。因为宇宙中天体之间的距离都非常遥远，即使以光速来传递宇宙天体对地球上物质的作用，也要花费若干万年甚至几百亿年。如果没有瞬时超距作用，怎么解释只要物体一转起来，马上就有离心力，只要物体的速度一改变，马上就有惯性力呢？瞬时超距作用历来是相对论所反对的。因此，马赫关于物质的特性是与宇宙间所有的形体有关的观点，从相对论的角度看也是不对的。 总之，马赫对牛顿水桶实验的质疑是站不住脚的。 其实，能够证实运动具有绝对意义的事实远不只水桶实验这一个，许多事实都支持运动具有绝对性的观点。仅以地球的转动为例，就有许多现象证明地球具有绝对意义上的转动。为什么地球上存在着傅科摆现象？为什么水池放水时水面会有涡旋现象？为什么从地球上观察，远近不同的天体都在以几乎相同的时间周围（24小时）绕地球转动？……，所有这一切都证明地球的运动具有绝对性，而不是相对论所说的可以把地球看着是静止的。由此可见，运动具有绝对性的观点是不可以被轻易否定掉的。 尽管相对论否定运动具有绝对性的观点，但它在分析具体问题时往往又离不开绝对运动的观点，在探讨天文学现象时尤其如此。例如，相对论在对光行差现象作解释时，首先肯定了地球运动这一前提。只有承认地球运动，光行差现象才能得到合理的解释。如果真的如相对论所说的假定地球是静止的，我们不知道相对论该如何解释地球上的光行差现象，更不知道相对论该如何解释为什么所有远处星光到达地球时都具有相同的光行差角。在原子钟环球航行实验中，相对论也是首先肯定了地球的运动，然后才进行理论计算。为什么不认为地球是静止的呢？如果把地球当作静止来考虑，会得到怎样的结果呢？原子钟环球航行实验还能成为支持时间膨胀效应的实验证据吗？ |