浅析狭义相对论的整体思维过程
                                   —— 戳穿相对论谬误（之九）
                                               王达水/著

(笔者注：本浅析在投稿相关杂志后张贴于网络，与广大学者讨论，促进学术交流与发展。)

[ 摘语：经典力学中早已存在质能定理，而且推论严密，物理意义和物理单位在推论中也极其准确，并不需要任何与之有关或无关的一切假设条件，以及数学变换的技巧，因此，既简捷明快，又清晰流畅，既严密准确，又完全充分，比起爱因斯坦的狭义相对论的推导来说，显得更加无比地直观与美妙。狭义相对论的论证过程，是创立者把对经典力学的质能定理扩展到光速后的反向思维过程。当经典力学的功能原理不能成立之际，狭义相对论的质能定理将随之被否定，进而导致相对论理论大厦的整体性自动坍塌。]
[ 关键词：相对论、力、功、路程、时间、光速、质能定理 ]

1、经典力学五步证明质能定理
经典力学是物理学的基础，对客观事物及规律以写实的方式进行探索并总结其规律和特性。在对物体速度和做功规律性的总结上，既简捷又精辟，其中早已包含着质能定理，只是不被当时的人们在意，或者是认为没有必要讨论。

一方面，能量是一种做功的本领，功的物理量纲也是"千克*米米/每秒每秒"--"焦尔"。另一方面，物理学上的"功能原理"对外力做功与能量的转换关系予以了揭示。可见，物理学所说的"功（W）"和"能量（E ）"本是等价的，或者说本来就是一回事，仅仅是描述的方式不同而已。有多大的能量必然就做多大的功。能量的外在表现就是力量，就是可以使其它物体移动，或者是使之产生形变。因此 W=E 无可争辩。
因为：v = s/t                                   米/每秒
            a = v/t                                   米/每秒*每秒
            F = ma = mv/t                       千克*米/每秒*每秒
            W = FS                                千克*米米/每秒每秒
所以：W = FS = mas = mvs/t = mvv    
即：    W = mvv                               千克 *米米/每秒每秒
由于能量是一种做功的本领，功的物理量纲也是“千克*米米/每秒每秒”——“焦尔”。
所以   W = E = mvv
当  v = c 时，
则：W = E = mcc                             千克*米米/每秒每秒
即：W =  mcc
        E = mcc                                                           [1]

“千克*米米/每秒每秒”又称之为“焦尔”，是能量的基本物理量纲单位。

显然，经典力学早已存在质能定理，而且推论严密，物理意义和物理单位在推论中也极其准确，并不需要任何与之有关或无关的一切假设条件。因此，既简捷明快、又清晰流畅；既严密准确，又完全充分，比起爱因斯坦的狭义相对论的推导来说，显得更加无比地直观与美妙。可见，质能定理并非是狭义相对论最先得出的结论。

2、经典力学当初为何不产生质能定理
既然经典力学中早以存在如此优美的质能定理，显然，今天的人们自然要问，经典力学的那么多大师当初为何不提出如此精妙绝伦的理论呢？

原因其实很简单。因为当时的理论认为，我们今天所称之为的光量子，仅仅是一种波，是在以太中传递的。因此，光波不具有质量，就象声波或水波不具有质量特性一样。因此：对光量子而言，能量则为零，即：E = mcc = 0 。所以，自然没有必要，也没有谁去讨论这个没有质量的光波的质能关系。加之，那时没有一个人发现与总结出光量子具有可以做功的特性--光电转换的特性（光电效应，爱因斯坦于1905年阐明，并于1922年获得了他一生中唯一的一枚诺贝尔奖）。进一步地，由于牛顿时代的经典力学所伴随的科学技术，还不具备检测或实现光电转换的能力或手段。因此，质能定理自然不可能诞生。

3、爱因斯坦为何要探索质能定理
至此，人们必然进一步地要提出这样的问题：为何爱因斯坦却要探索论证并提出质能定理呢？

原因其实也很简单。因为，在经典力学中，于14世纪末期被推论并认可的“以太”，持续到1887年时，被证明其存在的迈克耳孙-莫雷试验而意外地予遭遇否定。1905年前一段时期，显然就是以太被否定的初期阶段。既然"光"不被以太传播，那么，宇宙中的星光又是以什么方式传递到地球呢？这是一个必须及时回答的现实课题。因此必然有人立即着手研究，爱因斯坦就是这样的一个积极探索者。

20世纪初期，人们对光的认识深受其不具有质量的传统理论影响，爱因斯坦当时也不例外。因此，在勇敢的探索中，尽管他勇于超越许许多多的束缚，但是，他也始终未能超越"光子无质量"这个限定或障碍。进而在推论中无论如何总是要让光子的静止质量等于零，以至不得不苦苦地在主观上寻求这个满足客观要求的推理过程。经过一定假设，他在找到并证明了洛伦兹坐标变换之后，质能定理进而在数学推论上顺理成章地完成。

显然，在质能定理中，光量子与经典力学一样，既不具有质量，也不具有能量。尽管质能定理也未曾揭示光在宇宙真空中的传播机理，但是，质能定理却揭示了物质运动与光速运动之间的物质和能量关系，显然，这在当时足以让人类的科学思维得到极大的扩展。甚至是打开了蕴藏在人们心底里的，探索宇宙与一切自然规律的强烈的希望之门。

尽管狭义相对论也不能回答“星光又是以什么方式传递到地球？”，尽管相对论存在那么多的佯谬，尽管也始终伴随着不间断的不同声音，但是，这对无限追求宇宙真理的人们来说，他们也毫不在乎。因此，一个人们盼望已久的，一个在当时的人们认为是揭示了物质与能量基本关系的质能定理，预示着相对论具有必然成功的潜在的人心所向之基础。

4、狭义相对论的推论过程简析
爱因斯坦的狭义相对论揭示的质能定理 E = mcc，与经典力学揭示的能量定理 E = mvv，在物理单位的意义上是完全等价的。光速和常速都是运动的速度，只是在数量级上不同而已。因此，我们有充足的理由，特别是从速度平方关系的理由上，可以推论，相对论的质能定理是一个逆向推论的形成过程。

首先，无论是光速运动、常速运动、速度为零的静止运动，能量总是一个基本的物理特性。因此，经典物理中描述的能量关系 E = FS，是基本的准则。
             E  = FS =  mas = mvv                  千克*米米/秒秒
其次，当物质以光速运行时，
             即： v = c     
             则： E = mcc

然而，光速是人们认为的在自然界中最高的速度，也是人们的技术难以超越的速度。而且在相对论1905年诞生前的1887年之前，恒定飞驰的光速就被多次科技实验反复确认。所以，相对论假定光速是最高速度并恒定和不可超越，是顺理成章的事情。

第三，由于20世纪之初，正是以太被否定不久的时期，因此，光在空间的传递过程不存在介质的中间作用被肯定。我们今天所说的光子，在那时就已被认定必然没有质量。尽管速度最高且不可超越，也同声波或水波一样地没有质量。

既然空间无介质，光子无质量，那么，光子在空间的传播就应该象电波一样。可是一颗颗的光子又是物体中发射出来的，因此，如果在方程式中出现光量子的特性的话，则必须要寻求到光量子必然没有质量而仅仅拥有速度值的情况，同时又必须与有质量的粒子加以区分。

第四，经典力学中 E = mvv 中不可能找到存在光量子质量为零的情况。因此，必须另劈溪径。

第五，光子与一般粒子的另一最大区别，就是在于速度上远远大于的特性。所以，有必要在高速下的坐标变换条件下，探寻是否有达到让光子仅有高速度而又无质量的特殊情况。

第六，洛伦兹坐标变换正好可以达到上述要求。因此，只要首先证明洛伦兹坐标变换的正确性，进而可顺其自然地证明有质量的低速运动与无质量的高速运动之间的关系。

第七，由于 E = mvv ，所以，在洛伦兹坐标变换中，如果当位移量 x 与 x' 之间成平方关系，那么，速度 v 最终必然表现为平方数量级特性，进而就可自然地达到 E=mvv 之物理量及物理单位的要求。显然，坐标系变换中的平方关系，具有人为的随意性，显然是为某一目的的最终实现而事先作好的潜在的准备。

第八，在坐标变换的推导中，以所谓空间不均匀而引入系数 a 。其间，把自然空间、坐标空间、物质或物体在空间的分布不均匀等特性，彼此相互作概念上的模糊并作必须的变换，进而在坐标的变换中强行引入 k 系数。同时，模糊了地球时间、静止的K坐标系经历的时间 t 、运动的K' 坐标系经历的时间 t' 、光速的时间概念（这四个看似独立的时间，但其深刻本质都应该是地球时间），从而，在数学公式的推导上体现为时间的膨胀或压缩。以致让人们感觉到必须经历坐标的洛伦兹变换，才能揭示相对运动之玄妙本质的必然。让人们在心理上产生对如此坐标变换的主观需求，进而接受相对论在数学推导上的正确性与逻辑上的完全充分性。

第九，必须巧妙并强行地以光速c替换咯伦兹坐标变换中的研究对象P的速度，且必须从坐标原点处开始运动，从而渡过数学运算的难关，进而在数理计算上顺利实现该理论所需要的时间和空间具有相对性特征的结论性目的。

第十，由于强行设定光子的静止质量为零，因此则要求必须在光子静止质量为零的前提下，方可与其它物体（物质）的静止质量不为零的情况相区分。所以，利用 k 系数，强行引入质量速度关系式：   m = m。/ [1- vv/cc]**1/2  ，所以，无静止质量的光子则更无运动的质量。而有质量的粒子若要达到或接近光速的话，则从公式上予以限定为不可能。进而为光速是最高速度的物理规律及概念打下进一步的理论基础，并与相对论最先的假设条件吻合，因而显得理论的严密与充分正确。

因此，狭义相对论的论证过程，则显得是从思想和数理论证而获得的，一个严密地推论和描述的，所谓相对运动的、崭新的、先进的理论体系。

5、结语
通过上述论证，可见狭义相对论是创立者在首先感知了质能定理和时空相对性的前提下的反向求索和论证过程。其中，在整个推论过程中共计至少隐藏有六大谬误：一是以静止与运动的坐标系的比较而引出坐标变换的必须，并强行确定是平方量级关系。二是以空间的不均匀，等同坐标系的不均匀，强行引入 k 系数。三是把地球时间、静止和运动的坐标系时间、光速中包含的时间彼此独立并模糊。四是强行定义光子无静止的质量。五是强行以光速替换洛伦兹坐标变换中的研究对象P的速度。六是借k系数而强行引入质量速度关系式。
 
显然，在一个严密的论证体系中，当隐藏着六大明显地谬误之际（另外还有两个假设条件），姑且不说它是有意安排的谬误，但是，相对论这个尽管有近百年光辉历史的物理经典理论，也必将逃脱不了总有一天被戳穿谬论的必然命运。

今天，当我们终于认识到“能量做功的本质是力的时间积累效应（ E = W = Ft = mv ）”[2]，  而不是如经典力学原来所揭示的是力的空间积累效应（ E = W = Fs = mvv ）之际，结合光电效应理论，针对光量子而言，因为：E=mc=hv ，所以：m=hv/c= hλ，也即：光量子有能量，进而必有质量，其质量与普朗克系数和它的波长之积成正比。进一步地显而易见，以质能定理的非能量特性为显著特征的狭义相对论之谬误，将更加昭然若揭。

                                        
                                            二○○二年三月二十二日    
                                            二○○二年九月二十八日
                          二○○四年十一月二日再次修改                                     

主要参考资料：
[ 1]、王达水，《剖析爱因斯坦两个理论的矛盾》，发表于《当代物理世界物理论文集》网站http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html>，或者见《北京相对论联谊会》网站 http://www.xdlbj.com/bbs/list.asp?boardid=1>
[2]、王达水，《论能量及做功的本质》，2004-07-22发表于《当代物理世界物理论文集》网站http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html>，或者见《北京相对论联谊会》网站 http://www.xdlbj.com/bbs/list.asp?boardid=1>
                                        

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 1、《谈谈物理学的改革开放》发表于《科学中国人》2002-11期。可见网址：http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html>，或 http://www.dyntm.com/>
2、《流年似水 逝者如斯》发表于《科学中国人》2002-12期。可见网址：http://www.dyntm.com/>
3、《剖析爱因斯坦两个理论的矛盾》，2003-09-08发表于《当代物理世界物理论文集》网站http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html> ，或者见《北京相对论联谊会》网站 http://www.xdlbj.com/>，或 http://www.dyntm.com/>
4、《物理学在时间中迷惑》，2002-05-14发表于《当代物理世界物理论文集》网站http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html>，或 http://www.dyntm.com/>
5、《剖析相对论的三大体系谬误》，2004-04-20发表于《当代物理世界物理论文集》网站http://www.physicswd.com/ch/index_ch.html>，或者见《北京相对论联谊会》网站 http://www.xdlbj.com/bbs/list.asp?boardid=1>，或 http://www.dyntm.com/>
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