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不对称变换理应成为现代物理学的基础
在有相对运动的参照系中，一质点从一参照系到另一参照系，其时空坐标究竟任何变换关系到运动学及运动力学将如何变换的问题。旧有的伽利略变换已经明显不适应现代物理学变换的要求。而现代的洛仑兹变换则是建立在两参照系的相对运动彼此对称的基础上的，这也是与现有事实不符的。所以探讨新的符合现代物理学要求的时空变换式成了我们这一代人的一个重要任务。 在历史上，H.A.洛仑兹曾经创立过一种理论，它诞生于爱因斯坦创立狭义相对论的前夕（1892~1904年间），用来替代伽利略变换并将之运用于电动力学。“他假定存在一种特殊的参考系，对它来说，以太是静止的。为了说明迈克尔逊—莫雷的实验结果，他假定以太可以影响在其中运动的钟和直尺。根据这个假设，钟在运动时变慢，尺沿运动方向收缩。”(见P.G.柏格曼著周奇、郝苹译《相对论引论》人民教育出版社1961年12月第1版第47页“问题4”)。并推出了时间和长度的收缩因子皆为SQRT(1—uu/cc)。时空坐标的变换式为 x＇= (x—ut) / SQRT(1—uu/cc) y＇= y z＇= z t＇= t SQRT(1—uu/cc) 以现代人的眼光看，旧以太当然是不存在的，但充满所有空间的背景物质却是无可置疑的存在着，因此物体的运动仍有绝对性可言。当物体做绝对运动时，由于空间背景物质的作用，所以上面的“时钟变慢、直尺收缩”现象极有可能发生，洛仑兹提出的上述变换式仍有其合理性。 1983年，谭暑生教授创立了“标准时空论”，有关论文发表在当时的几种杂志上。他从中国古代元气论出发，用绝对参考系原理和回路平均光速不变原理代替爱因斯坦的相对性原理和光速不变原理，从而建立了新的时空理论。它避免了狭义相对论体系中的逻辑循环，使基本假设有了更坚实的实验基础。理论内在逻辑严谨，从定量上得到了许多与狭义相对论相似或相同的结论，可以解释以前由狭义相对论解释的实验现象。但是在概念上却与狭义相对论有着重大差别。在“标准时空论”中，谭教授提出的时空坐标变换式与洛仑兹变换式在实质上完全相同。 1996年4月，笔者在探究“惯性系中回路光速不变”的原因时，也曾假定了“在做绝对运动的惯性系中，时钟的运行速率变慢、纵向直尺收缩”，结果惊喜地发现：时钟与直尺竟有相同的收缩率，均为SQRT(1—uu/cc).其收缩的原因笔者认为当然是由于真空场的作用，是能够真实发生的现象。这样笔者就又一次独立提出了与洛仑兹相同的时空坐标变换式，并将之运用于求速度和加速度的变换中。其中，一运动质点当从绝对静参照系变换到动惯性系之后，运动速度将变为 vx′=（vx - u）/（1 - uu/cc） vy′= vy / SQRT（1 - uu/cc） vz′= vz / SQRT（1 - uu/cc） 而运动加速度则变为 ax＇= ax /（1 - uu /cc）＾（3/2） ay＇= ay /（1 - uu /cc） az＇= az /（1 - uu /cc） 在运动的惯性系中所测得的真空光速为 c′= c / (1 + cosβ′u / c) 式中β′为在惯性系中光的传播方向与惯性系运动方向的夹角。 当 β＇= 0 时 c＇= cc /（c + u）＜ c 得偏小光速． 当 u → c 时 c＇→ c / 2 即当“以光速追光”时得半光速 ． 当 β＇= 180°时 c＇= cc /（c - u）＞ c 得超光速． 当 u → c 时 c＇→ ∞ 当 u << c 时 c＇≈ c - u cosβ＇ 属经典速度合成． 以上成果笔者已于2004年在北京相对论研究联谊会、卢鹤绂格物研究所的《格物》杂志2004年第2期上以《相对论中的问题和解决方案》为题正式发表。 洛仑兹早期变换式的一再被独立提出，这绝不是偶然的，它是真理的顽强体现。是真理我们我们就无法掩盖它的光辉。可以相信，随着时间的推移，我们的变换会得到越来越多的人的承认。 时空变换方法是现代物理学的基础。如此重大的时空理论，必须是在现实的基础上综合分析，高瞻远瞩，才能提出正确的方案。也许有人并不相信“尺缩钟慢”的可能性，可是若将物体的时空特性（隶属于它的局部时空）看成是永恒不变的，恐怕这也不是辩证唯物主义的观点。变是绝对的，不变是相对的。重要的是我们要弄清究竟如何变的规律。时钟、直尺与绝对运动速度的关系，看来在一次项上是不存在的，收缩因子SQRT(1—uu/cc)只是运动速度的二次项，这是迄今为止对时空变化研究的最高精度，因此我们的变换也是目前称得上最为精确的时空变换式。 |