皇帝的新装

面对物理教皇的新装，您敢说真话吗？

惯性系的定义

        牛顿运动定律成立的参照系是惯性系，而且牛顿运动定律仅在惯性系中成立，可见惯性系定义的重要性。

    牛顿和目前教科书对惯性系的定义：绝对静止系（绝对空间）以及相对绝对静止系匀速运动的参照系就是惯性系。

寻找惯性系

        牛顿所定义的惯性系（以下简称‘牛顿惯性系’）存在吗？只要能证明绝对静止系的存在，就能证明牛顿惯性系的存在。牛顿当然知道该问题的严峻性，设计了“牛顿水桶实验”，牛顿认为，当水相对绝对空间旋转时，即水相对绝对空间加速运动时，水面即呈现凹面。事实上牛顿的这个证明是错误的，牛顿水桶实验等同于如下实验：

        加速运动的水杯中的水面将不在水平，而呈现一个坡面。而该坡面的坡度与水杯相对地球的加速度成正比，而与地球相对绝对静止系的加速度毫无关系。可见牛顿水桶实验只能证明水桶相对地球旋转时，水面呈现凹面。

如何测量加速度

        牛顿在其《原理》中，为测量物体相对绝对空间的加速度提供了方法：在一根绳子的两端系上两个小球。当绳子的张力为零时则说明两小球相对绝对静止系（或牛顿惯性系）的加速度是零。通过测量绳子的张力和小球的质量我们就可以得出其相对绝对静止系的加速度。

       牛顿错了，假如上述绳子的张力大小为1牛顿，小球的质量为1千克，那么该小球相对绝对静止系的加速度是1米/秒2吗（a=F/m）？不是，如果该实验在地面上做，该小球相对地球的加速度是1米/秒平方，相对太阳的加速度是1.006米/秒平方，相对绝对静止系的加速度是多少？谁也不知道。

        人坐在加速运动的汽车中会发现，当汽车的加速度越大时，人的后背受到汽车的推力越大，根据该原理，人类发明了加速度计，按照牛顿和教科书观点，加速度计可以测量出非惯性系的加速度值。同样是牛顿和教科书的观点：地球、月球、人造地球卫星等是非惯性系，可为什么加速度计只能测量出汽车、飞机的加速度，却永远无法测量出地球、月球、人造地球卫星等“非惯性系”的加速度（绝对不是因为仪器精度不够）。

         这个矛盾暴露出一个问题，要么是人类发明的加速度计是无能的、坏的，即加速度计无法测量非惯性系的加速度；要么是牛顿对惯性系的定义是错误的。而利用加速度计制造的惯性导航系统已被广泛应用，且被证明是可用的，不是无能的。

        可能有人（甚至可能是反对相对论的人）要批评我了，人家也许会说：我们一般说的非惯性系指的是相对地球加速运动的非惯性系，即使牛顿在绝对静止系问题上存在疏忽（就象牛顿曾在门上为大猫留了个大洞又为小猫留了个小洞一样），但没有必要小题大做。我并不是小题大做，正是牛顿的疏忽，即认为存在绝对静止系，于是绝对静止系理所当然成了经典物理中光（包括电磁波）的参照物。而该观点与实验的矛盾直接导致了物理的神学化——相对论的出现。

参照物的作用

         我一直在强调参照物，参照物重要吗？参照物对于经典物理（包括牛顿力学和电磁学）实在是太重要了，但对于神学——相对论可能不重要，如：相对论认为光的速度值与参照物无关。

          参照物在牛顿力学的作用：

          一、速度的参照物，谈速度必谈参照物，没有参照物的速度值是无意义的，如：地球上的人相对宇宙飞船的速度很大，但飞船内的宇航员相对该飞船的速度值是零。

     二、加速度的参照物，牛顿力学中，加速度是绝对的，是通过牛顿运动定律a=F/m计算出的，牛顿力学认为合外力F与参照物的选择无关，物体的质量m与参照物的选择无关，当观测者测量出的加速度值与通过牛顿运动定律得出的计算值不相符时，则说明该观测者所在的参照系是非惯性系，该观测者在加速运动，该观测者不具有当做加速度的参照物资格。可见在牛顿力学中，加速度是绝对的，是相对牛顿惯性系的。

     三、力的参照物

      可能您是第一次听到这个“荒唐”的概念。力也有参照物？

     某物体受到的合外力是10牛顿,请问该合外力是相对什么参照物的？可能有人会回答：这简直是个白痴问题,力(的大小和方向)与参照物的选择无关。

         再一个问题：地球上静止着一个质量为10万吨的航空母舰，它受到的合外力是几牛顿？有人可能会回答：它受到的重力和支持力大小相等方向相反，合外力是零。这个回答是错误的，其实它受到的太阳引力是600,000牛顿(F=ma=100000*1000*0.006)。除此外它还受到其他星球的万有引力。那么它受到的合外力是几牛顿？牛顿自己不知道，我们不知道，未来人也不知道。我们只能回答，相对地球这个参照物，它受到的合外力是零，相对太阳，它受到的合外力是600,000牛顿。可见脱离参照物的合外力是无意义的。

   参照物在电磁学中的作用

        一、在磁场中运动的电荷受到罗伦兹力：F=QBV。罗伦兹力的大小只与电荷相对磁场的速度有关，不论是电荷运动还是磁场运动，只要电荷与磁场的相对速度不是零就存在罗伦兹力。因此公式F=QBV成立与任何（惯性）参照系中（即罗伦兹力的大小与参照系的选择无关）。而F=QBV与E=BV是等价的，因此公式E=BV和公式B=EV/C2也成立与任何（惯性）参照系中（既二公式中的速度V表示电场E和磁场B的相对速度）。而麦克斯伟仅仅使用公式E=BV和公式B=EV/C2就“计算”出了电磁波的速度等于C，因此该速度值C与参照系的选择无关，这就是“光速不变原理”的鼻祖。

     二、运动电荷之间存在磁作用力(与上述罗伦兹力本质相同)，比如同向电流、同向运动的同种电荷之间的磁作用力为吸引力,反则为斥力。该“磁作用力”的公式为：F=Kq₁V₁q₂V2/r²（K为常数、r为电荷之间距离）。当两电荷电量相同且速度相同时，该公式可变为：F=Kq²V²/r²。可以肯定：①该磁作用力的大小与电荷之间的相对速度无关，②也与参照系的选择无关（即与观测者无关），③该公式的绝对正确的。那么公式中的速度V是相对什么参照物的呢？该困惑也是导致相对论出现的原因。

牛顿的功绩

         在牛顿以前的物理学中，并没有引力质量和惯性质量之分，从牛顿所公开发表的科研成果中来看，并没有区分引力质量和惯性质量的必要。但从牛顿《原理》中我们可知，牛顿挑选了很多种不同的物质，来测量它们的引力质量和惯性质量之比。是否牛顿一直在试图寻找某种引力质量与惯性质量不等的物质呢？十分谨慎的牛顿，从其留给我们的著作来看，我们无从得知。试想假如存在某种引力质量小于其惯性质量的物质。将会产生什么奇怪现象。假如地球大气层的引力质量小于其惯性质量，那么地球就不是现在的样子，地球的模样就和彗星一样拖着永远背向太阳的长长的尾巴，而且当地球在近日点时，这时地球的加速度最大，该尾巴也最长，在远日点则相反。存在引力质量不等于惯性质量的物质吗？

光速是如何计算出来的

        测量某种波的速度是很经常的事，但麦克斯伟首先计算出了电磁波的速度，在尚不清楚电磁波的媒质是什么，更不知道该媒质的特征参数的情况下。能计算出电磁波的速度的确是一件不容易的事。

         我“擅长”把复杂问题简单化，比如把牛顿旋转水桶问题简化为加速运动的水杯问题，这是一种研究方法。

     麦克斯伟计算电磁波的速度等于C时的计算过程很复杂。但可以简化为如下计算过程，简化后的计算过程是我独立发现的，但绝对不是我的独创。比如还有北京大学孟庆信教授、马国梁、沈建其等。计算过程如下：

     第一步：假设有一以速度V运动的磁场B，该磁场B可感生出一电场E。即：E=BV

     上述公式E=BV无疑是个真理，但物理学家往往忽视了该公式的参照系问题。E和B虽然在一个公式中，但却不在同一参照系中。孟庆信教授、马国梁、沈建其等似乎并未关注该问题。

     第二步：假设上述被感应出的电场E（即E=BV），也已同样的速度V运动，将感应出一个磁场B₀。B₀=EV/C²（C为常数与光速巧合） 。将上述公式E=BV代入该式中可得：B₀=EV/C²=BV²/C²。当V=C时B₀=B。于是，电磁波的速度就等于C。

     麦克斯伟就是这样“计算”出电磁波的速度等于C的。有人赞叹它的完美、简洁，而我却认为它是荒唐之极。依然是简单的参照系问题，在公式E=BV中E和B并不在同一参照系中，E和B的相对速度不是零而是V。E和B根本就不会同速前进，该E根本不会感应出磁场B₀。

     上述公式B₀=EV/C²=BV²/C²是正确的。但我们看看B₀和B会不会相等。该公式可分拆为：B₀=EV/C²和E=BV，在某参照系中，假如B₀的速度是零，则E的速度就是V，B的速度就是2V。可见B₀和B不是同一参照系中磁场，其相等是无意义的。