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第 一 章 运动的背景 如果世界不存在着运动，那么宇宙将一片死寂而毫无生气；如果世界的运动没有规律，那么宇宙将一片混乱而无法生存。事实上，地球在围绕着太阳周而复始地运动，光和电磁波穿过空间无穷无尽地传播……那么，这些运动都是相对于什么而言的？牛顿认为，在世界中存在着一种绝对的参考系统，物体的运动都是以其为背景的，这便是绝对空间。正如人们所知，这种绝对空间遗留下许多无法解决的问题，为此，爱因斯坦修正了时间，提出了相对论，然而，不仅没有达到目的，反而却导致了更多的危机。问题出在哪里？ 另外，随着人类认识的深入，人们发现世界越来越复杂，越来越难理解，譬如，在运动学方面，最基本的现象——太阳、地球、月亮公转的起因和动力，至今还未得到任何解释，世界上还存在着某些象百慕大三角区、旧金山的神秘地带等令人感到不可思议的“异常”现象。难道，这些现象都是违反自然法则的？不，事实上，这些都是很正常的，都是严格地遵守着自然规律。本章的目的就是要将这个方面的问题一一剖析。 一 拖曳运动 （一） 太阳系一共有九颗行星，它们几乎都在一个平面之内，都向着同一方向运行。这些行星的运动存在着非常普遍的规律性，开普勒将其内容概括为行星运动三大定律： 1、行星围绕太阳运行，其轨道近似为园或椭园。 2、行星的向径在相等的时间内，扫过的面积也相等，或者近似地说，行星的运行速度不变。 3、行星绕太阳公转的恒星周期的平方和行星轨道半长径的立方成正比例。若以a和a1，T和T1表示两个行星的半长径和公转恒星周期，则第三定律用数学公式表述如下： = （或==常数） 但是，问题在于：是什么使得天体运动呢？行星运动的动力是什么？行星运动之间存在着什么联系，受什么力量的支配？假如行星之间不受到某种约束，不受到某种力量的共同支配，那么，行星的运行将是极其紊乱和毫无规律的。而且，行星为什么要公转？它的初始速度是从哪里得到的？为什么它在空间中运行，虽然受到阻力，但是速度几万年却不改变？是什么在推动着这么庞大的星球夜以继日地运动？这使人们惊讶，这些问题几百年来甚至几千年来一直困扰着那些科学的探索者，但可惜的是，总思索不出任何满意的答复，连牛顿也不得不无可奈何地将这个动力归结为上帝的第一推动。然而，所有这一切远不止这样简单，牛顿自己也曾产生过疑问：“太阳系是不是安装得永远不会陷入混乱的状态？难道就不需要贤明的造物主有时也稍稍拔正一下紊乱吗？上帝就不会是一个不得不时而给世界时钟上发条的蹩脚的钟表师吗？” 总之，我们所需要解决的是两个问题，第一，行星的运行是由什么推动的？第二，行星的运行为何有着非常多的共同点？现代理论割裂了物体运动之间的联系，将每个天体的运动都当作独立的运动，也就是说，各个行星在广袤的天空中按照一定的轨道不断地运行，这就必然要求所有的行星都有统一的意志，都服从统一的指挥，它们既不能偷懒，也不能丝毫偏离上帝所为它规定的轨道……当然，这些问题都是不可能有任何答案的。 （二） 然而，假如我们改变一下自己的头脑，将整个太阳系看作一个整体，不再认为每个天体的运动都是独立的运动，而当作整个太阳系在 以太阳为中心作漩涡运动，那么一切问题都将迎刃而解。我们认为，太阳系是一个巨大的漩涡，这个漩涡的动力来自太阳的自转，整个太阳系都在向一个方向旋转，处于这个漩涡中的所有行星都随其一起运动，朝着一个方向，在一个共同的平面…… 我们知道，在海洋中可以存在着漩涡，我们在这个漩涡之中扔下几个小木块，那么这些小木块将绕着漩涡中心向一个方向运行。我们的太阳系就是这样一个漩涡，而行星就是漂浮在这个漩涡中的小木块。至此，我们必然会问，在海洋中之所以存在着漩涡，是因为有一种无所不在的介质——水，在空间中，在整个宇宙中，也存在着这种介质吗？答案是肯定的！在我们的宇宙中存在着一种背景连续物质，这种背景连续物质充满着整个空间，它是连续的、有粘性的，某一处连续物质的运动会拖曳着旁近的连续物质一起运动，而太阳、行星、卫星等等则是漂浮在这种背景连续物质的海洋之中。燃烧的太阳是一个背景连续物质漩涡的中心，它的自转必然拖曳着周围的连续物质一起运动，而这种运动又将使得位于其中的行星一起公转。 这便是行星运行的一切原因。利用这个原理将很容易地导出行星运行的普遍性规律： 1、九大行星的公转方向与太阳的自转方向相同。 2、九大行星的公围轨道都位于同一个平面之内。 进一步地，行星的运行并不是本身的自发运动，而是外界强迫的！是连续物质的运动拖曳着它一同向前，准确地说，它不存在相对于介质的运动，正如漩涡中的木块没有相对于水作运动一样，它不受到任何阻力，不消耗它的任何能量，它根本就没有产生运动的动能，因此也就不存在使速度减慢的问题。到这里，行星的运行不需要任何第一推动，也不需要钟表匠来给它上紧发条、拔正轨道，太阳系彻底地从上帝手中被解救出来了！ （三） 由此可见，我们的定宙是一个无边无际的海洋，这个海洋中充满着一种介质——背景连续物质，而太阳、行星、卫星等等则是漂浮于这个海洋之中。太阳系是这个海洋中的一个漩涡，太阳的自转是这个漩涡的动力。正如水所产生的漩涡一样，太阳作为漩涡的中心，它的自转将带动周围的背景连续物质一起公转，但是，是否永远保持这个拖曳速度不变呢？也就是说，在离太阳无限远处，太阳对这里的拖曳速度仍然是它的自转线速度吗？当然不是，当距离增大到一定时，太阳对此处的影响就几乎为零。这是因为虽然连续物质之间存在着粘性，使得它们彼此避免滑动，从而太阳表面的物质带动着太阳周转的物质运动，里层的连续物质又带动着外层的连续物质，但是，这种粘性是有限的，连续物质毕竟不是钢板一块，在物质质元之间还存在着相对滑动。如果连续物质毫无粘性，那么将不产生任何拖曳作用，里层的运行速度可以为很大，而外层却丝毫不受影响，它仍然保持静止，它的运动速度为零，在两层之间无摩擦地滑动；如果连续物质的粘性为无限大，那么将毫无相对滑动，在无穷远处也应该保持原有的线速度不变，实际情况是处于这两个极端之间：有很强的拖曳作用，但是速度却逐渐降低。 一般来说，拖曳的速度是与距离的平方根成反比的，距离越大，速度越小，即： 或写为V 我们将线速度与公转周期的关系V=代入此式中，得 即 这便是开普勒第三定律。 至此，我们不仅从定性上解决了行星运动的动力问题以及解释了行星运行的普遍规律和共同之处，而且从定量上证明了行星运行的速度由里至外逐次降低，证明了由观测数据归纳出的经验公式，我们应该说什么呢？我们是不是应该肯定这种拖曳作用的存在？ （四） 不仅星球受到拖曳，而且星球之间广袤的空间也受到拖曳。太阳对行星的拖曳表现在行星的公转之上，而太阳对连续物质的拖曳则表现在光行差以及其他一些现象之上。 我们已经知道，太阳对行星的拖曳主要产生两个效应，第一是行星围绕太阳运行，第二是运行的速度由内至外逐次降低，这两个效应同样存在于太阳系中的任何一点。假如我们以太阳为中心，向着径向方向作一系列直线，那么，由于拖曳的作用，这些“空间线”将产生弯曲，与太阳表面都有一定程度的倾斜，如图1-1所示。同样，地球的自转也将拖曳连续物质，它是大漩涡中的一个小漩涡。由于这种弯曲作用，光线与地球的倾角将发生一定程度的改变，处于拖曳范围之内的其他小天体也将受到影响…… 所谓的光行差是英国天文学家布拉德雷发现的。布拉德雷把望远镜铅直安置，从中盯住一颗明亮的恒星进行观测。经过两个星期之后，他发现了一个奇怪地现象：这颗被认为不动的恒星在苍穹上略为向南移动。后来它到达最南点，再折回向北，达到最北点，随即又重新向南移动；它从观察一日起正好经过一年回到了原来的位置上，这样便完成了振幅为40角秒的一次摆动。可是，恒星为什么沿着这样奥妙的轨道移动呢？这当然不是恒星本身发生了变化，而是由于太阳和地球的拖曳作用，使得光线发生弯曲。假如太阳和地球都静止不动的话，那么来自这个恒星的光线将沿直地射向地面，将不会有所谓的光线差，但是，由于拖曳作用，使得传播光的介质发生了一定的扭转，这种扭转必然导致光线也同样扭转，从而使得光线有一定倾角。这种扭转作用的大小同时决定于太阳和地球二者的拖曳作用，随着太阳、地球、恒星三者相对位置的不同，这种倾角也有一定的变化。只有当一年之后，地球重新回到原来的位置时，恒星的光行差才完成一个周期。 另外一个值得一提的现象是月球的自转。其实，月球并没有自转，它的自转速度为零，只纯粹为地球所拖曳，因此，月球总以固定的一面对着地球。而现代理论却将此解释为，月球一面在绕着地球公转，另一面却在绕自己的轴自转，而上帝却安排它的自转周期恰好等于公转周期——而且从不改变。这当然是不可思议的。拖曳理论对月球运动的解释要明了和合理得多，进一步地，它还能推导出月球运动的所有细节。因为不仅地球拖曳着月球，而且太阳的拖曳也将对月球的运动产生一定的影响，显然，地球在远离太阳的一端与太阳的拖曳方向相同，在自转到与太阳最接近的方向时，拖曳方向却恰恰相反。由于地球的拖曳，月球总有一定的倾斜度，背离太阳时，倾斜程度被太阳加强一点，面向太阳时，倾斜程度被太阳削弱一些，因此，月亮总有一定程度的摆动，它使得我们能够看到的月球表面达到59%！ （五） 不仅如此，不仅在空间，不仅在宏观的天文现象中到处都可以发现由于拖曳而造成的特异效应，而且在我们身边、在地球上，也存在着拖曳作用。这种拖曳的力量作用于大气层和海洋，造成了洋流和气流，成为人类生存环境的一个重要方面。 地球的自转拖曳着背景连续物质，同样也拖曳着海水。海水与连续物质一样是可流动的，层与层之间可以存在着相对滑动，因此，当地壳高速运动时，海水将也被拖曳着一起运动，但是，海水的速度却逐层有所降低，造成海面的速度与地壳的速度有一定的相差。对于一个地面上的人来说，他是认为地壳没有运动，而是海水在向反方向流去！地球日以夜继地由西向东旋转，海水时刻不停地从东向西流动！当然，这种流动不会使得海洋东侧最后干涸，而海洋西侧的海面却越来越高。当海水流到西海岸后，它将沿着适当的途径重新流回去。这主要有两种方式，第一种是潜流，海水从海洋深处流回；第二种方式是环流，因为赤道的自转线速度很大，而极地的线速度却很小，因此，当海水沿着赤道从东流到西海岸后，它将分为两支，向南的一支逆时针旋转，经过极地最后流回东海岸，而向北的一支顺时针旋转，也同样成为环流。 拖曳作用对于气流的影响比较复杂。假如地球的表面是一个光滑的球面，那么对于大气层的拖曳将是非常均匀的了，但事实上并不如此。就拿赤道这一条线来说吧！有陆地、有海洋，虽然都将拖曳大气层，但是，在海洋上却额外附加了一个洋流的速度。这就正如在一列高速行驶的火车上，停放着一辆极其滑动的平板车，由于惯性作用，平板车将相对于火车向后滑去，结果在火车前部出现空隙，而在后部却非常拥挤！大气也是这样，在东海岸出现低气压，而在西海岸出现高气压。 二、背景连续物质 （一） 至此，读者必然会问，既然拖曳运动那么普遍、那么重要，而拖曳作用又是由背景连续物质来实施的，这种连续物质又是什么呢？ 背景连续物质是物理上的客观实在。我们的空间到处都充满着这种连续物质，这种连续物质无处不在，它存在于星际之间，包裹着我们的周围，只要有空间的地方它都完全填满。整个宇宙就象一个没有边界、没有底面的海洋一样，连续物质就是这个海洋中的“水”，而星球，原子等等则只是漂浮在这个海洋中的一些大小不同的木块而已。整个世界都充满了物质，物质的分布是均匀的、不间断的。我们的真空并不虚无，我们看见真空一无所有，只是因为这种背景连续物质到处都是均一的，只有那些粒子，才由于它与周围空间的显著不同而被察觉出来。事实上，我们所谓的没有物质，只是没有粒子，不论这种连续物质能不能被我们所看见，但它仍然是客观存在的，我们到处都发现它在起作用：物体运动将受到它的阻滞，电磁波和光通过它来进行传播……反过来说，难道大自然让我们看见了粒子，我们就一定要认为只有这一种物质形式吗？我们难道只能将自己局限于粗糙的感觉，而不能在思想上有一次决定意义的飞跃？宇宙空间是由间断的粒子所构成，到处都是空隙，这难道讲得通么？传播电磁波、传播光的介质到底是什么？ 不仅如此，而且在物理学上还能经常检验出它的存在。星球之间的相互作用力表明，太阳系应该具有庞大的质量，然而，太阳、九大行星加起来的总和也不够其数字的30%，剩下的70%哪里去了？我们从仪器上早就检测到了K背景辐射，这种辐射是每处的空间都具有的，实际上，这就是背景连续物质的一种表现形式。假如我们将太阳系当作一个巨大的房间，那么太阳就只有小米粒一般大小，而地球却象针尖一样可以忽略不计。假如我们认为宇宙中除了原子、分子等粒子之外一无所有，那么宇宙将过于空洞，我们也很难想象在几乎什么都没有的宇宙中，为何还能漂浮着几个小小的米粒？ （二） 这种连续物质是物质存在的最基本形式。世界的最基本构成、最基本的东西就是连续物质，而我们看见的粒子只是少数凝聚的“水珠”而已。正是这种物质粘连了整个世界，也构成整个世界，它是物质的最原初形式，也是物质的最终结局。 首先，粒子只是它在特定条件下的产物。当这种物质的密度过大，部分连续物质就将凝聚为氢原子，氢原子又再产生其他的原子和分子。由于本身的性质所决定，一定密度的背景连续物质所能平衡的氢原子浓度是一定的，当氢原子浓度小于此值时，就会继续产生，当大于此值时，则是氢原子崩溃。宇宙中氢原子的产生和消逝早已为实验所测知。因此，我们没有必要担心，由于核檀变、化学反应等，原子的质量不断地转变为光和能，而以为粒子的质量就是这样不断地消失，以为世界会有一天完全虚无。 其次，这种物质的引入将使得物理学上的一切危机都得到解决。例如，当氢原子崩溃，或者核檀变、化学反应之时，从粒子状态存在的物质崩溃而转化为连续物质，并向四周猛烈地扩散而成为能量，其等式为E=mc2。这种快速扩散的连续物质的每一质元都具有向前后、左右、上下各个方向扩散的趋势，因此我们可以按照富立叶级数将其分解为一系列波长连续的简谐振动，这便是光的本质。既有“粒子性”，又有“波动性”；既有质量、能量和动量，又有波长和频率；既可发生衍射和干涉，又可产生光电效应。人们再不必为光的这种“复杂”性而迷惑了。 最后，这种物质的引入使得宇宙间所有的物质型式都统一起来了。连续物质可以凝结为粒子，粒子也同样可以崩溃变为连续物质。光便是联系连续物质和粒子的一种桥梁，当崩溃的粒子变为连续物质时，它具有能量，它快速扩散，这时我们称之为光和热。光和热是一个中间过程。从此，整个物质世界便成为一个统一的整体。 （三） 这种背景连续物质的性质并不复杂，甚至比一般物体还更加简单、更加单纯。我们将逐渐对它的性质进行分析、延伸，而导出宇宙间的一切规律。在这里，我们只略作介绍。 这种物质是连续的、不间断的。一般地，一提到物质，我们便联想到粒子，便联想到诸如刚性、内部结构等等，其实，这完全是一种错觉，这种物质根本就没有任何最小单位，无论将其无限地分下去，它的性质仍然不会改变，无论将它怎样扩展，它仍然是均一的，各处完全相同的，它没有内部差异，它不可能出现空隙。我们将水与这种物质作一比较，水是有最基本单位的，当水蒸汽变得稀薄时，这个基本单位的密度不会改变，而只是它们彼此之间的距离拉得更开而已，而连续物质却恰恰相反，物质之间的距离不会改变，甚至根本就没有距离，不存在着基本单位，不存在着微观上的差异。为了根本消除我们对连续物质的错误形象，我们甚至可以将这种物质称为“空间”，将它的无限小的组成部分称作“空间质元”，事实上，物质的原始构成正是真空这般连续，这般不可察觉。更准确地说，我们对空间所观察到的性质正是这种连续物质的性质！ 这种物质是有粘性的。虽然它是连续分布的，但是它的每一个无穷小的微分元都具有相互连接的作用，这种连接有些类似于粘着作用，正是这种粘着性，使得连续物质都粘着在一起，而不致于分散而造成裂隙。正是由于这种粘性，物质之间就产生了相互作用，连续物质的运动将引起拖曳，连续物质的膨胀将引起扩张……。正是如此，我们将会看到，这种粘性是物质之间一切作用的本源，象万有引力、电磁力、化学力等等均起源于此。 （四） 这种连续物质之所以格外重要，关键在于它是运动的背景。一切运动都是相对于这种背景的，一切运动都是这种背景中的运动，一切运动规律都是由这种背景所决定的。这正如在海水中所存在的运动一样。在海水中一般有四类运动：第一类是漂浮在海洋中的木块等等没有生命的东西，被漩涡带动作相随运动；第二类是动物或潜艇之类在海洋中的独立运动；第三类是水波或声波在海洋中的传播；第四类是海水本身的运动，例如洋流等等。与此类似，在宇宙中也存在着相对应的四类运动。 1、天体运动 天体运动不是自主的运动，只是背景连续物质的运动带动着漂浮其中的星球作相随运动。例如太阳的自转拖曳周围的连续物质，这些连续物质围绕太阳旋转，而位于其中的行星当然也不会改变它与连续物质的相对位置，也随其一起公转。星球相对于背景连续物质没有运动，它不受到任何阻力，也不需要任何动力。正是因为长期以来，我们将行星的运动当作是类似于机械运动，才使得我们碰上了许多麻烦，才使得以太学说最终崩溃。 2、机械运动 这种运动都是相对于背景连续物质的运动，运动的同时要穿破连续物质，要受到一定的阻力。所有的物体都趋向于相对连续物质保持静止，如果要让它产生运动，就必须有力量来驱动。这一类运动包括三个方面，一是动物的运动，在某种意义上，人也是一种机器，它可以独立地运动；二是人类机器的运动，例如飞机、火箭等等；三是重力运动，因为它同样要改变相对于连续物质的位置。 3、电磁波 这种背景是一种弹性物质，任何密度变化都会以波的形式迅速传递开去。当然，一般的机械运动是不足以造成较大频率的密度改变，因为物质马上可以流动，而且是以光速扩散，此时只能造成所谓的声波、次波等等。但是，电磁的振荡却可以让空间发生较大频率的改变，这种改变迅速传递开去便是电磁波。 4、光 光与电磁波完全不同，光是连续物质的迅速扩散，它不仅是一个能量传递的过程，同时也是一个物质传递的过程。光与电磁波有着本质的区别，电磁波只是一种运动的方式，而光则是在运动中的物质。 三、两种空间概念 （一） 自古以来，人们对于运动学的研究一直徘徊在两个问题之上，第一个问题是，物体在空间中的位置是否绝对的？如果答案是肯定的，那么物体的静止和运动也将是绝对的，相反，如果答案是否定的，那么，静止与运动将是等效的，可以相互转换的；第二个问题是，世界是否存在着中心？如果承认存在着中心，那么我们不仅又回到地心说的时代了吗？如果不承认存在着某种中心，那么为何苹果总是落向地球，而不是其他方向？对这些问题的解答，便构成了我们的时空观。科学史上有代表性的主要是三种观点： 亚里士多德认为，地球位于整个宇宙的中心，整个宇宙由环绕着地球的七个同心球壳组成，月亮、太阳、行星和恒星分别处在不同的球壳上，它们都作完美的园运动。空间的位置是绝对的，每个物体都有各自的天然位置，只要没有阻挡，每个物体都力图到达各自的天然位置。物体之所以会运动，其原因就是它们还没有达到各自的天然位置。 牛顿认为，在物质之外还存在着一种绝对空间，物体的运动都是相对于这个绝对空间的，物体的静止、匀速运动、加速运动都是相对于这个绝对空间而言的，在这个绝对空间中坐标的改变从而决定了运动规律。物体都趋向于保持原来的状态，保持原来的位置，如果要让它改变，就必须施加力的作用。牛顿还认为这个绝对空间到处都是均匀的，不存在着中心。 第三种时空观是伽俐略和爱因斯坦的相对论。相对论认为，一个物体所处的位置是相对于参考系或观察者的，在不同的观察者看来，同一种运动可以表现为不同的运动形式，例如一个苹果的下落，对于地面的参考者来说，是一个加速运动，而对于爱因斯坦电梯里的人来说，苹果则是静止，完全没有运动，因此，运动都是主观的感觉。物体在空间各点都是等效的，运动形式之间可以相互转换，因此不存在任何特殊的参考系，不存在着中心。 （二） 虽然这几种时空观囊括了问题的所有的可能答案，但是，仍然没有那一个理论能够完满地解释自然规律，现代科学还存在着许多自相矛盾的佯谬，还存在着许多不符合定律的自然现象。这是否是因为我们对问题考虑的还不够全面，分析的还不够透彻，或者根本就忽略了最实质的内容？事实正是如此。现代科学之所以出现那么多错误，之所以在运动学方面出现危机，关键在于我们对于“空间”概念的模糊和含混。 现代科学的所谓“空间”其实是混淆了两种截然不同的概念： 一是物理上的客观实在。譬如电磁波的介质，光线所通过的路径……，一言以蔽之，我们将粒子以外的，我们感觉上“没有粒子”而被认为“没有物质”的空洞世界称作空间，同时将物体在其中位置的机械变化称作运动。事实上，真空并不虚无，我们的空间充满着连续物质。因此，物理学上的所谓空间就是一种背景连续物质，物体在空间中运动要受到这种连续物质的阻滞作用，正如在海水里的运动一样，物体的运动规律是依据相对于这种连续物质作什么运动而定。 空间的第二种概念是数学上的抽象坐标。由于我们将体积定义为物体所占有的空间，将光的路线当作数学上的直线，继而让我们似乎觉得空间是存在于物质之外的概念，使得空间非物质化了，抽象化了，而将空间与坐标等同起来，将坐标的无限延伸性和恒定不动性看作是空间的基本属性。这样，空间就完全绝对化和理论化了，而不是物理学上原来的空间概念。 （三） 可见，我们传统的空间概念代表着两个方面，一方面是物体运动所参考的空间，另一方面是表征物体位置的坐标空间。在物体的运动特性和力学特性上，只有第一种空间才起作用，而且是决定作用。物体的运动规律是依据相对于背景连续物质作什么运动而定，当加速的时候，必然会受到这种连续物质的阻滞作用，也就是说，这种背景连续物质有保持物体静止的作用。只要物体相对于连续物质有着位移，它就必然服从运动规律，只要物体相对于连续物质没有位移，它就没有受到力的作用——而不管它的坐标位置有多大的改变。例如，月亮在绕着地球公转，但是，它相对于背景连续物质没有运动，因此，它不受到任何阻力，也不需要任何动力，更不符合圆周运动的规律。数学上的空间只是一个抽象的概念，只是人脑中的一种坐标而已，它不存在于自然界，它只能描述物体的位置，而对运动和力则毫不干涉、毫无影响。如果我们将这两个空间各自抽提出来，那么，物体在第一种空间中的运动将要遵循绝对空间的规律，只不过这个绝对空间本身也在流动；而在第二种空间中的运动和静止将完全是等效的，物体在其中可以任意改变位置而不需要力的作用。 但是，由于我们混淆了空间的两种概念，认为物体保持一定的坐标位置是空间的特性，以致造成世界上所有的物体都处于恒定不动的空间之中即上帝所规定的位置这种错觉。事实上，假如我们的空间真的严格地一无所有，那么，将不能确定物体的运动状态，因为无论以多大速度运动，或者旋转，或者静止，都不受到任何阻力，也不需要任何外力来克服改变运动状态所遇到的阻力，它很容易地就从一个位置移动到另外一个位置，很容易地从一个状态变到另外一种状态，也即空间中的各点、各种运动都是等效的。同时，在这个严格空洞的宇宙中，物体也失去了参考系，处于坐标上任何位置都毫无差别，我们不能区分所谓的上、下、左、右，也没有所谓的运动和静止，因此也无法目测这个物体是否运动。在现代物理学中，我们混淆了“空间”的两种不同概念，我们一方面将运动定义为相对于背景连续物质的运动，另一方面又将恒定不动的坐标性质赋予这种参考“空间”，势必会造成我们在理论上的混乱。 （四） 当然，假如背景连续物质之间不存在着相对运动，假如这种介质完全静止，犹如一个刚性的整体，那么，这个运动学空间将与坐标空间毫无区别、合二为一了。事实上，背景连续物质并不是钢板一块，物质之间的相对位置并不是一成不变的，也就是说，运动的参考系本身也在变化无穷。但是，参考系本身的变化我们无法察觉，我们只能看到一个物体的坐标的改变，而将这种坐标的改变称为运动，这样就必然会使得我们大惑不解：一些物体的运动仿佛要受到空间的阻碍，而另外一些运动却好象非常自由，运动与空间到底是什么关系呢？在现代科学中，我们认为运动所参考的空间是一个刚性的整体，那么就只可能存在着与运动的两种关系：要么对运动进行干涉，使得物体难以改变自己的位置，运动是绝对的；要么认为对运动不产生影响，不管怎样改变位置，都不受到力的作用，空间中的各点都是等效的。这就必然导致绝对与相对这两个极端的概念，无论是绝对论、还是相对论都是错误的。 其次，世界不存在着中心，但是，却存在着无数局部的力学中心；背景连续物质的分布，就总体来说，是均匀的，但是在局部上却有着不均匀，例如在太阳系，绝大部分的物质都集中于太阳和九颗行星之上，而正是由于这种密度的差别，才导致了苹果落向地球的这一类自发运动。因此，我们的运动学空间，也即我们的背景连续物质，是整体地均匀，是由不均匀的局部所构成的均匀的整体，不存在着整个世界的中心，但却存着无数的力学中心，例如太阳、地球、月亮都是这样的中心，在它们周围的物体将趋向于落向它们的球体之上。但是，现代科学却是很机械的，要么认为世界是不均匀的，存在着一个总的中心，要么认为世界是绝对均匀的，各处都毫无差别。这种极端的作法对于混淆了“空间”概念的现代科学是在所难免的。既然空间是坐标性质的，那么我们这个参考系就将是一个刚性的整体。如果一个物体相对这个空间中的某一点静止，那么，它相对于其它各个部分都绝对静止；同样，假如某个天体在我们看来有着坐标的变化，那么它势必就在相对周围的空间作运动。因此，要么地球就是世界的中心，要么苹果就不应该落到地球上来！ 四 参照系 （一） 我们的运动只有相对于背景连续物质才有意义。物体在其中的运动如同在海水中的运动一样，也遵循着非常简单的规则：1、物体产生的运动必须要有力的作用，这是由于背景连续物质对其的阻滞作用，使得难以改变位置；2、物体如果相对于这种背景作直线运动，则遵循直线运动的规律，如果作加速运动，则遵循加速运动的规律。 在另一方面，这种运动的参照系，或者说运动的背景也在作非常复杂的运动，参照系的相对空间位置在不断地发生变化。这是因为，任何物体的运动一方面要受到背景连续物质的阻滞，另一方面也将拖曳带动着这种物质，但一般来说，大的天体主要表现为对连续物质的拖曳作用，而小的物体主要表现为空间对它的阻滞作用。这样，在宇宙中，每一个自转的天体都拖曳着周围的背景连续物质一起运动，形成了一个个空间的漩涡，而小的物体则是处于这样的一个漩涡参考系之中。物体在其中的运动不仅有着自己相对于背景的运动，而且更多的还有着背景本身的运动，它的视运动是这两种运动的加合，但只是第一种运动，只有相对背景的运动，才是物体的真正运动，才遵从运动规则。 正是因为所有的星球都拖曳着周围的背景物质，因此不论这些星球之间彼此存在着多么复杂的运动，然而每一个星球表面的物体的运动都将遵循简单的规律。在地面作匀速直线运动的物体，遵循匀速直线运动的规律，在太阳上作匀速直线运动的物体，也遵循着同样的规则。虽然在地球上作匀速直线运动的物体，相对于太阳却作很复杂的运动，但这毫无影响。运动的性质只取决于周围的背景，在各处运动的的物体的运动规律只依其相对于周围空间取何种状态而决定。 这样就形成了一个个的力学中心。 （二） 当然，背景连续物质这个参照系对于观察者来说是不适用的。我们无法看到这种连续物质，当然也就没有办法来判断物体是作什么运动的，为了便于观察，我们往往还选取另外的参照系。例如，我们看见汽车在跑，是因为它相对于路面以及路旁的建筑物、树木的位置在很快地改变；我们认为飞机在高速飞行，是因为它们在一瞬间就从我们正前方的上空进入了后方的上空；我们说苹果在作落体运动，是因为它从离地面几米高的树枝变成地面之上……但这并不说明，这些运动与这些参照系之间有什么本质的联系，无论是树木，还是建筑物，都只是人为引入的区别物，它对运动性质毫无影响，而运动的真正背景、运动的参考系在暗处时刻决定着运动的规律，我们要时刻牢记这一点，不要忘记这两类参照系之间的差别。 一般地，地面上空的背景连续物质总为地球所平稳地拖曳着一起运动，这种物质相对于地面没有位置变动，因此，我们可以以地面上的事物作参照系来考察空中的物体的运动规律。因为地面上的所有物体一般都随地面一起运动，所以我们选取建筑物、树木以及自己本身作为参照系也是完全可以的。 但是，也有某些例外，例如，百慕大三角区、魔鬼海以及另外的少数地方，都在地理上处于特殊的位置，它们都位于各大洲的角落，南行的寒流与北行的暖流在此汇合，海洋的水在此调头，也就是说，空间常常向这里挤压，部分连续物质便向上迸发，这便是宇航员所看见的白光。在这些地方，常常计算好的飞机提前到达，由提前的时间不得不推论有每小时五百里的强风在后面吹送，但是，这种巨大速度的风是不可能的。事实上，这是因为飞机是相对于背景连续物质飞行的，而这种背景、这种运动参照系又相对于地面作时速几百里的移动。 由于空间的异常变化，在这些地方，船只和飞机不可避免地经常出事。飞机和船只被上升的背景物质带至高空。由于光线是依背景连续物质而传播，虽然飞机就在离地面不远之处，驾驶员也只会看到下面全是“白水”，在这里，磁场被巨大的物质流所干扰，发电机停止工作，电流也无法输送，磁针不断地胡乱偏转…… （三） 运动是绝对的。运动的性质都是相对于背景连续物质这唯一的一种参照系。无论我们从什么地方来观察，无论我们以什么方式来看待，然而，物体的运动性质都不会因此而发生丝毫的改变：静止的永远保持静止，匀速直线运动的物体永远是作为匀速直线运动，自由下落的苹果永远是作落体运动，它们所遵循的运动规律也都是确定的！ 牛顿承认绝对运动，为此，他曾经定义一个绝对空间，牛顿说：“绝对空间，在其本质上，与外界的任何东西都无关，永远保持其为等同的而且不动的。”一个质点的速度或加速度都是相对于这个绝对空间而言的，而这个绝对空间是一个坐标性质的空间，是无限广延和固定不动的。为了说明这一点，牛顿设计了一个“水桶实验”，我们使一个盛有水的水桶旋转，当桶已旋转而水还未动时，水面依然与静止时相同，是一个平面；但到最后水随桶一起旋转时，水面就呈现出一个凹型曲面。这个实验表明：当水静止时，不管是否与水桶有相对运动，水面都是平的；而当水旋转时，不管它是否与水桶相对静止，水面都是凹型曲面。牛顿用此论证绝对空间的存在，根据水面的平和凹，可以判定水对绝对空间是静止的或旋转的。 其实，这里的水的绝对运动并不是相对于所谓的绝对空间，而是相对于背景连续物质作绝对运动。假如我们仍然将这种背景连续物质称作空间的话，那么，相对它的一切运动就象相对牛顿绝对空间的运动一样的绝对，只是绝对空间在这里不是固定的，而是随地球一起运动。这里的绝对空间都与一定的天体相联系，每一个星球都是一个绝对空间，无数个这样运动着的局部的绝对空间就组成了一切运动的背景。 很多人否认绝对运动，例如，马赫曾对牛顿的“水桶实验”作过如下的解释：水相对桶壁（它只有很小的质量）的旋转并不能引起它的表面凹起的现象，这种凹面现象只可能是由于水相对于地球以及无数遥远天体的相对转动而引起的。一个静止在旋转着的凹面水上的现察者，将看到无数天体绕着他旋转，正是这一个拥有巨大质量的天体系统绕着水的旋转引起了水面变凹的现象。在马赫以及他的后继者看来，运动并没有背景，只有各个物体之间相对位置的改变，从而就忽略了运动学空间，只看到各种其他的参照系，只看到表面现象，而否认了内在的实质。 （四） 运动是绝对的，然而，现代科学却认为运动具有相对性。他们将静止和匀速运动都看作惯性运动，也就是说，不受任何力的作用就能保持这种运动状态。这是一种具有优越地位的“惯性系”，人们给予它两条特性： （1）相对于一个惯性系作匀速直线运动的参考系也是一个惯性系。 （2）在一个惯性系内通过一切力学实验都不能判断这个惯性系相对于另一个惯性系的匀速运动状态。 从而，通过坐标变换，我们就可以将匀速直线运动变换为完全静止。静止与匀速运动是完全等同的！也就是说，对于一个静止的物体，你可以说它正在作匀速运动，同样，对于一个作匀速直线运动的物体，你也可以说它完全静止！因为静止不需要力来维持，匀速运动也不需要力的作用，二者是没有差别的！ 其实，这是完全错误的。匀速直线运动的物体相对于空间，永远是作相同速度的匀速直线运动，永远是遵循着匀速运动的规律，决不能通过所谓的伽俐略变换，认为可以在另一种坐标中将它看作静止，二者是不等同的。这主要是因为两个方面的原因：一、运动和静止只有相对于背景连续物质才有意义，而其他参考系统对于运动都毫不影响，毫不干涉，或者说，与人为的参考系统没有任何关系，只有背景连续物质才决定着运动的规律；二、空间对运动的阻滞作用虽然不是很大，但毕竟还是存在，匀速运动与静止有着本质的区别，如果没有力的作用，匀速运动不会永远保持下去！ 当然，问题不仅仅是这些，因为背景连续物质本身也存在着运动。运动的原理不是一个式子就可以表达得了的，必须具体问题具体分析，找出运动物体、背景连续物质以及参考系三者之间的关系，假如硬套一个公式，那就太机械了。在卡氏大船和爱因斯坦电梯里的都是不发达的社会，若是具有现代文明的地球人进入其中，他只要通过感应电流便能知道在作相对于地球的运动，因为对于每一个学过电磁感应的人来说，该不会认为切割地磁线的运动与相对于地球静止是等同的吧？ 五、迈克耳逊实验 （一） 光的速度已成了一个最基本的数据，它以30万公里/秒的速度传播。但是，光以这样的速度运动是相对于什么而言的？在日常生活中，我们都是相对于某一参照系来确定物体的速度的。飞机相对于同向行驶的火车的速度和相对于地面的速度不一样的；顺流而下的船只的速度相对于水和相对于两岸是不一样的……。或者说，只要没有一个参照系，速度就成为毫无意义的了。那么，光以速度C运动又是相对于什么来说的呢？在我们的传统概念中，光是在绝对空间中 运动。对于光来说，绝对空间是一个绝对惯性系，在这个系统中，光速是不变的。以太就是构成这个绝对空间的实体，光就是在均匀的、位置固定的以太中的传播，光的速度就是相对于以太的速度。 同时，现代理论认为，地球必然相对于以太有着运动。因为，相对于太阳来说，地球有公转，还有自转，相对于银河系中心来说，还有太阳系本身的运动，怎么能认为恰恰是地球相对于以太的速度总为零呢？如果接受这一点，那不又是把地球看作一个地位极其特殊的天体了吗？自从哥白尼之后，人们再也不能同意任何形式的地球是宇宙中心的观念了。因此，结论只能是：地球相对于以太存在着运动。由于地球的约以30公里/秒的速度相对于太阳运动，所以可以合理地认为，地球至少在某一时期以30公里/秒左右的速度相对于以太而运动。站在地球上正好与地球绕日的轨道方向一致之处，就会置身于“以太风”之中，如同站在高速行驶的航船甲板上，可感觉有股风扑面而来一样，尽管此时空气是完全宁静的。因此，假如我们能够测到“以太风”的速度，反对来就可找到那个优越的绝对参考系。 根据一般的认识，如果光通过以太的速度为C，那么从相对于以太运动着的观察者看来，光的速度应该不同于C。谁都知道，顺风前进的声音速度比逆风大，因此，光顺以太风和逆以太风传播的速度看来自然也会不同，通过光速的测量，应该可以从光速的各向异性证实“以太风”的存在。 我们的任务便是测知光速在各个方向上的差别。 （二） 但是，这种分析合适吗？ 首先，并不存在绝对空间，不存在着这样的一种绝对的参考系，任何寻找它的工作都是徒劳的。我们的运动是有着背景，但是这种背景并不是坐标化的空间，它并不是固定不动、无限延伸的，它因地而异，并且本身还在运动。没有一个整个世界的统一的参考系，当然，我们寻找一个并不存在的东西，这种工作是毫无意义的。 其次，地球相对于背景并不存在着运动，根本就不可能有“以太风”。并不是地球相对于这种背景静止，就说明地球是世界的中心，地球相对于背景的静止并不是不可思议的。我们必须区别开两种运动，一种运动是地球相对于背景的运动，这种运动遵从物理学规律，另一种运动是地球相对于其它星球的运动，这只是一种视运动，与运动的本质毫无关联。并不是地球相对于其它星球都存在着运动，就要求它相对于背景也一定存在着运动。正是在这个问题上，我们没有找到正确的答案，才导致物理学上的危机，才导致以太学说的最后破产。 最后，光是各自同性的。光只是一种连续物质的猛烈扩散，光的速度只与连续物质的密度有关，而不管它来自何方，沿着什么途径传播。光的速度是相对于背景连续物质而言的，只在背景之间没有发生相对运动，那么光速对于各个方向都没有差异。对于地面上某一点来说，背景是为地球所均匀地拖曳，背景相对于地面没有相对运动，因此，光是各自同性的，也就是说，不论是垂直方向还是水平方向，光速都是相同的。 （三） 正是这样，我们人为地制造了麻烦，为自己提出了一个错误的课题：虽然光在各个方向的速度都是相同的，但我们的任务却是去证明它是不同的！这个研究的结果必然是否定的。 1887年，迈克耳逊和莫雷一起完成了一项著名的实验，来检验以太假说。他们的想法是这样：如果在以太中光速是一定的，那么，当接收者以一定的速度相对于以太运动，光相对于他的速度在不同方向应是不同的。他看到迎面而来的光速大，从后面追来的光速小，如果能测量到这个差别，就支持了以太学假说。众所周知，光速很大，一般物体的速度却很小，所以，即使不同方向的光速是不同的，我们也很难测量得出来。迈克尔逊——莫雷实验的巧妙之点正是在于他们不去测量不同方向的光速值本身，而是测量不同方向的速度之间的差。他们在实验中利用干涉现象，能够有把握地将30公里/秒这样一个与光速30万公里/秒相比是很小的量区分开来。 在实验中，是应用零点法来比较光在相互垂直的两个方向上的速度差的。其中的一束线是先逆“风”，后顺“风”，另一束则在“风”中来回横穿。前者与以太风平行，后者与以太风垂直。问题是，哪一束先回来呢？ 在平行方向上，先逆“风”所需要的时间是I1 = ，顺“风”所需要的时间是I2 =，因此光线来回往返一次所需要的时间是： t1= I1+ I2 =+= = = （其中β=） 在垂直方向上，光相对于仪器的速度不变，仍为光速C，但是传递的距离却发生了变化，d = = ，光线束回一次所需要的时间是： t2 = = = 二者的时间有较大的差异，按理应该观察到干涉条纹的移动。 这些观察进行了很长时间。从五月开始，这时地球沿自己轨道往一个方向运动，到11月份结束，这时地球向相反方向运动。从那时起，这个实验被重复了多次，在持续很长的时间内和在不同的条件下进行了观察，但实验结果始终都是否定的，即两个方向上的光不存在光程差！ （四） 虽然，实验无数次地证明了在两个方向上光的速度相同，但是，我们仍然总是抱住一个成见不变：速度应该不同，那么，为什么不同的速度却没有光程差呢？物理学家的头脑似乎都出了毛病，他们把本来相同的东西硬要说成不相同，尔后又再去浪费人力物力来解释它为什么又变成了相同。于是，物理学家就试图设计另外一个完全相反的效应，修政某个观念而使得t1 = t2。 十九世纪快结束时，菲茨杰·拉尔特和洛仑兹提出一种假设。他们认为，固体相对于以太运动时，它的尺寸是会变化的；它在运动方向上的长度将缩短，而缩短的量正好使迈克耳逊——莫雷的实验产生否定的结果。根据它的假设，如果平行于运动方向的长度缩小了，以致它“实际上”等于 ，那么平行方向的传播时间正好等于垂直方向的传播时间： = 然而，这种收缩不同于一般的收缩。物体在有阻力的介质中运动会收缩，这种实例我们确实遇到过。例如汽船在湖水中行驶时，由于尾部推进器的驱动力和船头水的阻力两者的作用，船体会被压缩一点点。这种机构力所造成的压缩和船壳材料有关，钢制的船体就会比木制的少压缩一些。但在迈克耳逊实验中，这种导致意外结果的收缩，其大小只与运动速度有关，而与材料本身的强度根本无关，无论大理石、铸铁、木头或者棉花，收缩程度都是一样。似乎这种收缩并不是物体的收缩，而是空间的收缩。好了，我们不管这些了，我们只去找出数据之间的联系，去乘个某个因子将两个数转换为相等就可以了。我们已经有一个伽俐略变换： x′= x－vt t′= t 但是，通过伽俐略变换并不能达到目的，还需要将变换公式作某种修改。洛伦兹想出了自己的变换，他在这一变换中为运动系统引入了“当地时间”，来取代伽俐略相对运动的和静止的参考系统都是“同一的”时间，也即牛顿的绝对时间。这时间取决于系统的位置和运动的速度。洛伦兹变换的公式如下： x′= t′= 但是，这还只是一个数字游戏，我们还必须去探讨事情的实质。 （五） 至此，爱因斯坦捷足先登，一鸣惊人，提出了他那著名的相对论： （1） 运动物体的时间伸长 △t′= （2）运动物体的长度缩短 △=△ 从此，洛伦兹的数字游戏被上升为定律，洛伦兹的假设被尊奉为真理。这个业绩主要是归功于爱因斯坦，他宣称，我们之所以出了麻烦，是因为时间在捣鬼，我们以前的经验和常识都是错误的，只有迈克耳逊实验才揭示了世界的真理。这就是科学，科学就是这样强有力的！ 一个划时代的发现，一个使科学界，尤其是物理学界引以为自豪的突破，一个使二十世纪的人们嘲笑先人头脑简单的辉煌成绩……。唱不完的颂歌，听不完的赞辞，在历史的大道上走不完的崇拜者……，从来没有一个学说享受这样的声誉，从来没有一个理论让所有的学者如痴如狂。但我依稀看到，常识和逻辑遭到无情的践踏，真理在痛苦地颤抖和瑟索，而时间这个替罪羊，正龟缩在十八层地狱里鸣冤叫屈！ 六 时间无罪 （一） 双胞胎诞生了。他俩一生下来就分开了，过着完全不同的生活，很多年之后他俩又高高兴兴地突然相遇了。这样的事件经常发生在古老的戏剧里。21世纪的双胞胎将更富有戏剧性。双胞胎中的一个驾驶着高速宇宙飞船到遥远的星球去了，而另一个则留在地球上。留在地球上的兄弟觉得时间过得很快。10年、20年、30年过去了。他的头发变白了，视力衰退了，喔，肚子也变大了——岁月可不饶人哪！后来他高兴地得知，他的兄弟就要回来了。宇宙飞船已经回到可以看得见的天空。几天之后它顺利地着陆了。兄弟俩激动地互相拥抱着。地球上的兄弟看到了什么呢？他的兄弟看上去仍然像30年前一样：黑黑的头发，肚子也没变大。他一点也没有变老——他似乎还是那么年青。如果说他刚离开地球五年，这也许还能使人比较相信，但是已经分别30年了呀！“最近的30年你很好吗？”——地球上的兄弟问宇航员。“30年？不，才5年！我很好，这5年你也很好吧！”宇航员回答说。——这种情景可能吗？这在相对论里已成为一个肯定性的结论。由于时间变慢，在地球上过去30年，在飞船才有5年。岂止如此，假如宇宙飞船比光速还快，儿子还会比父亲先出世呢！ 但是，运动是相对的，不仅飞船相对于地球高速运动，而且地球也相对于飞船作同样速度的飞行，地球上的兄弟也将比飞船中的兄弟年青。这样，谁都比谁年青，天下还有比这更荒谬的么？ 相对论的拥护者提出许多自相矛盾的“论据”来进行辩解，并且最成功的一点是他们宣称相对论效应在1974年由直升飞机携带原子钟在空间飞行而得到检验。那么，若将地心看作静止，地面将是速度为30公里/秒的运动体系。地球已存在的年龄约为60亿年，那么地面较地心的时间将会变慢很多。在地面的60亿年，地心所度过的时间只有： △ t = △t′×= 60亿年× = 59.99999亿年 各位，二者相差一千年！我们地面现在正处于公元二十世纪，那么，我可以向全世界庄严宣告：地心正处于公元三十世纪。同样，月亮正处于公元前十世纪，喜玛拉雅山山脉处于公元十八世纪，地下的矿井处于公元二十一世纪，还有宇宙中那无数的星球，特别是那些以光速远离我们的天体，它们此刻所处的时间是地球的远古，还是地球毁灭以后的时代？这些我无法一一计算。 （二） 时间是一种历史，我们所说的现在便是此刻所存在的历史，假如这时有一个力量使宇宙同时凝固，整个宇宙中此刻所存在和发生的一切便不再变化了，我们漫游各处所看见的便是同时发生的，过去的已经不复存在，未来的还未发生。 所谓时间，便是这样一种历史，它是由此刻、过去、将来三者组成，它们的推移便组成了无始无终的时间。很显然，此一瞬刻一致，另一瞬刻若在异地，怎样知道它同时呢？我们唯一的办法是采取一种均匀流逝的东西，通过它流逝的多少，来近似确定同时的时刻，更推之，我们认为流逝多少的相同，历史便已过去相同，而借以这种均匀性来粗陋地度量历史的长短。从古代的沙漏、日影到近代的摆钟、原子钟，近似程度都不太好，人类正预计改用较为精确的恒星周期作为标准时间。由此可见，时间是绝对的，而时钟却只是一种近似，我们尽可能地使用标准时间和标准时钟，便是为了更准确无误地确定历史的同时以及度量其长短。 历史是绝对的，时间只是表征这个绝对概念的一种方式。时间并不是物质的内在特性，也不是运动中必不可少。时间只是我们心理上的一种感觉，无论我们怎样地规定时间，或者有无时间这个概念，对世界的构成和运动都毫无影响。时间的唯一目的就是用来确定历史的同时及其长短。各地方的运动可以有所快慢，但之所以有所谓的快慢，是因为用了绝对时间标准来进行比较，假如我们又再定义一个时间变慢，速度又成何意义呢？难道我们要定义各物体的速度都相等，而以此来计算时间的快慢？ （三） 时间的标准是一个理想的概念。正如在气体的研究中有着理想气体模型，在大地测量中存在着标准米尺一样，时间的标准也是在理论上绝对准确的。这个理想的时间标准包括两个方面，一是时间的流逝是非常均匀的，也即时间的长短是非常精确的，在相同的时间内准确地包含有相同的历史；二是时间的时刻是各地完全一致的，我们对同时的判断是丝毫无误的。要是没有理想气体模型，对于气体的研究将无从下手，假如我们总去计较标准米尺在测量中存在着误差，那么我们根本就不能进行大地的测量了。时间也是这样。在物理学中，假如不存在着理论上绝对准确的理想概念，那将是无法想象的。 时间是绝对的，时间的标准是绝对准确的。正是基于这一点，我们才能够比较时间的同时以及时间的长短。而时间数值的测量却是一个对它的无限近似，随着技术的进步，我们在实际所用的时间标准也越来越准确，越来越接近于理想模型。由此可见，时间是独立于一切测量之外的，任何方式的测量都只是对它的近似，而根本不能对它的本身有任何影响。 相对论者宣称，我们通常所讲的同时是毫无意义的。为了适应他们的那个式子，我们武断地认为：时间并无一种客观标准，我们确定同时要通过传递光信号。按照他们的理论，接受光的时刻和发射光的时刻是同时的，但一般人都知道太阳离我们一亿五千万公里，光速每秒30万公里，因此日出时照射到地球上的光是t = s/c=15000/30×1/60=8分以前在太阳上发射出的。 至于谈到时钟，那就更令人啼笑皆非了。同一只钟表在月亮上和地球上的周期不一样，地球上一昼夜的时间在月亮上却多走了好几圈，但我们并不以为月亮上的时间比地球上有所增加。正是由于各处重力加速度有所不同，时钟的周期有所差异，因此各国都规定了标准时间，如中国用的是北京时间；正是由于技术条件的限制，钟表的快慢受到各处条件以及运动状况的影响，因此，我们经常校对钟表，并尽量采取不受环境影响的记时装置。然而，爱因斯坦不知怎么将时钟所走的刻度赐封为世界的一大特性？ 地球自转一周为一天，我们将一天分为24小时，若地球只以现在速度的二分之一进行自转，我们既可以同样将一天分为24小时，也可以按照现在的时间量将一天分为48小时，但无论哪种分法，都并不说明时间的流逝有何变化。你假若对时间的变慢感兴趣的话，你可以将自己的手表拨快，让它一天走48小时或者更多，但这丝毫无助于，也丝毫无损于时间的推移，时间仍然还在那里不紧不慢地流逝。爱因斯坦若想长寿，他可以将手表拨快365倍，我们一天的寿命，他可以延长为一年的寿命，我们只能活八十岁，而爱因斯坦却可以千岁、万岁、万万岁！ （四） “时间变慢”这个命题是相对论的基石，是狭义相对论广义相对论的最根本出发点。所有相对论的原理和公式都必须用时间变慢来解释，所有相对论的结果和推论都是时间变慢的效应。然而，时间变慢这个命题的本身就是非常错误的，它不仅对于人类的认识毫无帮助，相反给理论研究带来了更长的麻烦。 首先，它否定了常识，违反了逻辑。在相对论者看来，我们的世界是一个错误的世界，我们流传下来的经验和概念都值得反对，都需要重新推敲，什么运动和静止，什么同时和先后，这些都只是人为的错觉，事物之间没有了确定性，整个世界都可以倒反过来。具体的东西都变成了抽象，什么都不存在，而不可想象的四维世界和扁形人却引入了生活。事物之间失去了一切联系，弟弟比哥哥年轻，是先有父亲还是先有儿子都值得怀疑，一切事物都失去了客观的性质，世界的一切都已消失，只留下一些奇点——一些深不可测的地狱让我们居住…… 其次，它不仅没有解决它试图解决的问题，反而使得问题变得更为混乱。在相对论之前，人们所思考的是最根本的问题：譬如传播电磁波、传播光的介质是什么？运动之间有什么相互联系？运动是相对于什么而言的？但在相对论出世以后，人们就无暇去顾及这些问题了，因为新的问题更便他们迷惑不解，更使他们在学术上纠纷不休，例如时间为什么变慢、四维空间具有什么性质等等，人们整年整月沉湎在这些“理论探讨”之中，浪费大量人力和物力，却丝毫没有意义。因此，相对论只不过是转移了人们的视线，让人们作作数字游戏，不再去探索事物的本质而已，它根本就不是解决问题的方法。 最后，相对论这之所以以能够解释迈克耳逊实验，其原因是不言自明的。与其说是理论解释实验，倒不如说从实验数据来凑合理论。对于一切难以解释的空间现象，我们都可以通过修改坐标参数来使得其符合我们观察到的数据，正如用洛伦兹的长度收缩来解释迈克耳逊那样，这种凑合数据的研究并不困难。只不过这样做太直观了，问题暴露得非常明显，容易被人攻击。而爱因斯坦却高人一筹，他不去赤裸裸地凑合数据，而是穿上了一件迷人色彩的外衣——他引入了时间，在狭义相对论中以t = s/c，在广义相对论中以s2 = x2+y2+z2 －c2t2，将时间与坐标参数联系起来，空间的每一点变化便以歪曲的形式在时间上也多少表现一点，从而，本来可以直截了当地去修改坐标参数，这时却转变为转弯抹角地去修正时间，事情变得复杂了，不再将矛盾暴露得那么明显，问题的本质被掩盖了，使得人们无法去追究其责任，这样，空间有少数几个特性便成为相对论的光辉证明了。 然而就连凑合数据这一点，相对论也是很不成功的。例如，在地球上作匀速直线运动的物体，相对于太阳却作很复杂的运动，你如何利用时间变慢将它转换为相对于太阳也是匀速直线运动呢？也即相对于太阳和地球这两个参照系都是遵循同一运动规律呢？要注意，这可是爱因斯坦相对论的最根本一点。 由此可见，不顾传播电磁波和光的介质而接受这样一个理论是多么值不得的牺牲呵！ 七 光线弯曲 （一） 前面已谈过，光是连续物质的猛烈扩散，虽然总的来说，光是沿光速方向传播的，但是，对于其中每一个质元，它都具有向前后、上下、左右各个方向扩散的趋势，因此我们可将它按傅立叶级数分解为一系列频率连续分布的简谐振动。对于确定的一束光来说，其能量是一定的，即对周围空间进行扰动的能力是不变的，在空间背景连续物质密度大的地方，这种扰动涉及到比较小的范围，呈收缩型，在稀的地方则波及较大的范围，呈发散型。如图1-2 我们知道，当光从光密媒质进入光疏媒质时，波长和振幅要变大，光线弯曲发生折射现象。这里情况非常类似，光线也是弯曲的，圈中铅线代表光的传播路线。假如有个人来到这个地方，则在A处看上去很长，在B处却会变短。因为，在我们看来，A处的腹部和B处的头顶是在一条目测的“直线”上，而误以为是在同一水平线上。 大自然是不会隐瞒它的任何秘密的，连这听上去“不可思议”的现象，大自然也向我们毫无保留地揭示。在加利福尼亚洲旧金山郊处不远处，有一个“奇异”的“神秘地带”，其中最引入注目的是地面上铺着的两块石板，这两块石板相距约40厘米，每块的面积不过50×20平方厘米左右，从表面一看，与其它石板没有什么不同，然而，它却有着惊人的“异常”之处。 不久以前，名叫矢追和大桥的两位日本人来这里进行考察。他们各择了一块石板，相对而立，这时，奇迹也现了，身高164厘米的矢追究显得比身高180厘米的大桥还要高大、魁梧得多。他们简直不敢相信自己目睹的怪异现象，下意识地揉了揉眼睛，但所观察到的一切并未改变。随而，他们交换了站立的位置，身材高大的大桥先生转瞬变得更加高大了，身材不高的矢追则变得更为矮小了。当他们一次又一次地交换位置时，他们的身材也一会儿伸高，一会儿缩短。 旁观者目睹了这种奇迹，无不感到吃惊。矢追和大桥怀疑两块石板不在同一水平面上，可当他们用水平仪测量以后，又不得不打消这种怀疑。矢追还用卷尺分别测量大桥站在两块石板上的身高，可数据始终是180厘米。 （二） 事实上，由于我们混淆了空间的两种概念，才使我们对大自然感到吃惊、感到不可思议，物体的运动，光的传播都是以连续物质这种背景为参考的，但是，我们却将运动定义为相对于空间的运动，继而又将空间与坐标等同起来，必然会造成认识上的混乱。决定物体运动特性的背景连续物质的真实属性与我们已养成的坐标化的空间大相径庭。因此，在下面的讨论中，我取消空间这个十分矛盾十分混乱的抽象概念，而代之以绝对坐标和相对坐标。 绝对坐标是我们按照物体所占的实际体积来定义的，将相同的体积元给予相同的dx、dy、dz，再进行抽象的无限延伸。它的定义和数值可由刚性的尺子进行量度。它是世界的客观属性，是不依我们的意志为转移的。它是世界的存在形式，背景连续物质在这个坐标中有疏有密。而相对坐标则是以我们的目光来进行定义的，以两条光线作为平行线，以光线作为直线，作为坐标轴，在这种坐标中，尺子或人可长可短。但是，这只是我们观察世界所用的坐标，世界的真实性质与我们感觉到的有所冲突。在现代科学中，我们对直线和坐标的定义是用光线，而又将它赋予刚性尺子的特性，这样就将绝对坐标和相对坐标混为一谈，以致在大自然面前思想混乱。 或者说，我们将传统“空间”的两个方面完全分开。空间的第一个方面是抽象的，它没有任何形式的物质体现者，它只为物体的存在和物体的运动提供一个场所，它只是一个空虚的、无边无际的容器，它不给物体提供任何性质，也不给物体的运动产生任何影响，而且，无论我们将内容物取出、或者将内容物放入，都不会引起这个容器的任何变化。它只是一个坐标化的空间。空间的第二个方面是运动学空间，也即背景连续物质，可以说，空间的第一个方面是容器，面第二个方面则是内容物，前者是抽象的，而后者却是具体的物质。这种连续物质在容器中的分布有稠有稀，而且还可以相对运动，但它却决定着物体的性质和物体的运动规律。绝对坐标便是对这个容器的大小的一种量度，相对坐标便是对内容物密度的一种量度。从绝对坐标我们可以得出物体的体积，而相对空间则是我们观察的基础。连续物质这种背景在绝对坐标中的分布是不均匀的，而相对坐标则是要求物质完全均匀，这就导致相对坐标在绝对坐标中的“密度”将因地而异，在有的地方，相对坐标“密度”很大，在有的地方，相对坐标的“密度”很小，但假若我们反过来看的话，那么在相对坐标中，也就是说在我们的观察中，同一束光线在有的地方占据较大的体积，而在另外一些地方则占据较小的体积。这就导致身长“变短”和“变得高大”的效应。 （三） 宇宙是客观的。它的构成和性质当然不依我们的目光为转移，它的构成是用绝对坐标来表达的。在此坐标中，太阳周围的连续物质的密度分布如图1-3所示。图中黑点的稠稀代表物质密度的大小。由于重力场是从内向外逐渐减小的，这说明随着地球上物质的密集，它周围的连续物质这种背景也是逐次降低的。我们知道，当一束光从光疏介质传到光密介质时，光线会弯曲而发生折射，同样，当一束光从星球B经过太阳边缘射向地球A时，由于内外的密度不同，光线也会向太阳略有弯曲，光线不是BA′，而是BA。但我们的观察，总是以相对坐标为基础的，认为光线是直线传播，因此用仪器所绘出的星球在B′处。也就是说，当光线经过太阳周围时，会向太阳有一定的弯曲，光不再是直线，而是一条弧线。 在日常生活中，由于我们所能观察到的距离与光速相比小得可怜，因此很难发现光线随空间而改变的事例。但我们可以作这样一个实验：在煤气灯灯焰的后面摆一排盛有半瓶绿色溶液的玻璃瓶子，我们越过灯焰去观察溶液界面，便会看到一个非常显著的现象：由于灯焰的猛烈冲击，我们所观察到的溶液界面成一波动的正弦曲线，其振幅竟可达到5个厘米。 八 以太的悲剧 （一） 现在，我们可以回头来探讨一下运动学的发展过程了。我们也应该了解过去，了解一下我们曾研究了什么，曾遇到了什么样的问题，又是怎样去屈服、去牵强附会地建立了所谓的“相对论”。我们应该了解我们曾经犯过哪些错误，我们应该了解正确的答案是什么？从每一步的分析中，我们将会发现现代科学有着什么样的理论基础和实验基础，也会发现它有多大的合理程度和科学性。“以太”便是这个历史的见证人，它是作为运动的介质而引入，但接踵而来的问题和麻烦使它衰落，继而无声无息地退出历史舞台，成为科学史上的一件历史遗迹。“以太”的兴衰沉浮便是运动学的历史。 以太是伴随着光的波动说进入物理学的。向池塘里丢进一块石子，水波就向各个方向传播，振动的音叉所发出的声音也以波的方式向四方传送，任何发亮的物体所发射出的光也是这样。水面上的波纹清楚地表明水的微粒在运动，声波则是空气或其他被声音穿过的物质在振动。但是，我们却找不出负责传递光波的介质来。那么，为什么不认为声和光的“导体”是同一种介质，例如空气呢？在惠更斯时代，这是不可能的，对声和光的差别知道的太多了：特别是声也可通过不透明的物体传播，而光则通过行星间空间传播，在那里很可能没有一点空气。因此，我们必须假设还存在着另外一种介质，它负责光的传播，它还必须是充满整个空间的，不然的话，如果空间真是一无所有的话，硬说在本来无物可振之外有什么东西在振动，岂不是太不合乎逻辑了吗？“以太”就是作为这种介质而被引入。 但是，在另一方面，牛顿写道：“行星和恒星都在天空中沿着各种各样的路程，有规律地和十分持久地运动，因此说天空充满液体，是非常令人怀疑的，除非这些流体极其稀疏。因为，由此可以明白，天空没有可察觉到的阻力，所以也没有任何可感觉到的物质。”牛顿为此作过数值计算。通过比较空气中的声速和虚空中的光速，他发现，以太的弹性对它的密度之比应当至少比空气的大一万亿倍，也就是说，以太的弹性应当比空气的大一百万倍以上，而以太的密度却应当比空气的还小一百万倍！只有这样，星际间的以太才有可能天体的运动只产生微不足道的阻力。在这种阻力下，要经过几万年以太才使行星和慧星的运动产生可以觉察得到的改变。 瞧！以太一出世就遇到了麻烦，没有以太不行，有以太也不行，以太的引入反而妨碍了天体运动。这是以太学说的第一个困难，事实上，这个困难并不存在，因为天体本来就没有相对于以太的运动，天体的运动总是拖曳着以太或者是被以太所拖曳。 （二） 以太概念遇到的第二个困难是，以太到底应该具有什么样的结构和性质？ 按照惠更斯的看法，光是介质的“状态波”，介质总体上是不动的，而只是它的个别部分在振动。因此，振动的状态在以太中向四面八方传递，光波所到达的那些以太点本身又成为次级光波的源，这些次级波相互迭加起来而给出一个合成波，它似乎把先前的波继承了下来。然而，与空气中的声波作类比并不是总合适的，象在液体和其他气体中一样，在空气中也只能传播纵波，但是，如果认为光也是纵波的话，那么就无法解释光的衍射、干涉和偏振等最为重要的现象。在关于偏振光干涉的最初一些工作之后，杨氏就指出一个十分不愉快的情况：为了解释这种现象就不得不假定，光波是横波，它不同于声波。然而已经知道：弹性横波只能在固体中传播。因此，以太只可能是固体。 这样，以太不仅被要求它是极其稀薄，而且它连成为液体的权力都被剥夺了。传统科学赋予了以太这样的性质：一方面，它在传递光波时，是一个振动的固体；另一方面，它对天体的运动都丝毫没有阻力，显示出极完美的流动性。于是，光以太就被比作类似于火漆的物质。火漆是坚硬的，在机械力的迅速冲击下易碎，但如果静止足够长的时间，它又会因自己的重量而象蜂蜜那样流动。过去的物理学设想以太与火漆相似，并充满整个星际空间。它对于光的传播这样的高速运动，表现得象坚硬的固体，而对于速度只有光速的几千分之一的恒星和行星来说，它又象流体一样被它们从前进的路上推开。 同时，为了解释电磁现象，又引入了电以太。它们怎样相互作用，怎样相互传递自己的运动呢？就象是相互啮合的齿轮——麦克斯韦描述了一个直觉的模型。这些旋涡都以电流的力线作为自己的轴。为了完美起见，在旋涡之间还“混进了”不动的以太粒子，它们被旋涡挤压，而反过来，它们又挤压旋涡，妨碍它们的旋转，就象齿轮之间在撒进了砂子后运动也受妨碍一样。此外，为了解释以太的电动势，又不得不赋予它以弹性，类似于齿轮的弹性。令人吃惊的模型！ 因此，由于以太一身担任数职，所以人们赋予了它许多性质，例如以太的流动性，刚度和各种弹性性质，甚至还提到内摩擦，而这些性质又根本不可能同时存在！正如在一片汪洋大海之上，只有一只救生艇可以帮助遇难船只的人们逃脱死亡一样，与其大家你争我夺，还不如干脆将它炸碎！现代科学对于以太就是采取这种科学的策略。 之所以出现这么多麻烦，是因为我们的以太具有粒子的结构。对于一个粒子来说，它具有内部结构，它的内部与粒子周围有着本质的差别，在粒子内部密度很大，而在粒子周围则完全没有物质，密度为零；粒子内部不可以被压缩，而粒子周围可以无限压缩，直到粒子之间没有一点空隙而已；而且粒子之间存在着空隙，它的性质发生断裂……。那么，要解释它是如何相互作用，如何相互传递各自的运动是根本不可能的事情。其实，实际存在的这种介质，也即背景连续物质是完全连续的，它根本就没有内部结构，它只有两点性质，一是具有粘性；二是可以被压缩，正因为如此，它们之间的作用能够迅速传递。 另外一个根本的错误是，在以太学说中，将光当作是在以太中传递的波。其实，光并不是某某能量在这种背景中的传播，而是连续物质本身的快速运动和猛烈扩散，从而它并不要求以太必须是固体。 （三） 以太学说的第三个困难是关于以太的运动了。 按照传统科学，如果光波也和声波一样，是靠一种媒质——以太来传播的，那末只有对静止的以太，它的传播速度才可能是各自同性的。当然，以太的运动和静止是相对的，是相对于某一参考系而言的，我们希望找到那个以太相对静止的参考系，在这个参考系中光的传播将是各向同性的。因此人们曾经认为，通过对光速的测量，应该可以找到这个唯一的绝对参考系，光在它内部的传播是各自同性的，而在其余的参考系中，光速就不可能是各向同性的了。这似乎就是牛顿的绝对空间。 读者不难发觉，这里犯的一个极大的错误是，我们将以太与坐标参考系等同起来了！参考系是坐标性的，是刚性的，是无限延伸的，它的各个部分之间不存在着相对运动，参考系只有整体运动，而没有局部相对运动；而我们却将这个性质蛮横无理地塞给了以太，认为以太也是这样，要么整个以太海洋都相对于参考系作同一速度的运动，要么整个以太海洋的各个部分都相对于参考系绝对静止！我们认为整个以太海洋是钢板一块，以太之间不存在着相互运动，如果地球拖曳它周围的以太以某一速度一起运动，那么，在离地球一万公里、一万光年的地方的以太也将保持这一速度同时运动。这一个概念是非常幼稚的。 正是这样，我们认为相对以太的运动就是相对于这个绝对参考系的运动。在迈克耳逊实验中没有检测到“以太风”的存在，因此就导致如下两个结论：（1）地球相对于这个绝对参考系没有运动；（2）地球完全没有带动以太。这是两个多么错误的结论！当然，地心说已经是不可容忍的了，姑且认为太阳系对应于绝对系考系，那么，也同样存在着两种奇怪的事情：（1）为什么太阳恰好在对应以太的绝对参考系内静止？要知道太阳不过是一颗普通的恒星，而观测表明太阳系约以250公里/秒的速度绕我们的银河系的轴转动，每二亿五千万年转一周；（2）如果认为太阳能带动周围的以太一起运动，那么地球为何又完全不能带动以太呢？这便是传统科学所面临的危机。 这样，以太静止也不是，运动也不是，处于进退维谷的局面。同时，麦克斯韦方程和伽俐略原理又都被认为是不可动摇的。这两个理论要求，物体无论是在运动还是静止，实际上都是完全等效的，都不受到以太的影响，这两种情形里的现象彼此无法区别，因此物体相对于以太都不存在着运动。这样就必然要求，要么认为以太完全是被物体带动而一起运动，要么干脆认为不存在着以太。 （四） 正是这样，十九世纪的科学家在以太而前一筹莫展。以太在实验上根本检查不出，而在观念上却非有不可。不然的话，如果空间真是一无所有的话，硬说在本来无物可振之处有什么东西在振动，岂不是太不合乎逻辑了吗？ 以太究竟具有什么样的性质？物体在其中如何运动，光怎样传播？以太本身是静止还是运动？这是物理学上一个难以攻克的堡垒。相反，以太学说更使得物理学上问题百出，一个个问题使得科学家们头昏脑胀，一次次的失败使得探索者灰心丧气，一种种的危机使得人们心惊胆颤，筋疲力尽，然而，问题却越来越多，似乎是无穷无尽，不断地滚滚而来！进攻者反而被被进攻者包围了！人们沉默了，退却了，在祈祷着上帝的拯救，在盼望着奇迹的发生。人们开始面临着一个紧张的选择：是否不再穷根究底，就此罢休？但是，这不是投降吗？投降也需要投降者的勇气，谁敢第一个道出人们的心声？正如一朵乌云压在整个世界的上空，沉闷的空气使得人们心事重重。终于，一面投降的白旗伸出来了，人们才如释重负，这个难于开口的选择终于被人作出了。从此，人们可以悠闲自在了，可以心安理得地去分享胜利的喜悦，可以理直气壮地大谈科学的世界观…… 这个旗手就是爱因斯坦。他率先避开了问题的实质，绝口不谈物体是如何运动，绝对不提运动的背景，而只是去研究数字，去凑合数据。从那时起，物理学研究便停顿了，以太的概念被束之高阁了，物理学家都改行了，他们不再去研究物理学应该研究的问题，譬如物理模型、运动形式、相互之间联系等等都无人问津，他们都去研究数学，一种毫无意义的数学，一种想入非非的符号游戏。 （五） 爱因斯坦是时代的产物，爱因斯坦的相对论之所以得到了承认，并且逐渐站稳了脚跟，关键在于科学需要这么一个理论。相对论出现在对它本身极为有利的时刻。当时，整个物理学一片混乱，物理学家都是焦头烂额，手足无措，人们在困难的面前却步了，希望不再去追究事情的本质，希望能够草草收场而得到心灵的解脱，否定原有的概念，寻找一种出路已成为必然的而且非常迫切的趋势。爱因斯坦可以说是生逢其时，天赐良机，各方面的奇运孕育了一代惊世骇俗的理论。爱因斯坦这样的旗手是必然要出现的，假如没有阿尔伯特·爱因斯坦，那么一定也会有一个其他的什么爱因斯坦被推上历史的舞台。因此，相对论的错误并不是爱因斯坦个人的错误，而是整个时代的错误。 问题在于我们应该怎样去看待这样一个学说。在爱因斯坦的早期时代，对于相对论，相当一大部分物理学家直到死始终不理解，也不接受它；另一部分虽不理解相对论，但是都松一口气似地接受它，因为这一理论能使他们轻松地摆脱电动力学中以太所带来的那些令人痛苦不堪的困难；最后，只有“三个半”物理学家理解和接受这个理论，并着手进一步发展它。 然而，在今天，相对论却成了最基本的常识，没有谁再去反对它，无论你去问哪一个学过这方面内容的人，他都会自豪地回答说，他完全弄懂了相对论！达尔文的进化论在这里达到了极限速度，人们的智力比起本世纪初的物理学家不知发达了多少万倍，以至于在每一本书中，都可能出现将洛伦兹、普朗克归纳为落后分子，对他们为什么不理解相对论而感到格外惊讶！ 尤其是，近代物理学的教育培养了一批什么样的人才呢？有相当大一部分人没有探索精神，根本就不具备研究物理本质的才智和毅力，他们只会死记硬背几个条条，根本就不去管它究竟是什么意思，而后却到大庭广众之下来卖弄了。他以眼角的余光扫过那些惶惑不安的听众：“你们弄懂了相对论么？”，而后是不屑一顾：“噢，连相对论都不懂！”但还是颇具学者风度，宽宏大量：“不是每一个人都能懂的。”言下之意：我比你聪明！然而，假如你提出一点非议，他们便马上变得气势汹汹、咄咄逼人了：“你这一条不符合相对论，”“你不懂相对论，还谈什么相对论？”相对论成了绝对真理，相对论成了一切学说的最高裁判，这便是学术讨论，这便是二十世纪的科学态度。我奉劝某些年轻学生不要一知半解就自以为是、趾高气扬，我希望学者们都要客观地对待各个理论和各个学说，不要先入为主，不要信奉教条，允许和欢迎各种反对的意见，这样才有利于科学的发展。 九 相对论的概念 （一） 在十九世纪，我们积累了两个事实： 1、对于一般物体来说，它的运动服从于速度迭加原理。例如若轮船相对于江水用时速与公里的运动，而江水本身又以2公里/小时的速度流淌，那么，相对于江岸来说，逆流而上的时速将为3公里/小时，而船只顺流而下的时速为7公里/小时。 2、对于光来说，却似乎不符合上面的速度迭加。因为我们认定了地球相对于以太有着运动，但是实验却发现，这种“运动”并不影响光速，地球运动速度与光速迭加仍然等于光速！ 这是两个相互矛盾的数据，很显然，问题必定是在某处发生了错误，我们应该去重新推敲这两个事实。但是，物理学却没有这样作，他们只是把这两个速度迭加综合起来，用一个式子来表达，将它们称为普遍性规律，这便是洛伦兹变换和爱因斯坦的相对论。问题很简单，对于光来说，参考系的运动对光速没有影响，我们应该乘上一个零系数；对于一般物体来说，参考系数运动符合算术迭加，因此，应该乘的系数为“1”。既然我们打算当这两个数据统一到一个式子中去，那么关键是我出这么一个因式，使得当运动速度为光速时，这个因式的数值为零，当运动速度比较小时，这个因式的数值为1。符合这个需要的因式很多，就是其中一个。正是这样，现代科学通过高度的分析、归纳和综合，从两个数据就导出了一个辉煌的物理学定律！ 然而，问题到这里并没有了结，在这个式子中光速是一个特殊的数值，必须给予它特别的规定和特殊的性质。为了符合这个式子，必须先作出两点假定：（1）光速不变；（2）光速最大；不然的话，算式本身就不符合物理意义。但是，这两个假定自身就是错误的。 我们知道，在玻璃中、在水中，在空气中光的传播速度不同，这是由于介质的性质和密度不同。同样，当光通过物质密度不同的背景空间时，光的速度也会改变。背景物质的密度较稀，则光速较大；背景密度较大，则光速变小。由光疏介质的空气进入光密介质的玻璃，光速要改变，同样，在背景连续物质密度不同的空间各部分，光传播的速度也不相同。光速对于同一点来说，是各向同性的，然而，在光的传播过程中，光速是变化的！由于引力关系，地面附近背景连续物质的密度较大，光速较小，在真空中，光速却更要大得多。“光速不变原理”是一个不合理的人为规定。在地面，背景连续物质的密度近似一致，光速大致相同，难道就能说明高空中的速度也是一样么？ 既然光速本身就是可变的，自然地，也就不能宣称光速是最大的运动速度。 （二） 爱因斯坦所欣赏的是一个错误的观念：没有绝对运动。 这个概念是起源于伽俐略的。按照力学相对性原理，牛顿的绝对运动在各惯性系间又显现为一种相对运动，特别地说来，沿一直线的绝对速度是无法靠力学手段来测量的，速度总是相对于一特定的参考系才有意义。 在狭义相对论里，爱因斯坦进一步发挥了这个错误，把力学相对性原理推广为“相对性原理”：一个惯性系相对于绝对空间的速度，靠任何物理手段（不仅力学的，也包括电磁学、光学等手段）都是测量不出来的。要注意，在伽俐略体系中，只是力学手段，而在爱因斯坦理论中，却是任何物理手段都测量不出，因此，两个参考系是完全等效的，一切绝对运动都是观察不到的！到这一步，运动都变成毫无意义的了，通过坐标变换，运动的可以转换为静止，静止的也可以认为它在运动。 不过，在狭义相对论中，涉及到的还仅仅是惯性运动，也即不受力的作用的运动状态都是等效的，匀速运动与静止可以相互转换。但是科学总是进步的，在广义相对论中，这个原理被推广到力的作用：受到力的作用与不受到力的作用是完全等效的，二者可以通过坐标变换来互相转化。在狭义相对论中，只是速度是相对的，而在这里，也不将加速度当作绝对的概念。在前者，一切自然规律对各惯性系都成立，各惯性系在描述自然规律上是等效或者说是等价的，而在后者却开始承认“自然定律对一切任意运动着的非惯性系也有效”，这便是“广义相对论”。 广义相对论是这样来描述等效的，让一个观察者登上一个密闭的升降机，当升降机静止时，他的脚与地板的压力等于他的体重mg；当升降机向上以加速度a启动时，他感到脚下压力增大，即自己的体重增加了，变为mg′，其中g′=g+a；当升降机等速上升时，一切恢复正常（狭义相对性原理！）；当上升着的升降机煞车时，他又感到脚下压力减轻，即自己体重减轻为mg″，其中g″=g-a。这个观察者可以认为升降机向上加速的效应等价于地球引力场的增强，而减速时的效应则等价于地球引力场的削弱。合起来说，一个加速度为a的参考系等效于一个静止参考系内存在附加的均匀引力场的情况。特别地来说，如果让升降机自由下落，内部的观察者将处于失重状态，“加速场”完全抵消了“引力场”。 这样就将“引力”与“运动”等同起来了。这样的说法与下句话相类似：“假如一只鸡是母的，那它就将生蛋，因此母鸡与鸡蛋是等效的”。引力与运动是两个完全不同的物理概念，一种是描述运动状态的，一种是揭示物理起因的，正如母鸡可以生蛋，生蛋就必须是母鸡一样，然而我们不能以为“没有母鸡就没有蛋，因而母鸡完全抵消了生蛋”。运动只是作用力施加于物体之后所产生的后果，运动与引力是不等同的。 当然，引力消失了，自由落体也就不存在了，所有复杂的运动都不用解释了，我们只要引入某个张量或某个因子将运动的速度数值凑合出来，就万事大吉了。什么引力，什么运动规律，都见鬼去吧！我们说“重力场中的运动与在以g为加速度的运动体系中的运动等效”，难道比说“假如世界都成为均一，各处运动规律便都一致”更有意义么？等效原理只是凑合数据，而没有任何物理意义。 （三） 相对论的另外一个错误是将空间抽象化、概念化，认为空间完全等同于坐标，空间可以弯曲。 我们知道，任何客观实体都具有质量和体积，在宇宙中占据一定的位置。我们观察四周，通常将其区分为上下、左右、前后，我们将这三个方向坐标化，便认为我们是处于三维世界。三维世界是客观的，是宇宙存在的唯一形式。只要物体具有质量和体积，那么它就一定是三维的。 准确地说，三维坐标是我们描述宇宙的方式，宇宙是客观的，对于每一点来说，它都是有上下、左右、前后三个方向。我们对宇宙的描述必须美观、经济，而更重要的是符合数学语言。作为坐标来说，坐标轴为直线，坐标轴之间互相垂直是最合适的选择，这便成为我们的三维空间。一维和二维只是构成三维的要素，它自身并不独立存在，因为无论客观世界中的那一条直线，哪一个平面，实际上都是具有质量和体积的。至于四维、五维、多维则都没有任何现实意义。 在这个空间中，有一个很确定的事实：空间中两点之间的距离是一个与坐标系的选择无关的量，我们在作坐标变换时 dR2=dx2+dy2+dz2 是三维空间坐标变换下的不变量。 但是，在相对论中，却认为我们都处于一个四维世界，不仅有空间的三个方向的坐标，还有一个时间量。进而，他们认为，在惯性参考系变换下，dx2+dy2+dz2并不是一个不变量，而只有所谓的“四维间隔”才是不变的： ds2=－c2dt2+( dx2+dy2+dz2) =－ 这样就彻底歪曲了空间的性质。 空间是描述物体存在状态的，而时间则是一种历史；空间是一个客观的概念，而时间却只是一个心理概念，二者之间有着本质的区别，二者之间根本不存在着任何联系，它们都是独立地存在，独立地变化的！无论物体的空间位置有没有变化，那怕它是永远静止，时间也同样是均匀地流逝；无论时间过得多久，只要没有运动，物体的空间位置也不会发生任何改变。一般来说，随着时间的推移，空间状态可以发生变化，但是这种变化的方向和规律与时间毫无关系，它只是空间自身的运动。如今，相对论却鼓动着时间胡搅蛮缠，使得物理学一片混乱。 （四） 相对论的唯一功绩是在于它扰乱了人们的思想。 从相对论出世以来，时间可以变慢、空间可以弯曲，时间和空间都失去了客观性质，都成了不可捉摸的东西，这使得世界的一切似乎都失去了其存在的意义。只有抽象、只有运动，任何现实的东西都成为未须有，没有具体，没有静止，所有的一切都只是一种心理上的错觉。常识和逻辑遭到否定，我们已经熟悉的一切又被重新怀疑……。人们呵，在大自然的面前更加迷惑了。 我们可以看到，在每一个问题上，虽然伽俐略和牛顿体系有着错误之处，但是，爱因斯坦的体系却错得更为厉害。前者的错误只是局部的错误，只是认识深度的错误，而后者的错误孝是根本的错误，是逻辑和概念的错误。前者比后者更接近于真理，而后者只是谬论，用后者去取代前者，是人类认识史上的大倒退，它使得我们今天还必须进行论战，还必须从二十世纪初叶起步！ 这个错误是时代的悲剧。人们并不缺乏才智，相反却有着非常丰富的想象力，譬如扁片人、四维空间等等。在哥白尼之后，由于地心说的破产，将上帝逐出了我们的世界，而相对论的出现，却使得上帝获得了永久的天堂，获得了无边的法力。上帝处于多维世界之中，他总在你身边，但你却无法发现，当需要的时候，他随时随地都会出现。多么辉煌的科学！瓦蒂冈应该授予相对论一枚特制的金质奖章！ 另外，时间可以变慢，空间可以弯曲，哥哥可以比弟弟年轻，还有这么一个神奇的世界： 年轻女郎名伯蕾 神行有术光难追 爱因斯坦来指点 今日出游昨夜归 真是奇妙极了！ 然而，相对论比经典的神话的进步之处在于：它有着科学的实验 以及数学的证明，因此是科学的神话。证明这个神话的理论有数以万计的公式，有各种功能、各种性质的符号，有着成卷成卷的专著，规模真可谓空前巨大！ 一个伟大的神话世界！ 一部浩瀚的符号体系！ 然而，我们要问：这是科学吗？ 本文作者：段宗曜 hbhgduan@163.com 欢迎转贴 |