|
挑战相对论的几个问题
相对论(包括狭义相对论和广义相对论)建立以来，对于现代物理学和现代人类思想的发展都有巨大的影响。 众所周知，科学是一“三无”世界：无国界、无顶峰、无阶级性。它随着时代的前进而不断创新、不断发展。所以，尽管相对论有其辉煌的历史，但一百年来始终有无数物理学家和有钻研精神的爱好者对它进行了各种各样的考查和挑战。这种不盲目迷信权威、勇于探索的精神正是科学精神的体现，也是时代发展所需要的。其中有很多想法是很好的，它在客观上为推动科学的发展完善提供了很好的动力。本文浅谈当前挑战相对论的几个问题。 ‘ 一、 相对论的一些结论并未得到验证 众所周知，实验是检验真理的唯一标准。实验验证是相对论获得认可的关键，但是相对论的一些结论至今并未获得验证。例如： 1．狭义相对论的基本前提——光速不变性尚不能认为已经得到确证。 2．狭义相对论的某些推论虽然能够得到一些实验支持，但这些验证均属间接证明。例如，横向多普勒效应，M介子寿命延长等现象被解释为时间变慢(或膨胀)效应，但这些现象也可能是由于其他物理原因所引起。 3．狭义相对论最核心的内容如时间相互膨胀(变慢)、空间相互收缩等，迄今尚未得到最初步的证明。飞行原子钟实验事实上只是相对于地轴坐标系的效应，并非相对地面观察者的效应，更谈不上是两个坐标系同时发生的效应。 另外，所谓一切坐标系具有对等性这个基本论点既无完整的理论阐释，也无全面的实验证明。因为从相对论四度(时空)间隔不变性来看，所有的动量、质量、能量都应是相对的概念。因此，从光子的坐标系来看，世界上的一切物质的质量都应是无穷大，一切能量也都是无穷大。但这些问题在相对论的理论体系中都避而不谈，更谈不上用实验加以证明了。 4．相对论的推理手段是数学演算，数学在自然科学中的重要作用是不可否定的，但是我们也不能信奉数学万能论。相对论的数学运算，依靠的是一些无法验证的假定(例如四度空间最小作用量、四度空间在引力场中产生扭曲等)和随心所欲的判定(例如对应原理、等效原理等)，这里我们要谨防“数学拜物教”的倾向。 二、“双生子佯谬”并没有解决 关于“双生子佯谬”问题，相对论者认为已经从理论上解决了。其理由是：飞船离开地球时有加速度，回到地球有减速度。在这两段时期内飞船是非惯性系。由于加速和减速，飞船上的双生子乙将变得比地球上的甲年轻。 反相对论则认为这个解释和相对论的基本出发点是矛盾的。相对论认为一切运动都是相对的，两个坐标系既可以相对作等速运动，也可以相对作非等速运动。等速运动是相对的，加速运动也是相对的。从地球坐标系来看，飞船是非惯性系，但以飞船坐标系来看，则地球是非惯性系。如果说加速度能使飞船上的双生子乙变得年轻，那么加速度也能使地球上的双生子甲变得年轻。这是不可调和地抵触的。因此，“双生子佯谬”并没有真正得到解决。 飞行原子钟实验结果发表后，有人认为可以作为动钟变慢的验证。反相对论者则不同意这种看法。因为飞机上的原子钟和地面上的原子钟的读数差异所能肯定的，是时间不存在相互膨胀的性质，而不是有一种时间相互膨胀的效应。此外，从地面上的观测者来看，向东飞行和向西飞行的飞机并没有什么两样，因为两者相对于地面的运动速度是相同的。所谓向东飞行飞机的速度大于向西飞行飞机的速度不是相对于观测者而言的，而是相对于地轴坐标系而言的。因此飞行原子钟所能肯定的并不是相对论所讲的发生于两个观测者之间的相互效应。而且，正如前面已经指出的，时钟(包括飞行原子钟)变慢的效应并不等于时间变慢，这是需要再次强调的问题。 我们还可以设想，如果实验结果是飞行原子钟与地面原子钟走得一样快，相对论又会说这是因为向东和向西飞行的原子钟相对于观测者的速度一样。也就是说，不论任何情况发生，均可以说相对论得到了验证。这岂能令人置信? 总之，“双生子佯谬”问题并没有解决，横向多普勒效应和飞行原子钟变慢的现象并不等于时间变慢。 三、相对论面临着超光速现象的严峻挑战 近年，不断有超光速现象被发现的报道，这些现象如果确是真实可信的，则是对“光速不可超越”观点的挑战。例如美国加州大学赵雷蒙等人利用一种巧妙的新干涉仪，测量出光在一种势垒中的速度是真空光速的1．7倍。又如报道称，2000年美籍华人王利军等人把光脉冲发射到充满了经特殊处理的铯气体的容器中，发现光脉冲在铯气室中前进的距离是同一时间内在真空中穿越距离的310倍。 天文观察中也发现了超光速现象存在的迹象。如1972—1974年美国一些天文学家发现塞弗特星3C120自身膨胀的速度达到光速的4倍。到1977年又陆续发现类星体3C273、3C345和3C279各自的两组成部分分离速度达到光速的7倍、10倍和19倍。后来，天文学家用分辨率极好的长基线射电干涉仪，又发现了①个类星体的两子源分离速度均达到光速的7到8倍。看来，河外射电源两子源的超光速膨胀现象并非罕见的事例。 相对论在光速问题上还有如下的矛盾立场：狭义相对论认为光速与光源的运动无关，也与观察者的运动无关，具有不变性，真空中光速是宇宙间物体的极限速度。但广义相对论却认为，光会在引力场中加速，且加速度与普通物体在引力场中的加速度没有任何差别。比如在地球周围，光线就有9．8米／秒的加速度。如果这种观点成立，则当光线正对着星球飞行时，其速度必然会超过原有的速度。这就是说，广义相对论实际上已经肯定了超光速现象的存在。很明显，狭义相对论与广义相对论在光速问题上存在不可调和的矛盾。 由于光速不变性是狭义相对论最基本的假设前提，而光会在引力场中加速的观点则是广义相对论的基本立论，它们之间的矛盾反映出狭义相对论和广义相对论之间存在着根本性的冲突。这表明，要么狭义相对论是错的，要么广义相对论是错的，甚或两者都是错的，决无其他可能性。 ※※※※※※ ‘形象的世界’讨论些什么东西？这是一个讨论自然哲学、基础物理的地方。 http://thales.bbs.xilu.com/ 。 转自 形象的世界 [thales.bbs.xilu.com] |