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从真实同时推导出有别于伽利略和洛伦兹的新变换 黄新卫 [ 摘要] 本文定义了真实同时，从而推导出光速不变是不可能的，必须重新解释迈克尔逊——莫雷实验、双星观测实验等现象。在否定光速不变和相对性原理的基础上，提出了有别于伽利略变换和洛伦兹变换的新变换式。[ 关键词] 真实同时 光速不变 新变换式1 真实同时 什么是真实同时？两地发生的两事件时间间隔为 0，才是真实同时。怎样确定两地发生的两事件时间间隔为0？观测者甲在A地，A地发生某一事件的瞬间，甲马上以无穷大速度“看”B地，B地正好发生另一事件。由于甲“看”乙地的速度为无穷大，所以在甲“看”来，两地发生两事件的时间间隔为0，两地两事件是同时发生的。这才是真实同时。 真实同时具有绝对性，一个参照系以无穷大速度“看”两地两事件同时发生，另一个参照系以无穷大速度“看”两地两事件也必然同时发生。 如另一观测者乙相对甲运动，运动到与甲位置重合，此时 A地发生某一事件，在该瞬间，乙马上以无穷大速度“看”B地，也应该“看”到，两地发生事件的时间间隔为0，两地两事件仍然是同时发生的。 真实同时是理论上定义的，是不可直接证明的，因为我们无法以无穷大速度从A地“看”B地。但我们可以通过实验手段间接地测量和比较两地是否同时。 如我们可以通过光信号、声信号从A地“看”B地，把信号往返的时间减去信号传播时间，就可以确定两地发生的事件是不是同时。 但是这会带来一个问题：由于光信号、声信号的传播速度不是无穷大，不同参照系的光信号、声信号的传播速度可能受或不受参照系速度影响，这可能会影响不同参照系对同时性的判断。通过光信号、声信号测量的同时不是真实同时，而只是测量的同时。 如同测量的长度与真实长度总有误差一样，测量的同时与真实同时也总有误差。真实长度和真实同时是用于理论分析的，理论分析不能用测量的长度和同时。 2 光速不变是不可能的 定义了真实同时，就很容易推导出，光速不变是不可能的。 如图1所示，地面A、B两地同时遭到雷击，A、B两地中点O将同时接收到两地遭雷击的光信号。
图1 现在有一火车相对地面以速度v运动。按照真实同时的定义，地面系A、B两地同时发生的事情，对于火车系也是同时发生的，地面A、B两地也是同时遭到雷击。而O点相对于A、B两地发出的光信号以速度v运动，如果光速在火车系不变，仍然恒等于c，那么，火车系看来，A、B两地发出的光信号将不同时到达O点。 有人可能会说，这不行吗？不行！把A、B两地同时遭到雷击改为同时加上等量正电荷，中点O有一负电荷，那么，在地面系看来，A、B两地的正电场同时以光速传播到中点O，负电荷同时受到两个大小相等的库仑力吸引，受力平衡，将保持原地不动。而在火车系看来，负电荷将不同时受到两个库仑力吸引，受力将不平衡，将无法保持原地不动，将会从O点移动。这就产生了矛盾！ 从这个问题可以看出，不同参照系光速不变是不可能的，火车系的光速必然大于或小于c。 那么该怎么解释迈克尔逊——莫雷实验呢？只能解释为，地球表面的以太像大气一样被地球拖动，与地球保持相对静止，和地球一起在宇宙中运动。地面上的所有光学实验都检测不出地球相对以太的运动速度，原因也在于此。 而双星观测实验也很好解释，双星发射的光线初速度大于或小于c，但是穿过双星表面被拖动的以太层进入宇宙空间以太后，就变成了c。如同水或玻璃中的光线，虽然传播速度小于c，但是穿过水或玻璃进入真空后，光速还是变为c。 刘启新老师已经提出：我们只要把随动以太理解成地表的空气，矛盾就解决了。地球能带动地表的以太，而不能带动高空中的以太。[1] 齐绩老师也提出：地球处在无形态物质的海洋之中，地球的运动会带动它附近的无形态物质，在地球表面无形态物质完全被地球带动着，离地球较远处，无形态物质就完全不被地球带动了。无形态物质就是光的传播媒质。[2] 对于光行差等其它光学现象，齐绩老师也做出了圆满的解释。 朱永强老师的粉碎电磁波实验是地球表面拖动以太的最好证据。萨格纳克（Sagnac）效应也足以证明，光速不变是不可能的。我相信，如果把迈克尔逊——莫雷实验仪器放在运动的火车或飞机上，一定能检测出仪器相对地面以太的运动速度，一定会发现光速不是不变的！ 3 有别于伽利略变换和洛伦兹变换的新变换 以上理论分析和实验认为光速不变不能成立，笔者在《五维时空与运动力学》和《论证绝对静止系存在的必要性》两文中从理论上又论证了相对性原理不能成立，而宇宙微波背景辐射场的存在又暗示了绝对静止系可能存在。 这就需要建立一套否定光速不变和相对性原理、有别于伽利略变换和洛伦兹变换的新变换式。
设S系是绝对静止系，其中的时间最快，光速等于c。 S’系以速度u相对于S系沿X轴正方向运动，在t’=t＝0时刻两坐标系的原点O、O’重合。 现在自S、S’对同一质点P的运动进行观测。设在任一时刻，得P的坐标各为（x，y，z）和（x’，y’，z’），从图上分析，显然有 x’=x－ut y’=y z’=z 而S’系的时间比S系慢，且符合 t’=t [(1－u^2/c^2)^1/2] 质点P在运动，把x、y、z和x’、y’、z’对时间求导，可得速度变换式 Vx’=(Vx－u) / [(1－u^2/c^2)^1/2] Vy’=Vy / [(1－u^2/c^2)^1/2] Vz’=Vz / [(1－u^2/c^2)^1/2] 对时间再求导一次，可得加速度变换式 ax’=ax / (1－u^2/c^2) ay’=ay / (1－u^2/c^2) az’=az / (1－u^2/c^2) 参考文献 [1] 《时空理论新探》.北京：地质出版社，2005，111 [2] 齐绩：《新物理》，东北林业大学出版社，2006，21-25 ※※※※※※ 我的新论文《用中智学分析和改造狭义相对论》，没有被《前沿科学》采纳的文章。http://www.bjxdl.net/bbs/ViewFile.asp?FileName=20074291414414.rar 用winrar解压缩后就可以阅读 |
图2