愛因斯坦相對論PK北鬥衛星,結果是相對論被五五開了

2021-02-25 家長學校大講堂

——管理大腦知識創新方法,可成為科技創新通用方法

 

有很多人,包括專業學物理的人都說:首先,他們搞不懂愛因斯坦相對論;其次,面對圍繞愛因斯坦相對論發生的100多年爭論,他們搞不清孰對孰錯;第三,他們只能盲從流行說法,愛因斯坦和相對論「雙雙偉大」。這就是缺乏科學精神,盲目崇拜愛因斯坦和相對論。

中國北鬥衛星,是中國科技的巨大創新成果之一。基於北鬥衛星繼續探索研究,中國科技界就可以取得更多的科技創新成果,包括智勝愛因斯坦和相對論。為智勝愛因斯坦相對論提供重要的科學事實和實驗支持,這是中國北鬥衛星的又一個偉大貢獻。

具體說,人們可以使用「管理大腦知識創新方法」,實現預期目標。在人們大腦裡已經存在愛因斯坦相對論這種有爭議舊知識的情況下,人們可以把北鬥衛星知識學進大腦裡,同時再往大腦裡學進一些有關的知識。然後,人們可以對北鬥衛星等新知識,愛因斯坦相對論等舊知識,綜合分析,對比推論,獨立觀察,獨立思考,有膽有識,獨立判斷,這就是發揚科學精神和科學智慧。

由此,人們就能發現更多真相,糾正錯誤假象,推動認識進步,實現科學創新,超越愛因斯坦相對論,把相對論五五開。繼續進行廣泛深入的探索研究,人們就可以繼續收穫更多的科技創新成果。

讓愛因斯坦相對論跟北鬥衛星PK,結果把愛因斯坦相對論給五五開了,由此推動有關的物理學理論發展完善,推動科學技術創新發展,這在科技發展史上是一件大事情,是一件將對未來產生廣泛深入影響的大事情。

在下面,為了增加趣味性,我們使用講述科普故事的方法,介紹具體內容。

有一對老夫妻,從中國北鬥衛星公司退休。他們經常做些關於北鬥衛星的創新和科普宣傳,因此,他們被稱為北鬥大爺、北鬥大媽。

根據大家都非常熟悉的北鬥衛星和愛因斯坦相對論,北鬥大爺大媽設計了三道創新思考題,介紹了可以推動中國科技創新的「管理大腦知識創新方法」,介紹了愛因斯坦相對論PK北鬥衛星的結果。

北鬥大爺大媽說,無論人們如何面對和回答這些創新思考題,都會引發人們廣泛深入地思考,並獲得重要啟示,對科學技術的獨立創新和原始創新產生積極推動力,推動全面創新。人們積極地了解和應用「管理大腦知識創新方法」,更是具有廣泛深遠的重要意義。

第一題:北鬥衛星中同時的相對性和絕對性共同存在,為什麼?

——北鬥大爺大媽講述「月餅的故事」

北鬥大爺大媽,住在北京城中心。他們有一個兒子家在北京城南,有一個女兒家在北京城北。北鬥大爺大媽講了一個月餅的故事,很有啟示意義。

八月十五中秋節這天,北鬥大爺大媽的兒子在城南的快遞公司給父母寄了一盒月餅,兒子特別交代,投遞員務必見到父母本人,把一盒月餅的一半送給父親本人,另一半送給母親本人。城南投遞員是老熟人,認識老夫妻,所以滿口答應。

北鬥大爺大媽的女兒在城北也給父母寄了一盒月餅,女兒也特別交代,投遞員務必見到父母本人,把一盒月餅的一半送給父親本人,另一半送給母親本人,城北投遞員也是老熟人,也認識老夫妻,所以做出保證,一定做到。

湊巧的是,城南投遞公司、城中心老夫妻家和城北投遞公司,就在一條筆直的馬路上。而且城南投遞公司、城北投遞公司跟城中心老夫妻家的距離相等。然後,城南投遞員、城北投遞員,都在上午九時出發,騎電動車往城中心送月餅。

就在城南投遞員、城北投遞員上午九時出發,往城中心送月餅時,北鬥大爺有事出了家門往城南走。結果,過一會,在去往城南的路上,北鬥大爺就遇到了城南投遞員,城南投遞員就把一盒月餅的一半留給了北鬥大爺,然後城南投遞員繼續往城中心前進。

又過了一會,城南投遞員,城北投遞員,同時到了城中心,分別把一盒月餅的一半交到了北鬥大媽手裡。城北投遞員因為沒見到北鬥大爺本人,聽說北鬥大爺在去往城南的路上,他就向城南出發,追趕北鬥大爺。

又過了一會,在去往城南的路上,城北投遞員追上了北鬥大爺,把一盒月餅的另一半交到了北鬥大爺手裡。

對於上述情況,北鬥大爺寫了一個簡訊,發到了微信群裡。具體如下:我住城中心,兒子、女兒給我寄月餅,城南投遞員、城北投遞員在上午九時同時出發,給我送月餅。因為我往城南走,所以,我先遇見了城南投遞員,收到了兒子寄出的月餅。後來,城北投遞員追上我,把女兒寄的月餅也給了我。投遞員送月餅,對我來說總共有四件事。城南投遞員上午九時出發,給我送月餅,這是第一件事;城北投遞員上午九時出發,給我送月餅,這是第二件事;我在去城南的路上先遇到了城南投遞員,收到月餅,這是第三件事;城北投遞員在去城南路上追上了我,給我月餅,這是第四件事。

北鬥大爺在簡訊裡還說,有兩個情況必須說明:一是我先收到了兒子寄的月餅,後收到了女兒寄的月餅,這是非同時發生的兩個事件。但是,兒子、女兒寄月餅,都是在上午九時寄出的,這是同時發生的兩個事件。這也就是說,在這個月餅故事裡,同時的相對性和同時的絕對性,共同存在;二是如果我因為先收到兒子寄出的月餅,後收到女兒寄出的月餅,就認為兒子先寄了月餅,女兒後寄了月餅,那就屬於把收到月餅的先後,跟寄月餅的先後,混為一談了。如果我這樣,就是發生認識錯誤,製造描述錯誤了。

對於上述情況,北鬥大媽也寫了一個簡訊,發到了微信群裡。具體如下:我住城中心,兒子、女兒給我寄月餅,城南投遞員、城北投遞員在上午九時同時出發,給我送月餅,這是兩個同時發生的事件。過了一會,城南投遞員、城北投遞員分不出先後地,分別把兒子、女兒寄的月餅給了我,這又是兩個同時發生的事件。投遞員送月餅,對我來說總共有四件事。城南投遞員上午九時出發,給我送月餅,這是第一件事;城北投遞員上午九時出發,給我送月餅,這是第二件事;城南投遞員把月餅送到我手裡,這是第三件事;城北投遞員把月餅送到我手裡,這是第四件事。

然後,北鬥大爺大媽總結說,在這個「月餅的故事」裡,有兩盒月餅,對北鬥大爺來說,有四件事。對北鬥大媽來說,也有四件事。加起來總共八件事。對於「月餅的故事」,人們必須搞清楚二、四、八的具體情況,才能獲得正確認識,才能做出正確描述。如果有人搞不清楚,說不清楚二、四、八,那就會發生認識錯誤,製造錯誤描述。

北鬥大爺大媽還強調,在北鬥衛星應用中,天上的兩個衛星向地面的多個用戶發射電磁波信號的情況,廣泛存在,跟上述月餅的故事存在相似之處,大同小異。都存在發射信號,信號被接收,多個事件有先有後的問題。簡略地說,在北鬥衛星應用中,兩個衛星發出信號的「同時絕對性」,兩個信號有先有後到達觀測者的「同時相對性」,共同存在。

——北鬥大爺介紹光信號延遲和「瞬間凍成冰山法」

北鬥大爺說,人眼睛看到的事物,都是眼睛接收光信號,然後在大腦視覺區成像。說道光信號,大家都知道,太陽發出的光,要經過八分鐘時間才能到達地球。這就是光信號延遲現象。

由類似的光信號延遲所決定,在某一瞬間,人眼睛同時接收到的光信號,那些來自遠處的光信號是先發出的,那些來自近處的光信號是後發出的,所以它們能同時到達。這就類似於坐飛機同時到達北京的兩個人,來自石家莊的是一小時之前出發的,來自廣州的是兩小時之前出發的。

因為宇宙中所有的物體都在運動中,所以,運動的觀測者接受運動的研究對象發出的運動的光信號,就是「三體皆動」的情況。觀測者在運動,研究對象在運動,光信號也在運動,「三體皆動」,這是普遍性問題。在北鬥衛星中,也廣泛存在。面對「三體皆動的宇宙」,存在許多爭論。

愛因斯坦是一個還算聰明的人,他經常使用思想實驗的方法,研究物理問題。在思想實驗中,愛因斯坦可以把實際運動變化的宇宙,在思想裡給停止下來,相當於給宇宙按下了「暫停鍵」,把運動變化的宇宙變成了沒有任何運動變化,靜止凝固的「暫停的宇宙」。

在這個沒有任何運動變化,靜止凝固的「暫停的宇宙」全景立體畫面中,愛因斯坦和所有科學研究者都可以研究宇宙的「瞬間同時狀態」。例如研究兩個粒子發生碰撞的瞬間,兩件事情同時發生,測地線有一定的長度的時刻,黑洞有一定直徑的情況等。在這種情況中,研究和談論靜止凝固宇宙中的任何物理現象,都可以近距離實地觀察,而無需依賴光信號。

但是,令人遺憾的是,一旦發生了與愛因斯坦相對論有關的爭論,愛因斯坦利益團隊卻是一方面禁止對方使用類似的方法,來討論科學問題。另一方面,他們自己卻總是交錯地使用「暫停的宇宙」和「三體皆動的宇宙」的觀點,為自己的說法做辯護。由此,就導致了跟相對論有關的百餘年爭論。

現在,基於愛因斯坦「暫停的宇宙」思想實驗方法,可以提出一種大家共用的,在思想實驗中冰凍、凝固住宇宙的研究方法。也就是在思想實驗中,假設在一瞬間,就把宇宙冰凍、凝固住,變成宇宙冰山了。就類似於一盆水,一瞬間就冰凍成一塊冰坨子了。這也相當於給宇宙中所有的事物都按下了「暫停鍵」,宇宙中所有的事物都在一瞬間就靜止、凝固了。

在這樣的宇宙冰山中,太陽在一瞬間停止了所有運動,太陽已經發出的光線,全都停在路上,靜止不動了。地球上所有的事物,全都在一瞬間靜止、凝固了,變成了靜止、不動的立體畫面。

例如一個人使用筷子送到嘴邊的餃子,就在嘴邊,被冰凍住了;剛從槍口射出的子彈,就凝固在槍口處,槍口、子彈變成了靜止不動立體照片的一部分;兩個雷電分別雷擊兩個路燈杆,光信號已經產生,但是卻尚未離開路燈杆,就被冰凍、凝固住了,都停在了準備出發的狀態。兩個路燈杆旁邊的時鐘,被冰凍、凝固住的時間讀數,就是兩個路燈杆被雷擊的時刻值。當然,兩個時鐘被冰凍、凝固住的時間讀數可以相等,也可以不相等,因為他們在冰凍住之前,可能是同步時鐘,也可能是非同步時鐘。

在這樣的宇宙冰山中,被冰凍、凝固在宇宙冰山裡的所有事物,都是「同時刻、同瞬間」發生的事件,無先無後。

但是,為了研究宇宙冰山中的自然現象,一些科學研究者的自我和思想,卻可以從大腦和身體裡解脫出來,隨意地穿行在宇宙冰山裡,近距離地觀察、記錄和研究物理現象。這樣,科學研究者在談論和研究宇宙冰山裡的任何事情時,都無須依賴光信號。對於上述一瞬間冰凍、凝固住宇宙的思想實驗方法,可以簡稱為瞬間凍成冰山法。

瞬間凍成冰山法,相當於愛因斯坦「暫停的宇宙」思想實驗方法的升級版。更重要的是,瞬間凍成冰山法,是共享方法,人人可用,無人可以壟斷,適用各種情況。使用瞬間凍成冰山法就可以解決有關的許多爭論。

——愛因斯坦的「雷擊火車」事例和同時的相對性

愛因斯坦在1916年寫了一本《狹義與廣義相對論淺說》,在該書裡,愛因斯坦使用「雷擊火車」事例,解釋了他的同時的相對性。「雷擊火車」事例的原文原圖如下。

如圖一所示,假設有一列很長的火車,以恆速 v 沿著如圖標明的方向在軌道上行駛。在這列火車上旅行的人們可以很方便地把火車當作剛性參考物體(坐標系);他們參照火車來觀察一切事件。因而,在鐵路線上發生的每一個事件也在火車上某一特定地點發生。而且完全和相對路基所作的同時性定義一樣,我們也能相對火車作出同時性的定義。但是,作為一個自然的推論,下述問題就自然產生:

對於鐵路路基來說同時的兩個事件(例如A、B兩處雷擊),對於火車來說是否也是同時的呢?我們將直接證明,回答必然是否定的。

當我們說A、B兩處雷擊相對於路基而言是同時的,我們的意思是:在發生閃電的A處和B處所發出的光,在路基AB這段距離的中點m相遇。但是事件A和B也對應於火車上的A點和B點。令M為在行駛中的火車上AB這段距離的中點。正當雷電閃光發生的時候(從路基上判斷),點M自然與點m重合,但是點M以火車的速度v向圖中的右方移動。如果坐在火車上M處的一個觀測者並不具有這個速度,那麼他就總是停留在m點,雷電閃光A和B所發出的光就同時到達他這裡,也就是說正好在他所在的地方相遇。可是實際上(相對於鐵路路基來考慮)這個觀測者正在朝著來自B的光線急速前進,同時他又在來自A的光線前方向前行進。因此這個觀測者將先看見自B發出的光線,後看見自A發出的光線。所以,把列車當作參考物體的觀測者就必然得出這樣的結論,即雷電閃光B先於雷電閃光A發生。這樣我們就得出以下的重要結果:對於路基是同時的若干事件,對於火車並不是同時的,反之亦然(同時的相對性)。每一個參考物體(坐標系)都有他本身的特殊的時間;除非我們講出關於時間的陳述是相對於哪一個參考物體的,否則關於一個事件的時間的陳述就沒有意義。

——北鬥大爺大媽說,愛因斯坦強調同時的相對性,忽略了同時的絕對性

北鬥大爺說,愛因斯坦的上述「雷擊火車」事例,跟我們經歷的「月餅的故事」,相似之處甚多,也是存在二、四、八問題。具體如下。

針對「雷擊火車」事例,可以在路基上建立一個直角坐標系oxyz,在該坐標系原點設置一個持時鐘和量尺的觀測者,該觀測者所持時鐘顯示的時間值使用小寫字母t來表示,這也就是路基上m處的觀測者;另外還可以在火車上也建立一個直角坐標系OXYZ,在該坐標系原點設置一個持時鐘和量尺的觀測者,該觀測者所持時鐘顯示的時間值使用大寫字母T來表示,這也就是火車M處的觀測者。參見圖二。

在物理學中,人們所說的物理事件,指的就是一個具有特定坐標值和時間值的物理現象。

在「雷擊火車」事例中,對於處在路基上m處的觀測者來說,共有四個物理事件,其中兩個是雷擊路基A、B處發出閃光信號事件,另外兩個是上述閃光信號分別傳播到m處觀測者的收到光信號事件。參見圖三。

同理,在「雷擊火車」事例中,對於處在火車上M處的觀測者來說,也是共有四個物理事件,其中兩個是雷擊路基A、B處發出閃光信號事件,另外兩個是上述閃光信號分別傳播到M處觀測者的收到光信號事件。參見圖三。

現在,只要人們能在圖三上找到總共八個物理事件,找到路基觀測者的四個物理事件,以及火車觀測者的四個物理事件,然後對這些物理事件的時間順序進行實驗測量,進行邏輯推理,例如相對不同的時鐘、量尺和參照系組合,確定八個事件的時序關係,就可以發現新內容,做出新描述。

北鬥大媽說,換一個說法,在「雷擊火車」事例中,存在雷擊路基A、B處這種兩件事,談論兩件事誰先誰後的問題,這是二的情況;另外還存在雷擊路基A、B處分別發出兩個光信號,兩個光信號分別到達觀測者這種四件事,談論四件事的先後順序問題,這是四的情況;此外還存在兩個觀測者分別面對四件事,總共八件事,對八件事談論先後順序的問題,這是八的情況。所以,能把二四八的情況全都搞清楚,全都說清楚,全給出語言文字描述,這就是對物理現象獲得了廣泛深入的認識。

可以說,面對上述「雷擊火車」事例的二、四、八的情況,愛因斯坦相當於對兩件事的情況獲得了明確的認識,並做出了語言文字描述。對於四件事的情況,八件事的情況,愛因斯坦一直是懵懵懂懂,因為沒搞清楚,所以就沒能給出有關的描述。這樣,愛因斯坦就給出了所謂兩個物理事件同時的相對性說法。

100多年來,對於「雷擊火車」事例,愛因斯坦和相對論專家一直把兩件事的情況,同時的相對性說法,當成了實際情況,當成了全部情況,當成了真實情況,對於四件事和八件事的情況,一直是既沒有廣泛深入的認識,也沒有給出詳細具體的語言文字描述。

在上述情況下,很多學習者把同時的相對性說法學進大腦後,也是當成了實際情況,當成了全部情況,當成了真實情況,對於四件事和八件事的情況,一直是沒有廣泛深入的認識。

北鬥大爺說,現在大家可以想一想,描述一下:

假設就在雷擊路基A處(或者雷擊路基B處)發生的一瞬間,使用瞬間凍成冰山法,也就是在雷擊路基A處事件剛發生,雷擊路基A處的光信號已經產生,但是卻尚未離開A處時,把宇宙冰凍、凝固成宇宙冰山,變成沒有任何運動變化的全景立體畫面。

在這種情況下,在這個宇宙冰山裡,在雷擊路基A處事件剛發生,雷擊路基A處的光信號已經產生,但是卻尚未離開A處的情況下,雷擊路基B處是個啥情況?是雷擊路基B處尚未發生呢?還是雷擊路基B處也剛好發生了,雷擊路基B處的光信號已經產生了,但是卻尚未離開B處,就像雷擊A處那樣呢?還是雷擊路基B處早就發生過了,雷擊路基B處的光信號已經離開B處一段距離了?

還有,對於處在路基上m處的觀測者來說,雷擊路基A、B處發出閃光信號事件的時間值t1、t2,分別是多少?上述閃光信號分別傳播到m處觀測者的收到光信號事件時間值t3、t4,又分別是多少?

對於處在火車上M處的觀測者來說,雷擊路基A、B處發出閃光信號事件的時間值T1、T2,分別是多少?上述閃光信號分別傳播到M處觀測者的收到光信號事件時間值T3、T4,又分別是多少?

然後,大家把獨立探索獲得的新認識,跟愛因斯坦當年所說的同時的相對性原話進行對照,就可以發現,愛因斯坦通過「雷擊火車」事例所說的同時的相對性,實際上是把有二、有四、有八的物理現象,在大腦裡只獲得了「二」的反映,並使用語言文字等形式只給出了「二」的描述。丟掉了四和八的內容。

換個角度說,在一般情況下,人們所說的物理事件發生的時間值,一般都指物理事件發出光信號的時間值,而不是物理事件發出的光信號到達觀測者的時間值。觀測者測量和談論物理事件時,應該區分物理事件發出光信號的時間值和光信號到達觀測者的時間值。

實際上,愛因斯坦當年所說的同時的相對性,實際上就是把發光事件的先後,跟收光事件的先後混為一談的結果。也就是強調了收到兩個光信號的同時相對性,卻丟掉了發出兩個光信號的同時絕對性,顧此失彼,半對半錯。同時,還以其昏昏,使人昏昏,誤導後人,掉進陷阱。

還應該指出,在狹義相對論時空觀裡,愛因斯坦實際上是給出了兩種同時的相對性:一是在上述「雷擊火車」事例中所說的同時的相對性;二是愛因斯坦根據洛侖茲變換推理出的數學公式形式的同時的相對性。這兩種同時的相對性,物理意義大不相同,根本不是一回事。100多年來,搞不明白的物理學者比比皆是。

——北鬥大爺大媽介紹「管理大腦知識創新方法」,可推動中國科技創新

北鬥大爺大媽介紹說,管理大腦知識創新方法,包括兩條基本內容:一是關於知識本質的基本原則;二是關於探索創新的基本方法。

首先,可以說,人們面對的宇宙事物、物理現象,就像一頭大象;對物理現象進行認識活動的科學工作者,就像摸索大象的盲人;科學工作者獲得的認識成果,就像盲人在大腦裡建立的大象圖像。

面對宇宙事物、物理現象、物理大象,科學工作者可以通過眼睛觀察、儀器實驗、頭腦想像等認識方法,把物理大象反映進自己大腦裡,在自己大腦裡建立一幅大象圖像。相對而言,在科學工作者頭腦之外存在的物理大象,它有實際情況、本來面目,是複雜的、變化的。科學工作者在頭腦裡建立的大象圖像,卻是有限的、近似的、簡單的、靜止的圖像。

可以說,實際的宇宙大象,科學工作者大腦裡的大象圖像,二者並非一回事,而是存在很大差別,甚至存在巨大差別。在特殊情況下,還可能存在反映錯誤,例如在科學工作者大腦裡,大象圖像一方面缺乏重要內容,另一方面,卻可能被虛構出了翅膀,這樣的大象圖像,就是存在認識錯誤,真偽共存的大象圖像。

對於科學工作者大腦裡的大象圖像,科學工作者可以使用語言文字等工具給出描述,這就類似於盲人摸象之說。但是,應該指出的是,科學工作者大腦裡的大象圖像,科學工作者使用語言文字對大腦裡的大象圖像所做的語言文字描述,二者也不是一回事。

人大腦裡的大象圖像,可以內容眾多,豐富多彩,但是語言文字給出的描述,卻可能無法全面涉及,無法深入本質,無法說清關係,無法說清原委等。而且,針對大腦裡的大象圖像,還可能發生語言工具使用錯誤,語言文字描述錯誤等。

這也就是說,實際的宇宙大象,科學工作者大腦裡的大象圖像,科學工作者給出的語言文字形式的大象之說,三者都不是一回事,而是都存在很大差別。

形象地比喻,實際的宇宙事物相當於100萬個基本零件構成的大象。科學工作者僅能摸索到有限的表面現象、局部情況。然後,科學工作者在大腦裡相當於使用10萬個基本零件建構了大象圖象。接下來,科學工作者相當於把大腦裡的大象圖象使用1萬個文字和語言描述描述出來,給出了大象之說,這就是通常所說的知識。

在上述過程中,從100萬個基本零件構成的宇宙大象,到大腦裡10萬個基本零件建構的大象圖象,再到1萬個文字和語言構成的大象之說,自始至終,信息量在逐級減少,真實度在逐級下降,變形和失真會不斷產生,錯誤和謬誤會不斷增加。由此決定,實際的宇宙大象,科學工作者大腦裡的大象圖象,科學工作者使用語言文字建立的大象之說,三者並非一回事,而是各有本質,差別很大。以上內容,就是管理大腦知識創新方法關於知識本質的基本原則。

其次,針對具體問題,面對前人的認識和知識,面對宇宙大象,人們堅持關於知識本質的基本原則,就可以進行創新的探索研究了。就此,人們可以針對具體問題,往大腦裡學進更多的有關知識。然後,把新、舊知識綜合分析,對比推論,有膽有識,獨立判斷;與此同時,人們還可以獨立地面對宇宙大象本身,繼續摸索研究,獨立觀察,獨立思考,有膽有識,獨立判斷;在此基礎上,綜合全部認識,反覆對比論證,人們就能做到,發現更多真象,糾正錯誤想像,獲得創新認識,推動科技創新。以上內容,就是管理大腦知識創新方法關於探索創新的基本方法。

在上面,我們指出了關於愛因斯坦「雷擊火車」案例的全面深刻認識,指出了愛因斯坦同時相對性說法的片面性,這就是對管理大腦知識創新方法具體應用的結果。

可以說,面對「雷擊火車」事例中的二四八情況,愛因斯坦和相對論專家知道了兩件事的情況,對兩件事的情況給出了語言文字描述,在這種情況下,他們對大腦裡思維空間和記憶空間的開發使用,也達到了一定程度。

但是,對於「雷擊火車」事例二四八的情況,對四件事和八件事的情況也獲得認識,也給出語言文字描述時,人對大腦裡思維空間和記憶空間的開發使用,就會增加到更大的程度。這就相當於把智力從二級提高到了四級和八級了。

這也就是說,對於「雷擊火車」事例二四八的情況,愛因斯坦對兩件事的情況獲得了認識和描述,這相當於達到了智力二級水平。人們對四件事和八件事也獲得認識和描述時,就相當於達到智力四級和八級水平了。超越愛因斯坦的智力二級水平,達到智力四級和八級水平,這就是智勝愛因斯坦相對論。

可以說,在100多年時間裡,愛因斯坦、相對論專家和許多物理學工作者,他們都把愛因斯坦相對論這幅人腦袋裡的大象圖像,還有語言文字等形式的大象之說,當成了人腦袋之外實際存在的宇宙大象,當成了實際宇宙大象的全息照相。

因此,當其他摸象的盲人指出有關的新認識時,愛因斯坦、相對論專家和許多物理學工作者,他們就把相對論當成實際的宇宙大象,對新認識進行判決,凡是跟相對論不一樣的新內容,都被判定為不存在、不正確。在此情況中,愛因斯坦相對論這幅大象圖像就遮擋了真實的大象,變成了認識屏障,阻礙了創新,阻礙了發展。因此,就產生了100多年的爭論。

面對上述情況,對於創新者來說,他們就可以使用管理大腦知識創新方法,進行創新的探索研究。具體說,創新者把愛因斯坦相對論等知識學進大腦後,可以明確認識到,愛因斯坦相對論等知識,都是大象之說,而不是實際的宇宙大象本身。

然後,創新者就可以圍繞愛因斯坦相對論,往大腦裡學進更多的有關知識,同時,獨立地面對宇宙大象,進行摸索研究。因此,創新者就能認識到,面對宇宙事物、物理現象、物理大象,面對物質、時間、空間、運動、作用、參照系、電磁力、引力、能量等物理現象,愛因斯坦就是一個摸索大象的盲人,愛因斯坦相對論就是愛因斯坦大腦裡的一幅大象圖像,就是愛因斯坦使用語言文字等形式講述的盲人摸象之說。愛因斯坦相對論相當於摸索到的大象大腿+想像出的大象翅膀二合一的大象圖像、大象之說。

由此,創新者就可以發現更多真象,實現認識創新,對宇宙事物、物理現象、物理大象獲得更廣泛深入的創新認識,實現突破性創新,取得原始性創新。據此,創新者就可以把愛因斯坦相對論五五開,拋棄嚴重認識失誤,對有關的物理學理論進行發展完善。

可以說,針對科技領域的其它問題,人們也可以使用管理大腦知識創新方法,獨立地面對實際的宇宙大象,進行獨立觀察、獨立思考、獨立判斷、有膽有識的科學研究,繼續摸索宇宙大象,發現更多事實真象,糾正錯誤假說想像,實現跨越式科技創新。

必須指出,在上述探索認識過程下,人們發揚獨立觀察、獨立思考、有膽有識、獨立判斷的科學精神、科學智慧,至關重要,具有決定性意義。

插曲:愛因斯坦和相對論如何變成了「雙雙偉大」

一直有人感到很疑惑,如果愛因斯坦相對論不過是大象大腿加上大象翅膀的半真半假大象之說,那麼歷經100多年,為何相對論的錯誤一直沒有被糾正?為何愛因斯坦和相對論反而變成了「雙雙偉大」?

實際上,很多人不知道,從愛因斯坦相對論誕生開始,依靠相對論攫取好處的愛因斯坦利益團隊,跟指出和糾正愛因斯坦相對論錯誤的科學陣營,他們的爭論和交鋒從來都沒停止過。

——愛因斯坦和相對論被利益團隊拔高誇大,變成「雙雙偉大」

回顧歷史,可以說,愛因斯坦1905年建立狹義相對論,1913年建立廣義相對論之後,在很長時間裡,相對論一直沒有實驗支持。在此過程中,愛因斯坦一直是略有知名度的普通物理學工作者。

1919年5月,英國科學家愛丁頓利用日全食,對愛因斯坦廣義相對論中引力場導致光線彎曲的觀點進行了觀測驗證。愛丁頓宣稱,廣義相對論得到了觀測的支持,所以廣義相對論是正確的,因此愛因斯坦是牛頓那樣的偉大科學家。

實際上,愛丁頓就是歷史上製造全世界只有兩個人懂相對論說法的人,他的意思就是,當時在全世界,只有他和愛因斯坦兩個人懂相對論。所以,可以說,愛丁頓就是愛因斯坦相對論利益團隊最早的成員,愛丁頓對愛因斯坦和相對論所作的高度評價,屬於愛因斯坦相對論利益團隊的自我拔高誇大。實際上,愛丁頓對愛因斯坦和相對論進行拔高誇大,實際上也是對自己進行拔高誇大。

在20世界初葉,有一些猶太人,他們竭盡全力推行猶太復國主義,他們全力爭取資金支持,輿論支持,尋找建國土地,採取武裝行動,不遺餘力,不擇手段。在上述情況下,在物理學界暫露頭角,急於上位的愛因斯坦,跟猶太復國主義者找到了共同的目標,因此,他們組建了新型利益團隊。具體說,愛因斯坦被猶太復國主義力量選定為猶太人形象代表,從此後,愛因斯坦和相對論開始被誇大炒作為「雙雙偉大」,變成了猶太復國主義爭取各種支持的旗幟和品牌。

據人民網轉載《國外社會科學文摘》的文章:《愛因斯坦是分裂美國猶太人的幕後推手?》,1921年3月下旬,愛因斯坦與英國著名化學家、猶太復國主義組織主席、以色列國第一任總統哈伊姆·魏茨曼等人組成「利益團隊」,對美國進行了兩個多月的訪問活動。

在訪問美國期間,為了證明「猶太人很優秀,為人類做出了巨大貢獻」「猶太復國很重要,值得大力支持」,猶太復國主義組織對愛因斯坦和相對論進行了廣泛的拔高誇大和包裝炒作。

通過猶太人把控的新聞媒體大力宣傳,愛因斯坦和相對論被拔高誇大成了偉大科學家和偉大科學理論,被包裝炒作成了「猶太人非常優秀、值得大力支持」的代表和例證。當時,對於過度的拔高和誇大、包裝和炒作,愛因斯坦自嘲這是「扮演著名的大亨和誘餌的角色」「讓自己像一頭勝利的公牛一樣到處展示」。

從那時開始,在後來的歲月裡,愛因斯坦和相對論就一直承擔了旗幟和品牌的重要使命,一直被猶太利益集團高舉為猶太人非常偉大,應該得到敬佩的重要證明。為猶太利益集團縱橫世界攫取利益發揮了重要作用,做出了重要貢獻。也正是因為如此,1952年11月,以色列第一任總統魏茨曼逝世後,愛因斯坦被邀請繼任以色列總統。

——獲得了諾貝爾獎,但被特別說明該獎勵與相對論無關

到了1922年,經過猶太復國主義組織的拔高和誇大、包裝和炒作,愛因斯坦和相對論的國際知名度和影響力都迅速躥升,這直接推動愛因斯坦獲得了1921年度諾貝爾物理學獎(1921年諾貝爾物理獎因存在爭議未頒發,1922年補發給了愛因斯坦)。

但是,當時的情況也非常尷尬。因為相對論誕生後,質疑和批評非常多。當時有很多科學家都認為:「愛因斯坦沒有做過任何實驗,他的理論不是由實驗歸納出來的;他修改基本假設,將不同的物理領域歸納成為一個統一的理論。這對實驗物理學家來說簡直是形上學的工作,不是科學的一部分。」

還有一些同時代的科學家表示:「精確測量是使我們能夠深入了解物理定律的根本和主要條件,是走向新發現的唯一道路,是科學進步的不二法門」,愛因斯坦卻背離了上述公認的正確道路。

在上述情況下,諾貝爾獎頒獎機構給愛因斯坦頒發諾貝爾物理學獎的時候,在頒獎文件中專門做出了如下聲明:「瑞典皇家科學院決定授予您去年的諾貝爾物理學獎,這是考慮到您對理論物理,特別是光電效應定律的工作,但是沒有考慮您的相對論與引力理論在未來得到證實之後的價值。」

上述特別聲明的言外之意就是,相對論真偽優劣尚未確定,頒給愛因斯坦的這個諾貝爾獎,不能當成相對論的支持證據。這樣的情況,在諾貝爾獎歷史上空前絕後,獨此一家。

——100多年裡,各種利益團隊輪番上陣,拔高誇大花樣越來越多

然後,從那時到現在,在100多年時間裡,愛因斯坦和相對論漸漸地變成了各種利益團隊的獲利工具,被廣泛利用。例如近百年來,愛因斯坦和相對論一直是「相對論商品」的核心內容,也是有關的文章、傳記、新聞、報導、文集、文學作品、科幻故事、影視作品等共享的品牌。

近百年來,有關的圖書報刊、傳記故事、科幻影視的作者、出版者、發行者和利益組織,他們為了實現商業目標,對於愛因斯坦和相對論這種「相對論商品」,他們都不遺餘力地進行拔高和誇大、包裝和炒作。

100多年來,「相對論商品」的生產經銷商,他們以商業運作的方法,把愛因斯坦和相對論誇大和炒作成最偉大科學家和最偉大科學理論,拔高和包裝成人類的最智慧人物和最智慧成果,他們在市場上不斷地變換花樣、翻雲覆雨,不斷地創造了「相對論商品」營銷奇蹟,不斷地實現了名利雙收的商業目標。

總而言之,在100多年時間裡,以愛因斯坦和相對論為核心,形成了多個利益團隊,分別由科學領域人士、政治領域猶太復國主義組織和經濟領域文化商人等聯合構成。上述利益團隊為了實現各自的目標,他們依託自己在科學領域的權威地位,在政治方面的謀略手段,在經濟領域的資金實力,他們都對愛因斯坦和相對論不斷地拔高誇大、包裝炒作。他們不斷地打造愛因斯坦和相對論品牌,在百姓大眾中製造迷信盲從,製造盲目崇拜。因此,在百姓大眾的大腦裡,漸漸地就相信了愛因斯坦和相對論「雙雙偉大」的教條說法,愛因斯坦和相對論漸漸地就獲得了「雙雙偉大」的權威形象。

——相對論的質疑者和超越者此起彼伏,越來越多

回顧歷史,可以說,100多年來,針對愛因斯坦相對論的錯誤,歐洲國家的許多科學家,原蘇聯的眾多科學家,中國的眾多科技工作者,都積極地指出和糾正,不斷地指出事實真相,糾正了錯誤假象,推動了認識發展,推動了創新超越。

例如在20世紀60年代,毛澤東主席基於偉大哲學家的超常智慧,有膽有識,在中國發起和支持了一場針對愛因斯坦相對論的科學大討論,積極地進行創新超越,具有廣泛深遠的重要意義。

21世紀初,國家科委原主任宋健院士也積極推動創新超越,親自主持召開242次香山科學會議。2005年1月12日,《人民日報(海外版)》第2版發表了記者採訪報導:《天賦人責——聆聽宋健院士一席談》。報導中指出:他(宋健)大膽質疑愛因斯坦,呼喚青年科學家敢於創新。後來,宋健院士還通過創辦《前沿科學》雜誌,撰寫專著等,大力推動創新超越。

2016年1月,中科院大學副校長、中科院理論物理研究所原所長吳嶽良院士發表論文「超越愛因斯坦廣義相對論的引力量子場論與量子暴漲宇宙」,繼續推進創新超越。並提出「要積極接納新的思想,不要被所謂的權威所嚇倒,堅持自己的想法。」發揮了示範樣板作用,具有重要啟示意義。

自始至今,在中國,在全世界,分布在諸多學科領域,成千上萬的相對論質疑批評者和創新超越者,他們不斷地發表和出版了超越愛因斯坦相對論的文章和專著,此起彼伏,絡繹不絕。近年來,質疑批評者和創新超越者還呈現出快速增加、越來越多的趨勢。

100多年來,不斷地有研究者指出,把愛因斯坦使用假設推理方法建立的相對論時空觀,把這種盲人摸象之說,跟科技工作者使用實際的時鐘和量尺所進行的真實測量活動等相比較,也就是跟實際的大象相比較,就可以發現,二者不符合之處很多,甚至存在完全不符合的內容。

這就是圍繞時空問題和愛因斯坦相對論時空觀,產生100多年矛盾和爭論的根本原因之一。正是因為如此,使用實際的時鐘和量尺進行具體觀測活動較多的工程技術人員,例如航天工作者,很多都變成了相對論時空觀的質疑者和超越者。

——利益團隊一直依賴強大財力和非科學手段實現非科學目標

必須強調指出,在100多年時間裡,一直存在的愛因斯坦利益團隊,其中包括一些猶太富翁、超級大佬、幕後人物,還有以色列希伯來大學「愛因斯坦中心」等機構。一直以來,他們依靠強大的財力、勢力和影響力,不斷包裝炒作和讚譽推舉愛因斯坦相對論,不斷地在科學領域製造相對論禁區,不斷地抹黑糾正愛因斯坦相對論錯誤的科學群體和行動,把正常的科學研究惡意地污衊成德國納粹反猶太活動、前蘇聯反科學行動、中國文革反科學舉動等。在此過程中,愛因斯坦利益團隊經常是暫時大勝,佔據上風。

但是,事實勝於雄辯,假象不斷穿幫,因此,儘管愛因斯坦利益團隊實力雄厚,手段眾多,但是他們始終無法依靠科學力量徹底徵服所有的質疑批評者和創新超越者,結果,100多年來,雙方一直是此消彼長,均有勝負。伴隨拉鋸戰,就走到了今天。有學者指出,把有錢有勢任性、包裝炒作巨星的極端自私行為擴展到科學領域,不僅是有悖於科學精神,阻礙科技進步,而且是損害全人類的利益,阻礙人類文明的進步發展。

當然,毋庸否認,一半事實真相,一半虛構假象的愛因斯坦相對論及其宇宙圖象,也曾經發揮過積極作用,推動了科技發展。但是,在今天,已經是誤導大於引導,弊端大於益處。走向未來,更是阻擋科技進步,危害越來越大。

有學者指出,量子力學和愛因斯坦相對論都誕生於20世紀初。但是,經過100多年發展,基於量子力學已經誕生量子科技,技術和產品層出不窮。然而,基於相對論的可稱之為相對論科技的方法和技術卻一直沒有產生,某些技術和產品作為證據也是牽強附會。相反,愛因斯坦相對論這個百歲科學權威,自始至今一直向實驗和技術提出支持要求,盛名與貢獻,嚴重不匹配。為啥會這樣,值得人們認真思考。

第二題:北鬥衛星中動鍾變慢和動鍾變快共同存在,為什麼?

北鬥大爺說,在北鬥衛星系統,在天上不同軌道上飛行的30多顆衛星,每個衛星上都有高精度原子鐘。在北鬥衛星系統地面工作站,也都有高精度原子鐘。

假設北鬥衛星系統北京地面站有一個原子鐘,該原子鐘在一年裡顯示的時間值折算成秒,就是Δt1=365(天)×24(小時)×60(分鐘)×60(秒)=31536000秒。

按照愛因斯坦狹義相對論動鍾變慢效應,相對北京地面站原子鐘而言,只要天上衛星原子鐘與北京地面站原子鐘存在相對運動,天上衛星原子鐘就會發生動鍾變慢效應。相應於北京地面站原子鐘在一年裡顯示Δt1=31536000秒,天上衛星原子鐘顯示的時間值Δt2就會小於Δt1=31536000秒,也就是Δt1>Δt2。

就此,可以選擇北京地面站原子鐘和一些天上衛星原子鐘,按照動鍾變慢效應進行具體計算,計算出具體的動鍾變慢結果。有一個天上衛星原子鐘,在一定條件下,按照動鍾變慢效應計算,它應該比地面站原子鐘慢11.5秒。

北鬥衛星系統的原子鐘,每過1000萬年才會有1秒誤差。11.5秒,已經足夠大,只要它存在,就一定能觀測到。

因此,使用北鬥衛星系統進行實驗,就可以對愛因斯坦狹義相對論動鍾變慢效應的正確性,進行嚴格檢驗,判定其真偽。

北鬥大媽說,大家可以思考一下,假設就在北鬥衛星實驗告一段落,也就是地球原子鐘顯示Δt1=31536000秒總時間值時,發生了瞬間凍成冰山的情況。在宇宙冰山中,地面站的原子鐘、天上衛星上的原子鐘,全都被冰凍、凝固住了,變成了沒有任何運動變化的冰凍固體。這時候,實驗情況是啥樣的?在地球原子鐘顯示的總時間值是Δt1=31536000秒的時刻,天上衛星原子鐘顯示的總時間值是多少?

必須指出的是,狹義相對論的動鍾變慢是相對性的,也就是相對運動的觀測者都認為對方的時鐘會因為相對運動而變慢。

然而可以說,使用北鬥衛星原子鐘做實驗,在一年裡,北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘只能是一快一慢,例如天上原子鐘走的慢,地面原子鐘走的快。這樣,在地面原子鐘角度說,天上原子鐘變慢了,這種動鍾變慢支持了狹義相對論的動鍾變慢效應。但是在天上原子鐘角度說,地面原子鐘變快了,這種動鍾變快,豈不是否定了狹義相對論的動鍾變慢效應?因為按照狹義相對論的邏輯,是不允許發生動鍾變快的。

實際上,在類似的實驗中,都存在動鍾變快現象。可以說,科學探索活動,發生錯誤難免,但若拒不改正,就是自欺欺人。當然,人若無膽無識,就會迷信盲從,一直迷信錯誤,就會坐井觀天。

關於設計北鬥衛星實驗,對動鍾變慢效應進行判決性實驗的專業性論文,請參閱後面的相關文章連結。

第三題:實驗僅支持光速不變第一假設,不支持光速不變第二假設,為什麼?

北鬥大爺說,假設在地面上,一個觀測者使用地面固定光源,向月亮發出了一束光,與此同時,有一個追光者,在同一地點出發,開始了追光運動。光束在前,追光者在後,一前一後,緊緊相隨,這就是一個追光實驗。

在上述情況下,使用地面參照系的時鐘和量尺測量,在地面時鐘顯示Δt=1秒時間值裡,光束和追光者的運動結果如下:光束離開地面固定光源,向月球飛行距離值s1=299792458米。追光者離開地面,追趕前面光束的運動距離值s2=299792457.5米。光束和追光者一前一後,光束在前面僅領先s3=0.5米,追光者在後面僅落後s3=0.5米。

在這裡應該指出,上述s1=299792458米,s2=299792457.5米,這都是約等於地球赤道7.5圈的長度值,約等於地球赤道七周半的長度值。

s3=0.5米,這是比成年人手臂的長度值還要短的距離值,成年人手臂長度值約為0.7米。

在上述情況下,使用地面參照系的時鐘和量尺測量,光束相對地面參照系的光速值就是v1=s1/Δt=299792458米/1秒=299792458米/秒。追光者相對地面參照系的速度值就是v2=s2/Δt=299792457.5米/1秒=299792457.5米/秒。在這裡,v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒,分別描述了光束和追光者相對地面參照系的運動快慢,v1和v2都是「秒飛地球七周半」的巨大速度值。

在上述情況下,使用地面參照系的時鐘和量尺來測量,在追光者前面僅領先s3=0.5米的光束,相對追光者的速度值就是v3=s3/Δt= 0.5米/1秒=0.5米/秒。在這裡,v3=0.5米/秒,它描述了光束相對追光者的運動快慢,這是「一秒沒飛一臂長」的極小速度值。

現在,假設就在地面時鐘顯示Δt=1秒時間值時,使用一次瞬間凍成冰山法,這樣,在宇宙冰山裡,被冰凍、凝固住的物理現象就包括光子在前面領先0.5米,追光者在後面落後0.5米這樣的情景。

在上述情況下,如果在相對追光者靜止的參照系,使用時鐘量尺測量在追光者前面僅領先s3=0.5米的光束,相對追光者的速度值,結果會是多少呢?

應該說,使用具體的參照系、時鐘和量尺的組合,測出來光速值是多少,就是多少。

針對上述追光實驗的情況,愛因斯坦提出了光速不變假設。

一方面,愛因斯坦假設在地面參照系,觀測者使用自己的時鐘和量尺測量出,光束相對地面參照系的光速值是v1=299792458米/秒,對此可稱之為光速不變第一假設。事實表明,光速不變第一假設是符合實驗的,是正確的。

另一方面,愛因斯坦假設在相對追光者靜止的追光參照系,觀測者使用自己的時鐘和量尺測量出,在前面領先不超過一條手臂長度的光束,相對追光者的光速值是v3=299792458米/秒,對此可稱之為光速不變第二假設。但是,100多年來,一直沒有具體實驗,能直接支持光速不變第二假設,能讓光速不變第二假設摘掉假設的帽子。

北鬥大媽說,大家可以想一想,假設就在地面時鐘顯示Δt=1秒時間值時,使用一次瞬間凍成冰山法,這樣,在宇宙冰山裡,被冰凍、凝固住的物理現象就包括光子在前面領先0.5米,追光者在後面落後0.5米這樣的情景。在此情況下,在追光參照系,觀測者使用啥樣的時鐘和量尺,如何進行測量活動,才能測量出在前面領先不超過一條手臂長度的光束,相對追光者的光速值是v3=299792458米/秒?

關於設計追光實驗,對愛因斯坦光速不變第二假設進行嚴格審查的專業性論文,請參閱後面的相關文章連結。

北鬥大爺大媽指出,在工程上測量速度值,必須知道知道如下基本常識。

——應該明確區分「時間」「時間值」,以及「空間」「長度」「長度值」

首先,「時間」和「時間值」,二者有關係,但不是一回事。

時間,指的是一切事物都有的發展變化過程、變化連續性、先後順序等可觀測性質。

時間值,指的是一定時鐘顯示的時間值讀數,或相對時鐘時間值對其他事物的時間性質進行測量,獲得的測量結果。

為了定量描述時間這種可觀測性質,人們約定了時間值的基準和標準。

時間值基準約定:1963年13屆國際計量大會決定:銫原子Cs133基態的兩個超精細能級間躍遷輻射震蕩9192631770周所持續的時間為1秒。

根據上述時間值基準約定,人們製造了連續地顯示時間值的時鐘這種觀測工具。一般情況下,不同時鐘顯示時間值的「速率」,是有所不同的,有快有慢。所以,不同時鐘顯示的時間值,是不同步的,是非同步時鐘。

所以,對於同一種時間現象,根據不同時鐘顯示的時間值,進行對比測量、對比描述,結果是不一樣的。

其次,「空間」「長度」「長度值」,三者有關係,但不是一回事。

空間,指的是一切事物都有的存在位置、體積大小、相對位置、相互關係等可觀測性質。

長度,指的是某一點到另一點的距離這種可觀測性質。

長度值,指的是一定量尺顯示的長度值讀數,或相對量尺長度值對其他事物的空間和長度性質進行測量,獲得的測量結果。

為了定量描述空間和長度等可觀測性質,人們約定了長度值的基準和標準。

長度值基準約定:1983年10月召開的第十七屆國際計量大會上,通過了現行「米」的定義:光在真空中1/299792458秒的時間間隔內所行進路程的長度為一米(實際上,就是在提供基準米的裝置中,特定的運動光,相對光源在1/299792458秒的時間間隔內所行進路程的長度,被約定為一米)。

根據上述長度值基準約定,人們製造了穩定地顯示長度值的量尺這種觀測工具。一般情況下,不同量尺顯示長度值的「準確性」和「穩定性」,是有所不同的,長短不一,所以,不同量尺顯示的長度值,是不同長的,是非同長量尺。

所以,對於同一種空間或長度,根據不同量尺顯示的長度值,進行對比測量、對比描述,結果是不一樣的。

——應該明確區分「速度」「速度值」以及「光速」「光速值」

應該強調指出,「速度」和「速度值」,二者有關係,但不是一回事。

速度,指的是一切事物都有的單位時間值裡位移變化快慢這種可觀測性質。

速度值,指的是使用一定時鐘測量出一段時間值讀數,同時使用一定量尺,相對一定參照物,測量出一個運動物體的位移值,然後,使用時間值除以位移值,所得到的單位時間值裡的位移值。一定物體相對一定參照物運動,使用不同的時鐘和量尺組合進行測量,所得出的速度值,是互不相同的。

在物理學和計量學中,人們約定:在提供基準米的裝置中,特定光在1/299792458秒時間值裡行進的路程,被約定為一米。實際上,這就等於約定了在提供基準米的裝置中,特定光,它相對裝置本身,也就是相對靜止在裝置中的光源,特定光的運動速度值為v=Δs/Δt=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。

對於上述特定情況下的光速值,專門使用大寫字母C來表示,也就是C=299792458米/秒。這樣約定的光速值,就相當於使用時鐘和量尺測量光速值的結果,所以,這裡的光速值C=299792458米/秒,就是一個實驗事實。

在物理學的電磁學中,人們約定真空中的介電常數和磁導率時,也約定在特定的條件下,特定的光,相對光源的速度值為C=299792458米/秒。這就是人們可以從電磁學的麥克斯韋方程中推導出光速值C=299792458米/秒的原因。這樣約定的光速值,也相當於使用時鐘和量尺測量光速值的結果,所以,這裡的C=299792458米/秒,也是一個實驗事實。

除了上述兩種特殊情況下,特別約定的光速值,在其他情況下,任意光,相對任意參照物的速度值,都應該使用具體的時鐘和量尺組合,通過具體測量來確定。而不能使用假設充當測量結果,把所有情況下的光速值,都約定為C=299792458米/秒。

如果有人把「時間」「時間值」混為一談,把「空間」「長度」「長度值」混為一談,把「速度」「速度值」混為一談,把「光速」「光速值」混為一談,甚至脫離時鐘的時間值和量尺的長度值,信口開河地談論速度值,就必然會製造很多矛盾,導致很多爭論。

 

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看清愛因斯坦相對論是大象大腿加大象翅膀,實現出井觀天

一個人,他的大腦學會獨立觀察、獨立思考、獨立判斷、有膽有識之後,他就可以獨立地面對宇宙事物,獨立探索,獨立研究,發現真象,糾正錯誤,實現創新,出井觀天。

一、北鬥衛星實驗,判決動鍾變慢11.5秒到底有沒有

愛因斯坦狹義相對論動鍾變慢效應,基本觀點如下:假設在一個參照系有一個靜止時鐘顯示了ΔT時間值,那麼相對該時鐘以u速度值做勻速直線運動的時鐘顯示的時間值Δt會變慢,Δt=ΔT也就是會有ΔT>Δt。

——北鬥衛星實驗,可以判決愛因斯坦動鍾變慢到底有沒有

在北鬥衛星系統,在天上不同軌道上飛行的30多顆衛星,每個衛星上都有高精度原子鐘。在北鬥衛星系統地面工作站,也都有高精度原子鐘。

假設北鬥衛星系統北京地面站有一個原子鐘,該原子鐘在一年裡顯示的時間值是Δt1=365(天)×24(小時)×60(分鐘)×60(秒)=31536000秒。

按照愛因斯坦狹義相對論動鍾變慢效應,相對北京地面站原子鐘而言,只要天上衛星原子鐘與北京地面站原子鐘存在相對運動,天上衛星原子鐘就會發生動鍾變慢效應。相應於北京地面站原子鐘在一年裡顯示Δt1=31536000秒,天上衛星原子鐘顯示的時間值Δt2就會小於Δt1=31536000秒,也就是Δt1>Δt2。

就此,可以選擇北京地面站原子鐘和一些天上衛星原子鐘,按照動鍾變慢效應進行具體計算,計算出動鍾變慢結果。

然後,可以根據計算出來的理論結果,使用北鬥衛星系統進行實驗,對其正確性進行檢驗。這樣,就可以對狹義相對論動鍾變慢效應進行嚴格檢驗,判定其真偽。

針對北鬥衛星系統而言,計算動鍾變慢效應的具體方法,可以有很多種。我們選擇如下較為簡潔的方法。

選擇一個直角坐標系,把坐標系原點o選定在地球地心處,把x軸和z軸確定的平面選定為與地球赤道平面重合,把坐標系y軸正方向選定為指向地球自轉軸北極,這樣,地球繞自轉軸進行的轉動,也就是繞坐標系y軸進行的轉動。具體如圖四所示。

假設在y軸上,從原點o開始,向y軸正、負方向上,放置了無限多原子鐘。按照狹義相對論動鍾變慢效應,y軸上的無限多原子鐘,因為彼此都相對靜止,所以,y軸上的無限多原子鐘都是同步時鐘。也就是y軸上無限多原子鐘顯示的時刻值T,始終為相同值。

在上述情況下,對於北京地面站原子鐘來說,北京地面站的原子鐘處在北緯約40度的地方,距離地心的距離是地球的近似半徑,約為6371公裡。

北京地面站原子鐘,在平行赤道的一個平面上,也就是垂直y軸的一個平面上,繞y軸作圓周運動。圓周運動周長為s=2πr=2×3.14×6371000×cos40º=2×3.14×6371000×0.766044443118978=30649346.2434米。圓周運動的周期為一天24小時,Δt=24×60×60=86400秒。圓周運動的線速度為v=s/Δt=30649346.2434米/86400秒=354.737803743米/秒。

按照動鍾變慢效應,相對所選參照系y軸上的原子鐘而言,北京地面站原子鐘因為相對運動,會變慢,所以,y軸上的原子鐘時間值ΔT,北京地面站原子鐘時間值Δt1,二者具有如下關係Δt1=ΔT。也就是有ΔT>Δt1。

北鬥衛星系統的中圓地球軌道衛星,距地面高度為21500公裡,該衛星距離地心的距離,為地球半徑加上衛星距離地面高度,具體為6371+21500公裡。該衛星運行周期約為12小時。

該衛星在一個與赤道平面有夾角的平面上繞地心做圓周運動,圓周運動周長為s=2πr=2×3.14×(6371000+21500000)=175029880米。由於該衛星圓周運動周期為12小時,具體為Δt=(12×60×60)=43200秒。所以,該衛星圓周運動線速度為v=s/Δt=175029880米/43200秒=4051.661759米/秒。

按照動鍾變慢效應,相對所選參照系原點o處的原子鐘而言,中圓地球軌道衛星上的原子鐘,也就是天上衛星原子鐘,因為相對運動,會變慢,所以,地心處原子鐘的時間值ΔT,天上衛星原子鐘時間值Δt2,二者的時間值關係為Δt2=ΔT。也就是有ΔT>Δt2。

這也就是說,按照動鍾變慢效應,相對y軸上的原子鐘而言,北京地面站原子鐘因為相對運動會變慢,天上衛星原子鐘因為相對運動也會變慢,但是,二者變慢的程度不一樣,存在一個差值。就此,可進行如下計算(Δt2)/(Δt1)=ΔT/ΔT=/。

所以,按照動鍾變慢效應,相應於北京地面站原子鐘在一年裡顯示的時間值Δt1=31536000秒,天上衛星原子鐘在一年時間裡顯示時間值為Δt2=(Δt1)×/=31536000×0.9999999999099309/0.9999999993=31536000×0.99999999939008=31535988.5秒。

這也就是說,按照動鍾變慢效應,相應於北京地面站原子鐘在一年裡顯示時間值Δt1=31536000秒,天上衛星原子鐘在一年裡顯示時間值Δt2=31535988.5秒,二者相差Δt1-Δt2=3153600-31535988.5=11.5秒。也就是天上衛星原子鐘顯示的時間值,跟北京地面站原子鐘顯示的時間值相比,少11.5秒。

根據北鬥衛星系統官方消息,北鬥衛星系統的原子鐘,1000萬年才會有1秒誤差。所以,對於北鬥衛星系統的原子鐘來說,11.5秒的差別,已經足夠大,只要它存在,就一定能觀測到。

因此,可以把北京地面站原子鐘在一年裡顯示的時間值,跟天上衛星原子鐘相應地顯示的時間值進行比較,在剔除其他原因,例如在剔除引力紅移效應和實驗誤差等影響後,就可以判定狹義相對論的動鍾變慢效應是否存在,是否正確。

——北鬥衛星實驗存在動鍾變快,這豈不是否定動鍾變慢

但是,必須指出的是,狹義相對論的動鍾變慢是相對性的,也就是相對運動的觀測者都認為對方的時鐘會因為相對運動而變慢。

可以說,使用北鬥衛星原子鐘做實驗,在一年裡,北京地面站原子鐘和中圓地球軌道衛星原子鐘只能是一快一慢。例如天上原子鐘走的慢,地面原子鐘走的快。這樣,在變快了的地面原子鐘角度說,天上原子鐘變慢了,這種動鍾變慢支持了狹義相對論的動鍾變慢效應。但是在變慢了的天上原子鐘角度說,地面原子鐘變快了,這種動鍾變快,豈不是否定了狹義相對論的動鍾變慢效應?因為按照狹義相對論的邏輯,是不允許發生動鍾變快的。實際上,在類似的實驗中,都存在動鍾變快現象。

更具體說,在本文選擇的參照系看來,北京地面站原子鐘,在平行於赤道的一個平面上,也就是垂直於y軸的一個平面上,繞y軸作圓周運動。天上衛星原子鐘,在一個與赤道平面有夾角的平面上,繞地心做圓周運動。

對於上述情況,可以建立一個新坐標系進行描述,具體如下:對於北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘,總可以找到二者的連線,以及二者連線的中點。把新坐標系的原點選定在北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘連線的中點,把新坐標系的x軸選定為與二者連線相重合。參見圖五。

那麼,在新坐標系上看,北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘,他們都在新坐標系的x軸上做周期運動,二者有一個相對距離最小點,還有一個相對距離最大點。相對任一原子鐘顯示的時間值而言,在某一時刻值,北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘,二者會處在相對距離最小點,然後隨著時間值增加,二者會同時向遠離連線中點方向運動,然後同時到達相對距離最大點,然後再同時轉向,向靠近連線中點方向運動,然後同時到達相對距離最小點,然後再同時轉向,再同時向遠離連線中點方向運動……周而復始,循環不止。

在上述情況下,跟北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘同在的觀測者,他們彼此看對方的原子鐘,就是對方的原子鐘一直做周期運動。

例如在天上衛星原子鐘處觀測者看來,在某一時刻值,北京地面站原子鐘處在距離天上衛星原子鐘最近點,然後,隨著時間值增加,北京地面站原子鐘向遠離天上衛星原子鐘方向運動,運動到距離天上衛星原子鐘最遠點之後,立刻轉向,再向靠近天上衛星原子鐘方向運動,運動到距離天上衛星原子鐘最近點之後,立刻轉向,再向遠離天上衛星原子鐘方向運動……周而復始,循環不止。

在北京地面站原子鐘處觀測者看來,情況與上相似。在某一時刻值,天上衛星原子鐘處在距離北京地面站衛星最近點,然後,隨著時間值增加,天上衛星原子鐘向遠離北京地面站原子鐘方向運動,運動到距離北京地面站原子鐘最遠點之後,立刻轉向,再向靠近北京地面站原子鐘方向運動,運動到距離北京地面站原子鐘最近點之後,立刻轉向,再向遠離北京地面站原子鐘方向運動……周而復始,循環不止。

在北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘存在上述相對運動的情況下,按照動鍾變慢效應,二者的相對運動,究竟會導致北京地面站原子鐘變慢?還是導致天上衛星原子鐘變慢?對於類似的問題,已經爭論了100多年了。

現在,終於可以使用北鬥衛星系統原子鐘實驗,對爭論做出判決了。可以說,在實際情況中,北京地面站原子鐘和天上衛星原子鐘,只能是一快一慢,也就是彼此看,既存在動鍾變慢,也存在動鍾變快。這樣的判決結果,等於證明狹義相對論的相對性動鍾變慢效應,在實際上根本不存在。

而且,還可以把北京地面站原子鐘,跟北鬥衛星系統的30多個天上衛星原子鐘都進行比較研究,都計算出具體的鐘變慢效應關係,然後進行檢驗性實驗。這樣,就可以對愛因斯坦狹義相對論動鍾變慢效應,進行廣泛的、嚴格的、判決的實驗檢驗。

可以說,根據狹義相對論動鍾變慢效應,北京地面站原子鐘跟北鬥衛星系統的30多個天上衛星原子鐘,分別存在理論上的時間值關係。

對北京地面站原子鐘和北鬥衛星系統的30多個天上衛星原子鐘的實際情況進行觀測記錄,就可以獲得實際上的時間值關係。把理論上的時間值關係,跟實際上的時間值關係進行比較,就具有判決性意義。可以預測,判決結果將是:愛因斯坦狹義相對論的相對性動鍾變慢效應,在北鬥衛星系統中,根本就不存在。

從本質上講,使用北鬥衛星做實驗,北京地面站原子鐘在一年裡顯示的時間值是多少,天上30多顆衛星原子鐘在相應時間裡顯示的時間值是多少,不同時鐘存在時間值差別,既存在動鍾變慢,也存在動鍾變快,相對運動發揮了什麼作用,引力和電磁力發揮了什麼作用,溫度變化發揮了什麼作用,宇宙輻射發揮了什麼作用,這都是「時鐘機器」與環境進行運動和作用決定的,實驗結果是多少,就是多少。

而愛因斯坦的狹義相對論動鍾變慢效應,卻是不管「時鐘機器」與環境是啥關係,它們如何運動和作用,完全是一廂情願地強行假定,相對運動的時鐘之間存在相對性動鍾變慢關係,完全無視實際中還存在否定性的動鍾變快。而且,愛因斯坦和相對論專家一直為這種脫離實際的動鍾變慢效應尋找各種證據,尋找藉口和理由,進行辯解,頑固堅持100多年。這完全是一種違反科學精神的思想和行動。

二、追光實驗,判定光速不變第二假設是否大象翅膀

1905年,愛因斯坦在《論動體的電動力學》一文中建立狹義相對論時空觀時,假設了如下理想實驗:在真空中有兩個相對勻速直線運動的慣性參照系,分別用直角坐標系oxyz和OXYZ表示,兩個直角坐標系的x、X軸重合,y、Y軸平行,z、Z軸平行;在oxyz坐標系x軸正方向上,OXYZ坐標系以u速度值勻速直線運動;在oxyz和OXYZ的原點處分別有持時鐘和量尺的觀測者;在oxyz和OXYZ的原點o、O重合,兩個參照系時鐘時刻值t=T=0時,在oxyz坐標系原點o處的靜止點光源發出了一個球面光波。可參考圖六的情況。

——愛因斯坦光速不變第一假設

愛因斯坦假設:oxyz原點o處點光源發出的球面光波,在oxyz參照系各個方向的運動速度值均為C1=299792458米/秒。因此,上述球面光波是一個以oxyz參照系原點o為球心,以C1=299792458米/秒速度值勻速膨脹的球面光波。對於上述假設,愛因斯坦的解釋是,上述假設情況是oxyz參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺,進行測量獲得的結果。對於這樣的光速值假設C1=299792458米/秒,本文簡稱為愛因斯坦光速不變第一假設。

——愛因斯坦光速不變第二假設

愛因斯坦還假設:oxyz原點o處點光源發出的光束,相對OXYZ參照系各個方向的運動速度值也均為C2=299792458米/秒。因此,上述球面光波是一個以OXYZ參照系原點O為球心,以C2=299792458米/秒速度值勻速膨脹的球面光波。對於上述假設,愛因斯坦的解釋是,上述假設情況是OXYZ參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺,進行測量獲得的結果。對於這樣的光速值假設C2=299792458米/秒,本文簡稱為愛因斯坦光速不變第二假設。

——愛因斯坦光速不變假設

對於光速不變第一假設和光速不變第二假設,因為C1=C2,所以,愛因斯坦把它們合稱為光速不變假設,並且寫成了C=C1=C2=299792458米/秒。關於上述光速值,愛因斯坦在當年稱之為假設,就是因為提出該假設的時候,還缺乏足夠的實驗證據。

——相對運動等速假設

應該強調指出,在當年,愛因斯坦提出光速不變假設,建立狹義相對論時空觀的時候,他還提出了一個相對運動等速假設。

具體說,愛因斯坦假設oxyz參照系和OXYZ參照系的相對運動速度值是u,它的物理意義如下:oxyz參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺,測量OXYZ參照系相對自己的運動速度值,測量結果為u1;OXYZ參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺,測量oxyz參照系相對自己的運動速度值,測量結果是u2。u1、u2、u的量值關係為u1=u2=u。

在物理學中,兩個物體的相對運動具有相對性,這是一個基本觀點。在牛頓絕對時空觀中,假設oxyz參照系和OXYZ參照系的時鐘是同步時鐘,兩參照系的量尺是同長量尺之後,oxyz參照系和OXYZ參照系的相對運動速度值被假設為u1=u2=u。

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中,oxyz參照系和OXYZ的觀測者分別使用自己的時鐘和量尺測量對方的運動速度值,測量結果恰好是u1=u2,這樣的可能的確存在。但是,在沒有具體的測量實驗提供支持之前,無法證明u1=u2普遍成立之前,愛因斯坦所說的u=u1=u2,就只能是假設,而不是實驗事實。

所以,在狹義相對論時空觀,愛因斯坦實際上是假設了u1=u2=u。這個相對運動等速假設u=u1=u2,在實質上,它就是一個跟光速不變假設並肩而立的速度值假設。

——狹義相對論時空觀

可以說,愛因斯坦提出四個速度值假設,也就是光速不變第一假設、光速不變第二假設C=C1=C2,還有相對運動等速假設u1=u2=u之後,就基於上述四個速度值假設,推理出了洛侖茲變換數學方程,以及動鍾變慢效應、動尺變短效應、同時的相對性等數學方程。在上述數學方程中,C和u都是重要內容。洛侖茲變換的物理意義是,對於oxyz原點o處點光源發出的球面光波的任意點,當oxyz參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺測得該點坐標和時間為(x、y、z、t),OXYZ參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺測得該點坐標和時間為(X、Y、Z、T)時,(x、y、z、t)和(X、Y、Z、T)的變換關係為洛侖茲變換。這樣,愛因斯坦就建立了以光速不變第一假設、光速不變第二假設、相對運動等速假設、洛侖茲變換、動鍾變慢效應、動尺變短效應、同時的相對性等數學方程為主要內容的狹義相對論時空觀。(愛因斯坦1916年在《狹義與廣義相對論淺說》一書還非常明確地給出了一種「雷擊火車」的同時的相對性,跟洛侖茲變換推理出的同時的相對性存在很大差異)

——狹義相對論和廣義相對論

然後,通過使用狹義相對論時空觀對經典力學和經典電磁學等經典理論進行改造,愛因斯坦就建立了狹義相對論。後來,愛因斯坦又使用類似的方法建立了廣義相對論時空觀,通過使用廣義相對論時空觀對經典引力理論進行改造,愛因斯坦就建立了廣義相對論。人們通常所說的相對論,就是對狹義相對論和廣義相對論的合稱。有時候,人們所說的相對論,也包括相對論宇宙學內容。

——狹義相對論中存在六種以上光速值

實際上,在愛因斯坦建立狹義相對論的第一篇論文中,存在六種以上的光速值。假設在oxyz和OXYZ的原點o、O重合,兩個參照系時鐘時刻值t=T=0時,在oxyz坐標系原點o處的靜止點光源發出了一個球面光波。

首先,基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦通過光速不變第一假設,假定球面光波上所有的光子相對oxyz參照系的速度值都是C;另外,基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦進行的有關推理計算時,還假定沿x、X軸正方向,球面光波的光子相對OXYZ參照系的速度值是C-u;還有,基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦進行的有關推理計算時,還假定沿x、X軸負方向,球面光波的光子相對OXYZ參照系的速度值是C+u。

基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,在其他情況下,球面光波的光子相對OXYZ參照系的速度值,需要具體情況具體計算。這也就是說,基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,狹義相對論中存在三種以上的光速值,其中包括C、C-u、C+u。

其次,基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦通過光速不變第二假設,假定球面光波上所有的光子相對OXYZ參照系的速度值都是C;另外,基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦進行的有關推理計算時,還假定沿x、X軸正方向,球面光波的光子相對oxyz參照系的速度值是C+u;還有,基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,愛因斯坦進行的有關推理計算時,還假定沿x、X軸負方向,球面光波的光子相對oxyz參照系的速度值是C-u。

基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,在其他情況下,球面光波的光子相對oxyz參照系的速度值,需要具體情況具體計算。這也就是說,基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,狹義相對論中也存在三種以上的光速值,其中包括C、C+u、C-u。

在上述多種光速值假設中,愛因斯坦給出的光速不變第一假設和光速不變第二假設,不過是其中的兩種情況而已。

——光速不變第二假設是大象翅膀

針對愛因斯坦提出的光速不變假設C=C1=C2=299792458米/秒,對現代科學有關的認識和實驗進行考察後,可以給出如下說法:

跟愛因斯坦光速不變第一假設C1=299792458米/秒有關,在現代科學中存在如下事實:

首先,在計量學和物理學中,人們給出了如下基準米約定:在提供基準米的裝置中,特定光在1/299792458秒時間值裡行進的路程,被約定為一米。實際上,這就等於約定了在提供基準米的裝置中,特定光,它相對裝置本身,也就是相對靜止在裝置中的光源的運動速度值為v=Δs/Δt=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。對於上述特定情況下的光速值,物理學中專門使用字母C來表示,也就是C=299792458米/秒。這樣約定的光速值,就相當於使用時鐘和量尺測量光速值的結果,所以,這裡的C=299792458米/秒,就是一個實驗事實。

其次,在物理學的電磁學中,人們約定真空中的介電常數和磁導率時,也約定在特定的條件下,特定的光,相對光源的速度值為C=299792458米/秒。這就是人們可以從電磁學的麥克斯韋方程中推導出光速值C=299792458米/秒的原因。這樣約定的光速值,也相當於使用時鐘和量尺測量光速值的結果,所以,這裡的C=299792458米/秒,也是一個實驗事實。

如上所述現代科學的重要事實,以及類似的很多實驗事實,都對愛因斯坦光速不變第一假設提供了實驗支持。因此可以說,愛因斯坦光速不變第一假設,它可以得到實際的時鐘和量尺和測量實驗的支持,它就是對實驗事實的忠實描述,它類似於全部寫真的實驗報告,它就像盲人摸象所摸索到的大象大腿。

但是,把愛因斯坦的光速不變第二假設C2=299792458米/秒,跟現代科學有關的認識和實驗進行對比研究之後,咱們卻只能說,愛因斯坦的光速不變第二假設,無法得到實際的時鐘和量尺和測量實驗的支持,它就像一種假設空想的虛構景象,它類似於憑空編造的科幻故事,就像盲人想像所虛構出的大象翅膀。

所以,愛因斯坦提出的光速不變第一假設和光速不變第二假設,類似於把盲人摸索大象所摸到的大象大腿,跟盲人想像所虛構的大象翅膀捆綁到一起了,綜合到一起了。

——追光實驗

為了更清楚地說明愛因斯坦光速不變第一假設和光速不變第二假設等內容跟實際情況的關係,咱們可以進行一個追光實驗。

具體說,假設上面說過的oxyz參照系,它的原點恰好在地面上,oxyz參照系的x軸垂直地面,指向月亮;對於oxyz參照系,可以簡稱為地面參照系。與此同時,假設OXYZ參照系的X軸也垂直地面,指向月亮;地面參照系的觀測者使用地面參照系的時鐘和量尺測量,測到OXYZ參照系相對oxyz參照系沿x軸正方向,也就是向月亮方向的運動速度值u=299792457.5米/秒;對於OXYZ參照系,可以簡稱為追光參照系。該參照系原點處持時鐘和量尺的觀測者,就是追光者。參加圖六。

在上述情況下,假設使用地面參照系的時鐘和量尺測量到了如下結果:地面參照系時鐘顯示t=0秒時刻值時,地面參照系原點o處的點光源發出的一個光束,以C1=299792458米/秒的速度值,離開了點光源,沿x軸正方向,飛向了月亮;與此同時,追光者以u=299792457.5米/秒的速度值,在同一出發點,向同一方向,同時出發,開始了追光運動。這樣的追光實驗,是愛因斯坦慣用的科學方法,也是狹義相對論時空觀的邏輯完全允許的情況。

 

應該指出,在當年,愛因斯坦建立狹義相對論時空觀的時候,在理論上,他假設點光源、光束、觀測者、時鐘和量尺等都具有「理想化質點」的特徵,它們都可以匯集在同一點,從共同的出發點開始運動。所以,咱們在本文所說的追光實驗,在理論上,地面觀測者、點光源、光束、追光者、時鐘和量尺等,也是類似情況,都具有「理想化質點」的特徵,它們也可以具有共同的出發點等。

這樣,在追光實驗中,咱們觀測到的情況就是,在指向月亮的光束運動方向上,光束在前面快速飛行,追光者在後面緊緊追趕,二者一前一後,距離很小,緊密相隨地向前運動。

——地面參照系測到的三個速度值

在上述情況下,使用地面參照系的時鐘和量尺測量追光運動,結果如下:當地面參照系時鐘時刻值從t=0秒增加到t=1秒,經過Δt=1秒時間段時,光束離開點光源的飛行距離值s1=C1×Δt=299792458米/秒×1秒=299792458米。追光者離開地面的追光距離值s2=u×Δt=299792457.5米/秒×1秒=299792457.5米。光束與追光者的相對運動距離值s3=s1-s2=299792458-299792457.5米=0.5米。這也就是說,此時光束在前面僅領先0.5米,追光者在後面僅落後0.5米。

在上述情況下,使用地面參照系的時鐘和量尺測量,測到的光束相對追光者的運動速度值,就是v=s3/Δt=0.5米/1秒=0.5米/秒。

在這裡應該指出,上述s1=299792458米,s2=299792457.5米,這都是約等於地球赤道7.5圈的長度值,約等於地球赤道七周半的長度值。s3=0.5米,這是比成年人手臂的長度值還要短的距離值,成年人手臂長度值約為0.7米。

因此,地面參照系觀測者使用自己的時鐘和量尺測到的結果就是,在地面參照系時鐘經過Δt=1秒時間段裡,光束和追光者相對地面的運動,相當於繞地球赤道飛行了七周半,對此可簡稱為「秒飛地球七周半」。與此同時,光束相對追光者的運動距離值僅為0.5米,小於成年人一條手臂的長度值,對此可簡稱為「一秒沒飛一臂長」。在這裡,光束相對地面的運動距離值s1=299792458米,光束相對追光者的運動距離值s3=0.5米,二者差別之大,猶如天地之別。

這樣,在追光實驗中,使用地面參照系的時鐘和量尺測量,就獲得了三個速度值:

一是C1=299792458米/秒,它描述了光束相對地面的運動快慢,這是「秒飛地球七周半」的巨大速度值。

二是u=299792457.5米/秒,它描述了追光者相對地面的運動快慢,這也是「秒飛地球七周半」的巨大速度值。

三是v=0.5米/秒,它描述了光束相對追光者的運動快慢,這是「一秒沒飛一臂長」的極小速度值。

——追光參照系測量光速值問題

在物理學中,任何物體的速度值,都必須相對時鐘、量尺和坐標系的組合來確定。一個運動物體的速度值,相對不同的時鐘、量尺和坐標系組合,具有不同的速度值,這是中學物理常識。

那麼,關於光束與追光者的相對運動速度值,在追光參照系,追光者使用追光參照系的時鐘和量尺測量,測到的結果會是多少呢?

假設相應於oxyz坐標系時鐘顯示Δt=1秒時間值,OXYZ坐標系的時鐘顯示了ΔT時間值,光束相對OXYZ坐標的運動距離值,使用oxyz坐標系的量尺測量,結果為Δs=0.5米;使用OXYZ坐標系的量尺測量,結果為ΔS。因此,光束相對OXYZ坐標系的速度值就是V=ΔS/ΔT。在這裡,使用OXYZ坐標系的時鐘和量尺測得的ΔT、ΔS是多少,V=ΔS/ΔT就是多少。

這也就是說,光束相對OXYZ坐標系的運動速度值,使用oxyz坐標系的時鐘、量尺和坐標系組合測量,是v=0.5米/秒;使用OXYZ坐標系的時鐘、量尺和坐標系組合來測量,是V=ΔS/ΔT。V=ΔS/ΔT的具體數值,應該由實際測得的ΔT、ΔS來決定。

但是,針對追光實驗的情況,關於光束與追光者的相對運動速度值,愛因斯坦提出的光速不變第二假設,恰好給出了假設的光速值。具體說,在追光實驗中,根據光速不變第二假設,追光參照系觀測者使用追光參照系的時鐘和量尺測量,他測到的光束相對追光者的運動速度值是C2=299792458米/秒。C2=299792458米/秒,也是「秒飛地球七周半」的巨大速度值。

這樣,在追光實驗中,關於光束與追光者的相對運動,就有了兩種速度值:

一是v=0.5米/秒,這是「一秒沒飛一臂長」的極小速度值,這是地面參照系使用現有的、公共的時鐘和量尺,測到的結果。這樣的測量結果有無數的實驗證據。

二是C2=299792458米/秒,這是「秒飛地球七周半」的極大速度值,它來源於愛因斯坦光速不變第二假設。愛因斯坦和相對論專家假設,在追光參照系,追光者使用追光參照系的時鐘和量尺測量,測到的光束相對追光者的運動速度值,就是C2=299792458米/秒。

那麼,根據光速不變第二假設說,在追光參照系,追光者使用追光參照系的時鐘和量尺測量,測到的光束相對追光者的運動速度值是C2=299792458米/秒,這是「秒飛地球七周半」的極大速度值,這有實驗證據嗎?

可以說,從狹義相對論時空觀誕生至今,類似於追光實驗的情況,追光者使用追光參照系的時鐘和量尺測量有關的速度值,測到的光束相對追光者的運動速度值就是C2=299792458米/秒,這樣的測量實驗和測量結果,一個都沒有。造成這種情況的主要原因是,進行類似的實驗,在運動參照系測量光速值,所要求的實驗條件和實驗技術,一直難以被滿足。

那麼,關於C2=299792458米/秒,在理論上說,有理論依據嗎?

——對光速不變第二假設進行違反邏輯的論證

具體說,在地面參照系使用實際的時鐘和量尺測量,測到的結果是,在指向月亮的光束運動方向上,光束在前面快速飛行,追光者在後面緊緊追趕,二者一前一後,距離很小,緊密相隨地向前運動。所以,在地面參照系使用現有的時鐘和量尺測到的光束與追光者的相對運動速度值,僅為v=0.5米/秒,這不過是「一秒沒飛一臂長」的極小速度值。那麼在追光參照系,追光者觀測到的光束與追光者的相對運動是啥樣的?追光者使用了什麼樣的時鐘和量尺,如何進行了測量活動,他就把光束與追光者的相對運動速度值,測量成了C2=299792458米/秒?測量成了「秒飛地球七周半」的巨大速度值?

就此,愛因斯坦等相對論專家的回答是,根據狹義相對論時空觀的動鍾變慢效應,地面參照系觀測者和追光參照系觀測者都可以說,因為相對運動,對方的時鐘變慢了。同時,根據動尺變短效應,地面參照系觀測者和追光參照系觀測者都可以說,因為相對運動,對方的量尺變短了。所以,關於光束相對追光者的運動速度值,地面參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺測量獲得v=0.5米/秒,這是「一秒沒飛一臂長」的極小速度值,這的確是實驗事實。與此同時,追光參照系的觀測者使用自己的時鐘和量尺測量獲得C2=299792458米/秒,這是「秒飛地球七周半」的巨大速度值,也可以同時成立。這也就是說,在理論上,v=0.5米/秒,C2=299792458米/秒,二者可以同時成立,二者可以都是正確的。

在以往,對於愛因斯坦光速不變第二假設C2=299792458米/秒遇到的各種質疑批評,愛因斯坦和相對論專家都給出了與上相似的解釋。

在此,必須指出,在愛因斯坦狹義相對論時空觀的邏輯關係上,光速不變第一假設、光速不變第二假設C1=C2=299792458米/秒和相對運動等速假設u=u1=u2,這都是前提,是一級假設。洛侖茲變換、動鍾變慢效應、動尺變短效應、同時的相對性等,都是對假設的前提進行數學推理,所得出的推理結論,都是二級假設。

按照邏輯規律,把洛侖茲變換、動鍾變慢效應、動尺變短效應、同時的相對性等作為證據,反過來證明光速不變第二假設是正確的,這就是使用二級假設、數學推理結論作為證據,反過來證明一級假設、假設的前提是正確的,這是循環論證、無效論證。

所以,可以說,愛因斯坦等相對論專家論證說,因為有動鍾變慢效應、動尺變短效應,所以就有光速不變第二假設C2=299792458米/秒,這就等於說,因為有光速不變第一假設和光速不變第二假設,所以就有光速不變第二假設。這樣的論證,是嚴重地違反了邏輯,犯了低級的邏輯錯誤。

——認識能力存在局限性,把各種情況下的光速值假設為常數

在這裡,回顧人們對原子的認識發展史,具有重要的啟示意義。在物理學中,關於原子,在最初時,人們認為所有的原子都是沒有內部結構,不可分割的實心球,構成不同元素的原子只有質量和大小的區別。這是因為在當時,人們的認識能力存在局限性,人們認識不到原子存在內部結構,不同的原子差別甚大。後來,隨著認識能力的提高,人們認識到,原子是由原子核和繞核運動的電子構成的,不同的原子,內部結構完全不同,性質差別也是很大。

可以說,現在的有些物理學工作者,他們把各種情況下光和電磁波的運動速度值都假設為常數C=299792458米/秒,這種情況很像人們在早期認為所有的原子都沒有內部結構,不可分割。可以說,在目前,由於有些物理學工作者的認識能力存在局限性,他們認識不到不同情況下光和電磁波的運動速度值實際上是存在差別,各不相同。基於上述類比可以說,通過積極的認識活動,人們都可以認識到,不同情況下光和電磁波的運動速度值實際上是存在差別的,各有具體速度值,並非都是常數C=299792458米/秒。

不過,還應該指出,對於一些具體情況下的光速值,愛因斯坦在狹義相對論中給出了混亂表述。

例如基於oxyz參照系觀測者的時鐘和量尺,存在三種以上的光速值,其中包括C、C-u、C+u。基於OXYZ參照系觀測者的時鐘和量尺,也存在三種以上的光速值,其中包括C、C+u、C-u。這顯然是混亂的,存在自相矛盾的。

——光速不變第二假設否定了運動的相對性

在此還應該指出,愛因斯坦提出的光速不變第一假設、光速不變第二假設,因為它們還否定了運動的相對性,所以,它們還製造了其它的矛盾和麻煩。

為了說明上述問題,在追光實驗中,咱們還可以把一個參照系固定在光束上,這樣,就建立了一個光束參照系。在過去,人們一直都是在地面參照系和追光參照系研究光束的運動。現在,建立光束參照系之後,就可以在光束參照系研究地面參照系和追光參照系的運動了。

在物理學中,兩個物體的相對運動具有相對性,這是一個基本事實,也是一個基本觀點。正是基於上述基本事實和基本觀點,愛因斯坦假設oxyz參照系和OXYZ參照系使用自己的時鐘和量尺測到的對方運動速度值,是相等的,所以他提出了相對運動等速假設u=u1=u2。

在追光實驗中,按照愛因斯坦相對論的光速不變第一假設和運動相對性觀點,在地面參照系測量,光束相對地面參照系的運動速度值是C1=299792458米/秒,在光束參照系測量,地面參照系相對光束參照系的運動速度值也應該就是C1=299792458米/秒。

同理,按照愛因斯坦相對論的光速不變第二假設和運動相對性觀點,在追光參照系測量,光束相對追光參照系的運動速度值是C2=299792458米/秒,在光束參照系測量,追光參照系相對光束參照系的運動速度值也應該就是C2=299792458米/秒。

根據上述情況,在光束參照系測量,地面參照系相對光束參照系的運動速度值就是C1=299792458米/秒,追光參照系相對光束參照系的運動速度值是C2=299792458米/秒,因此,在光束參照系,地面參照系和追光參照系均以C=299792458米/秒速度值遠離光束參照系,這樣,地面參照系和追光參照系就沒有了相對運動。這顯然是跟愛因斯坦相對論的理論前提,地面參照系和追光參照系存在u速度值相對運動相矛盾。這是邏輯不自洽。

實際上,愛因斯坦假設光束相對地面參照系的運動速度值是C1=299792458米/秒,假設光束相對追光參照系的運動速度值是C2=299792458米/秒,這種假設,實質上已經否定了運動的相對性。不過是在地面參照系和追光參照系,這兩個參照系談論同一光束的運動時,愛因斯坦否定運動的相對性,還沒有明顯地產生矛盾和麻煩。

但是,一旦在光束參照系談論地面參照系和追光參照系的運動時,這是在一個參照系上談論另外兩個參照系的運動,在這種情況下,愛因斯坦否定運動的相對性,就必然會製造矛盾和麻煩。所以,從根源上講,產生有關的矛盾和麻煩,這是愛因斯坦提出的光速不變第一假設、光速不變第二假設,否定運動的相對性的必然結果。

應該指出,在物理學中研究相對運動,可以把任意物體選擇為參照物,研究其它物體的相對運動。所以,把點光源發出的光束選擇為參照物,把一個參照系固定在光束上,研究其他物質的相對運動,這不僅不應該受到限制,反而應該積極地進行,因為這可以幫助人們轉換研究視角、擴大研究視野、增加更多認識、發現更多真相。

對於這樣的研究和結果,如果因為它們跟狹義相對論時空觀的假設、公式和結論等存在矛盾,愛因斯坦等相對論專家就給予否定和反對,那咱們必須說,出現了有關的矛盾,這不是宇宙事物本身存在矛盾所致,而是反映出了狹義相對論時空觀的假設、公式和結論等,跟宇宙事物存在矛盾,對宇宙事物做出了不符合實際的描述,掩蓋了有關事物的真相,製造了有關的錯誤認識。所以,對於上述矛盾,值得認真研究,值得積極解決。這對於人們針對電磁作用、光運動和超光速,發展科學認識,實現技術創新,具有重要意義。

——光速不變假設,把大象大腿和大象翅膀捆綁到了一起

綜上所述,可以說,愛因斯坦在狹義相對論時空觀中提出的光速不變第一假設、光速不變第二假設C1=C2=299792458米/秒,類似於把一些實驗事實跟一些虛構想像捆綁到了一起,類似於把盲人摸象所摸索到的大象大腿,跟盲人想像所虛構出的大象翅膀捆綁到了一起,進行了混淆是非,以真帶假,弄假成真,混搭銷售。所以,對於愛因斯坦提出的光速不變第一假設、光速不變第二假設,可稱之為半對半錯的假設。

可以說,在愛因斯坦給出光速不變第一假設的情況中,愛因斯坦假設光速值是C1=299792458米/秒,這完全符合物理學和計量學關於基準米的約定等,就相當於對實驗事實進行了忠實描述。但是,在愛因斯坦給出光速不變第二假設的情況中,類似情況中的光速值是多少,應該使用時鐘、量尺和坐標系的組合,通過測量來確定,測量值是多少,就是多少。而且,相對於不同的時鐘、量尺和坐標系組合,光速值完全可以不相同,這是物理學實驗決定的必然結果。

但是,針對給出光速不變第二假設的情況,愛因斯坦卻強行規定光速值必須是C2=299792458米/秒,完全無視使用時鐘、量尺和坐標系的組合進行測量,可以有不同的光速值。而且愛因斯坦和相對論專家一直尋找各種證據,尋找各種理由和藉口,為光速不變第二假設進行辯解,由此,製造了100多年矛盾和爭論。

三、愛因斯坦相對論是大象大腿+大象翅膀

愛因斯坦相對論時空觀誕生後,100多年來,不斷地有研究者指出,把愛因斯坦使用假設推理方法建立的相對論時空觀,把這種盲人摸象之說,跟科技工作者使用實際的時鐘和量尺所進行的真實測量活動等相比較,也就是跟實際的大象相比較,就可以發現,二者不符合之處很多,甚至存在完全不符合的內容。

這就是圍繞時空問題和愛因斯坦相對論時空觀,產生100多年矛盾和爭論的根本原因之一。正是因為如此,使用實際的時鐘和量尺進行具體觀測活動較多的工程技術人員,例如航天工作者,很多都變成了相對論時空觀的質疑者和超越者。

總而言之,關於愛因斯坦相對論,可以說,愛因斯坦相對論就像一幅反映和描述宇宙事物的理論圖像,它的一部分內容是寫真描述,就像實驗報告,類似於盲人摸象所摸索到的大象大腿;另一部分內容是完全虛構,就像科幻故事,類似於盲人想像所虛構出的大象翅膀。這就是圍繞愛因斯坦相對論發生了100多年爭論的重要原因之一。

具體說,首先,在物理學認識上,對於形式多樣、內容豐富、本質深刻的電磁力和引力等,愛因斯坦在相對論中的確指出了一些事實,揭示了一些規律。例如愛因斯坦在相對論中指出,特定條件下光速值恆定,一些物理量隨速度值變化的規律跟洛侖茲因子有關係,存在質能關係,存在引力質量和慣性質量等效性等,這都相當於盲人摸索到的大象大腿。但是,愛因斯坦在相對論中也給出了很多片面化、表面化、假設性的描述,遠離了事物的本質,曲解了實驗事實。例如愛因斯坦在相對論中給出的光速不變第二假設、動鍾變慢效應、動尺變短效應、時空彎曲等,這都類似於盲人虛構出的大象翅膀。愛因斯坦使用想像出的大象翅膀解釋物理現象,把電磁力導致的物理現象解釋為相對運動所致,把引力導致的物理現象解釋為時空彎曲所致,根據光速不變假設否定超光速失誤的存在,這都是把表面現象當成本質原因,曲解了物理現象和物理實驗,掩蓋了微觀本質和原因,誤導了研究方向,阻礙了科技進步。所以,愛因斯坦相對論這種盲人摸象之說,對物理學既有指導,也有誤導,既有貢獻,也有危害。超越愛因斯坦相對論,人們就能深入研究電磁力、引力和超光速的微觀本質,發現更多真相,糾正錯誤想像,實現科技創新,實現更多目標。因此,超越愛因斯坦相對論,值得積極行動。

其次,在宇宙認識上,愛因斯坦相對論和相對論宇宙學加起來,仍然不過是盲人摸索大象的結果,加上盲人想像大象的結論,二合一的說法而已。在愛因斯坦製造的宇宙圖像中,主要就是廣義相對論的等效原理、引力場方程、時空彎曲、幾何引力,還有相對論宇宙學的大爆炸、黑洞等有限事物。關於地球生命、外星人、宇宙高級生命、高維空間生命等重要內容,在相對論宇宙圖像中幾乎沒有蹤影。相對實際情況而言,愛因斯坦給出的宇宙圖像視野狹窄,內容貧乏,該有的內容不多,虛構的內容不少,而且堅持看得見的才承認其存在,看不見的就認為不存在。同時把虛構想像的很多事物,反倒當成了實際存在的事情。這就類似於坐井觀天之見,只看見了有限天空的有限事物,看不見實際存在的無限天空和無限事物。可以說,愛因斯坦的坐井觀天宇宙圖像,真相不多,假象不少,利弊共存,功過皆有。超越愛因斯坦相對論和相對論宇宙學,人們就可以出井觀天,發現更多實際天空,發現更多宇宙美景,建立更符合實際情況、大綜合的宇宙圖像。

可以說,對愛因斯坦相對論,保留可稱為實驗報告的光速不變第一假設、洛侖茲因子、質能關係、等效原理等;拋棄應稱為科幻故事的光速不變第二假設、動鍾變慢、動尺變短、時空彎曲等,把狹義相對論對照實際情況進行五五開改造,把廣義相對論貼近實驗進行升級完善,就可以徹底解決延續了100多年的相對論爭論。

作者簡介

齊新,大腦思想圖發明人,《管理大腦思想》和《智勝愛因斯坦》圖書作者,科學使用大腦系列文化產品開發項目負責人;1964年2月出生;1986年畢業於內蒙古師範大學物理系,此後在赤峰學院物理系任教多年;2002年至2014年先後在《北方經濟報》採編部和《內蒙古日報》廣告部工作,2011年11月成立新動力文化,任負責人至今。

立足現代科學和中華優秀傳統文化等,對物質、時間、空間、生命、大腦、思想等問題進行了長期的跨學科、跨文化研究。經中國科協原副主席、航天工業總公司總工程師莊逢甘院士推薦,在《宇航學報》1998年第2期發表了科學論文「論GPS與相對論時空觀」。經全國政協原副主席、國家科委原主任宋健院士推薦,在《前沿科學》2009年第2期發表了科學論文《狹義相對論被爭論100多年的主要原因》。2006年6月,在內蒙古教育出版社出版科普書《智勝愛因斯坦》。2017年7月,在光明日報出版社出版《管理大腦思想》圖書。曾經被眾多新聞媒體報導過科學探索工作和科技創新成果。

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