愛因斯坦最大貢獻可能就是他提出的《相對論》和他的質能方程,《相對論》推翻了牛頓的絕對時空,建立了相對時空,愛因斯坦認為時空是一體的,時間和空間密不可分,時空不具有共享性和統一性,對於不同速度的物體時空是不同的:如果物體的運動速度不斷增加,他的空間就會不斷縮小,時間就會不斷膨脹。
我們可以這樣形象理解:當你步行的時候,你只會覺得村子小,當你有自行車的時候,你會覺得鎮子小,當你有小汽車的時候,你會覺得城市也很小,當你有飛機的時候,你會覺得省也不大,當航空員飛往太空的時候,他會覺得地球也很小,這就是說你的速度快的,你的空間好像變小;你之前步行需要三天的路,騎自行車一天就到了,之前你騎自行車三天的路,開小車一天就到了,之前你開車三天的路,坐飛機一天就到了,你的一天變成了27天,所以速度越快,你就覺得時間好像膨脹了。
這是《相對論》的尺縮鍾慢效應,這個效應在觀察μ介子的時候得到驗證。《相對論》還有一個結論是關於質速關係的:物質的質量不是固定不變的,物質的運動速度越快,質量會越大,光速是宇宙的極限速度,當速度無限接近光速時,物質的質量會達到無窮大。在測量加速運動電子的荷質比的時候確實發現了電子的質量增加現象。
然而,愛因斯坦最偉大的地方應該還是他發現了質能方程E=mC^2,將質量和能量等價,愛因斯坦認為這個方程的物理含義是:物質的總能量等於物質的質量乘以光速的平方,物質所有能量之和是不變的。愛因斯坦雖然得到這個方程,然而更深層的原因愛因斯坦並不知道,為何這樣講?根據《相對論》的質速關係,物質的質量會隨速度變化而變化,所以質量的質量不是一個定值,質能方程右邊質量m就是個變數。右邊是個變數,左邊自然也是個變數,所以物質的總能量就不可能不變,這意味著物質的總能量不是個定數。
當然,愛因斯坦也有自己的解釋:質能方程中的質量是物質的靜質量,即物質靜止時候的質量,運動是絕對的,靜止也是相對的,選擇不同的參考系,物質的速度就不一樣,這樣質量還是個變數,這就與物質的總能量守恆矛盾。
原因在哪裡?那是因為愛因斯坦並不知道質能方程右邊mcc的深層物理含義,我們下面就來分析一下這三個字母的含義。物質的運動速度可以化簡成兩種速度,一種是內部的自旋速度,我們叫旋速U;一種是整體運動的平進速度,我們叫進速V。我們知道宇宙是無限大的,根據分形原理和旋渦理論,物質的速度會漸層疊加,最終都會達到宇宙極限速度:光速,即U^2+V^2=C^2,旋速和進旋分別是光速的正弦值和餘弦值。
物質的總能量的真實含義就是物質的質量乘以旋速再乘以進速:
進而我們可以得到下列關係:
從關係中可以看出:當旋速和進速等於C/√2時,物質的質量達到最小值,質能方程此時可以寫成E=mC^2,所以愛因斯坦的質能方程只是速度在C/√2時的特定值。同時,我們可以看出,速度在0到C/√2時,質量隨著速度的增加而減小,速度在C/√2到C時,質量隨著速度的增加而增加。新的質能方程右邊是三個變量,這樣就確保了方程左邊的總能量保持不變。
從質程方程我們還可以計算出物質的動量和動能以及內能之間的關係:
由此可見:物質的動量隨速度增加成正割函數增長,而非線性增長;物質的動能隨速度增加成正切函數增長,也非線性增長。更明顯的是,物質的速度不但達不到光速,也不可能靜止,達到光速或絕對靜止,物質的質量都將達到無窮大。
至此,我們得到了新的質能方程和新的質速關係,如何驗證呢?很簡單,我們不需要更強大的粒子加速器,因為我們已經驗證了電子的速度在C/√2(約為0.7倍光速)之後,電子質量隨著速度增加而增加,我們只需要驗證電子的質量在速度低於C/√2時的變化。所以不是給電子繼續加速,而是給電子減速。
這裡有個非常關係的問題,傳統觀念認為,電子所帶電荷是電子的內稟屬性,是不變的。根據我們的原子模型,物質所帶的電荷是其自旋產生的粒子極化效應,即自旋速度決定了物質的電荷量,旋速越快,電荷越強;進速越快,電荷越弱。所以我們只測量電子的荷質比並不能證明電子的質速關係,需要同時測量動量和動能的變化。當然科學家如果有直接測量電子質量的方法是最理想的。
這個理論找到質能方程的真正物理含義,修正了質速關係,同樣產生尺縮鍾慢效應,並且可以很好的用來解釋微觀世界的量子行為,與量子力學融為一體。用來解釋《相對論》時不會產生外婆悖論,用來解釋量子糾纏時不會出現薛定萼的貓。