温和还轻盈灬活宝08 happyird
一个为相对论疯狂的人。
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驳《爱因斯坦的相对论那么牛,为啥没得诺贝尔奖?》 大家都知道,著名物理科学家爱因斯坦发明的相对论是现代物理学里最重要的成果,几乎没有之一。而诺贝尔奖又号称是科学界的最高荣誉,但爱因斯坦却从来没有因为相对论获得过诺贝尔奖,这是为啥呢? 事实上,当爱因斯坦于1905年和1915年分别发表了狭义相对论和广义相对论后,就立即引起了轰动,随后成了诺贝尔奖的大热门人选。而且,当时的诺贝尔奖委员会也确实研究过这个事,但评委会再三考虑之后,决定不给相对论颁奖。这又是怎么回事呢?简单来说,就是当时的诺贝尔奖评委会没看懂相对论。 当然了,即使是今天,全世界真正能看懂相对论的人也没多少,但作为诺贝尔奖的评审专家,看不懂相对论,就有点让人无法接受了吧?! 普通人对相对论这种东西,即使不懂,也可以假装自己懂了。但对诺贝尔奖的评委来说,装懂的后果是非常严重的,可能会把奖颁给伪科学,而这种事只要有一次,诺贝尔奖的招牌就算是彻底砸了。因此,当年的诺贝尔奖的评委们提出了一个非常严谨而又基本的问题:怎么在现实中证明爱因斯坦的相对论的“质能方程”。 事实上,在1919年日食期间,科学家们观察到太阳引力导致了星光的弯曲就证实了对相对论的正确。但诺奖的评委认为这个还不够,因为他们觉得用别的理论也可以说明这个事。其实这就说明了评委们根本就没理解相对论。毕竟相对论是一个复杂而抽象的理论,涉及到了高等数学和物理学。所以,诺贝尔委员会的许多成员和一些科学家们甚至都不确定相对论到底应该算作是物理学理论,还是一个数学理论。 不仅是科学家,当时的很多哲学家们也怀疑相对论。1922年4月6日,爱因斯坦与著名的法国哲学家亨利·柏格森在法国哲学学会上进行过一次激烈的辩论。现在可能没有几个人认识亨利·柏格森,但他是那个时代最著名的哲学家之一。亨利·柏格森发明了一套时间理论去解释时钟无法解释的东西:记忆、预感和期望。这个理论研究的是:如果想控制未来,首先要改变过去。为什么一个事件的发生并不总会导致下一个事件?是不是听着也挺厉害的?当时的人也认为他很厉害,甚至把柏格森与苏格拉底、哥白尼、康德、西蒙·玻利瓦尔,甚至唐璜相提并论。 著名哲学家杜威还说过:“在亨利·柏格森之前,从来没有哪个哲学问题会以这样的形态和局面呈现。”SO,柏格森比当时的爱因斯坦要有名得多。伯格森一直在强调:不应单纯从科学的角度去理解时间。而爱因斯坦认为:“哲学家的时间并不存在”,他说:“除了物理学家所说的时间之外,只存在一种时间,那就是心理上的时间。”这就等于彻底否认了柏格森的时间理论。 在和爱因斯坦的辩论上,柏格森认为,相对论讨论的东西“属于认识论”,而不是物理理论,因为它“一直以来都是哲学界讨论的热点问题” 。他说:爱因斯坦的理论是“嫁接在科学上的抽象的空论,不是科学”。而这也成了后来诺贝尔奖评委会没给爱因斯坦和他的相对论颁奖的依据之一。 现在,不管你懂不懂相对论,大概都会知道:相对论的厉害之处在于打破了经典物理学的认知。首先,相对论重新定义了时间与空间的概念,他们不是绝对不变的;其次,相对论提出时间和空间是完全相互联系的;第三,相对论废除了以太(即一种填充空间空白的物质)的概念,而这一概念之所以存在,是为了让经典力学理论与实际宇宙规律相符。 以上三点都与“时间膨胀”有关,通俗来讲,“时间膨胀”是指在高速条件下时间会变慢;而且,当速度达到光速时,时间会静止。 而这种理论对哲学家柏格森多年以来对时间问题思考的成果的打击是毁灭性的。毕竟,相对论研究的是接近光速时的情况,这时,哲学家根据日常经验得出来的关于时间的观点就显得跟不上节奏了。 就像爱因斯坦说的那样:“我相信,哲学家眼中的时间既是物理的,也是心理的。”在随后的几年里,人们开始认识到,柏格森的理论和年轻物理学家爱因斯坦的相对论根本就不在一个层次上,这也直接导致了柏格森的“时间哲学”由盛极一时到彻底失败。不过,虽然在哲学上被爱因斯坦给怼了,但是柏格森因为文笔优美,后来获得了1927年的诺贝尔文学奖。 这是人类历史上“理性”对“直觉”的胜利。这标志着:科学的影响力提升了,哲学影响力下降的时代开始了。除此之外,爱因斯坦当年也深受反犹太主义的迫害。现在的人是无法想象当年的犹太人的境遇的,而这也是欧洲和法国这些国家在这次哈马斯和以色列的军事冲突中为何如此反对“反犹太主义”。因为他们当年的教训太深刻了。 爱因斯坦是一位犹太和平主义者,他曾经公开批评第一次世界大战时的德国的军国主义和民族主义。他还支持犹太复国主义运动,倡导社会正义和人权。这些观点使他成为一些包括德国在内的国家的反犹太主义强烈反对的目标。 比如德国科学家恩斯特·格尔克,就指责爱因斯坦的相对论是抄袭的,另外一个德国著名学者,对诺贝尔奖评选有很大影响力的菲利普·莱纳德也撰文指爱因斯坦的理论是无稽之谈。 这都导致了爱因斯坦的相对论没有获得诺贝尔奖。但最终,诺贝尔委员会决定于1922年将1921年的诺贝尔物理学奖授予爱因斯坦。不过,爱因斯坦获奖不是因为相对论,而是因为他解释了光电效应,也就是金属暴露在光下时发射电子的现象。爱因斯坦于1905年发表了一部著作引入了光子的概念,为量子理论奠定了基础。然而,这是一个真正有争议的奖项,因为有人认为并不是爱因斯坦最早发现了光电效应,他只是用普朗克的“量子假说”来解释了它。因此,尽管相对论对现代物理学和宇宙学产生了巨大影响,但爱因斯坦从未因此获得过诺贝尔奖,这也是诺贝尔奖历史上最大的遗憾之一。 就像有人说的那样,大多数人认为得了诺贝尔奖是一种荣耀,但对诺贝尔奖来说,把奖颁给爱因斯坦,是诺贝尔奖的荣耀。
【论】复读 有的人维相的时候常常以复读为题说事,在这里就论一论复读这个话题。 举一个简单的例子:有人把涪陵榨菜读作pei陵榨菜,你可以给他纠正应该度fu陵榨菜,他改正了,也就一切ok。如果他不受教,他坚持他的读法认为涪陵榨菜读作pei陵榨菜,你可以再给他纠正应该度fu陵榨菜,他改正了,也就一切ok。但如果他坚持不受教,一口咬定涪陵榨菜读作pei陵榨菜,你为了坚持真理,可以不厌其烦的给他纠正应该度fu陵榨菜,这也就陷入了一个复读的无限循环。前者不会因为复读而正确,后者不会因为复读而错误。 当然,前后秩序还可以颠倒一下:有人把涪陵榨菜读作fu陵榨菜,你觉得应该读pei陵榨菜,他坚持自己的读法正确,就是不改正,你又要坚持自己的观点,这同样也就陷入了一个复读的无限循环。后者不会因为复读而正确,前者不会因为复读而错误。这说明复读的本身并不代表正确或错误。 这种维相者特别害怕谈相对论正确与否,我就再举一个涉及相对论正确与否的例子: 1、速度的矢量合成被作为基本规律一次又一次的复读进入物理和数学教科书,被一个又一个理科老师一次又一次地教,被一个又一个理科生一次又一次地复读,有哪一个理科老师或者哪一个理科生撼动了它,让这规律失效,让这样的学术传承终止? 2、爱因斯坦的光速不变假设被作为相对论立足的两个基本假设之一一次又一次的复读进入相对论教科书,教相对论的老师一次又一次地教,被一个又一个学相对论的学生一次又一次地复读,有哪一个教相对论的老师或者哪一个学相对论的学生为这一假设找到了依据,将该假设上升为原理,穿越速度矢量合成规律? 3、爱因斯坦的光速不变假被质疑,维相者都会复读些什么来为这一假设找生路: 不顾麦克斯韦理论构建在以太模型之上,复读麦克斯韦,来成就光速不变假设; 不顾相对论的洛伦兹变换源自光速不变假设,复读洛伦兹,来成就光速不变假设; 不顾地面的迈克尔逊-莫雷实验至多能证明相对与地面光速不变,复读迈克尔逊-莫雷,来成就光速不变假设; 更有甚者,像南澳洲那样的人也失去理智复读超音速飞机的蹩脚故事,试图达到抹黑矢量合成规律,来成就爱因斯坦的光速不变假设……。 重复的不一定是真理,但真理不怕重复,只有皇帝的新衣这样的假货才怕有人深究,才怕有人戳穿,才需要遮掩。
自洽并不能支撑一个理论 相对论支持者爱玩一个游戏,那就是用洛伦兹变换去证明爱因斯坦的光速不变假设,但是洛伦兹变换来源于爱因斯坦的光速不变假设,二者可以互推,这就是相对论支持者津津乐道的自洽,这样的自洽极富欺骗性,但对逻辑推演稍有了解的朋友就知道这是典型的循环论证,这样的论证毫无证明的力度,简单来说,就是一个理论要正确,必须自洽,然而,一个理论的自洽,却不能证明这个理论一定正确。 举一个简单实例说明主贴观点: 比如,有人创立一个错误的理论,假设7-5=1.,然后,这个错误理论依据正确的2-2=0,推出推论9-7=1.,这种方法可逆,反过来,用推论9-7=1.,依据正确的2-2=0,也可以推出7-5=1,这个理论可以在自己的理论框架展现出了类似光速不变假设和洛伦兹变换互相作证的的“自洽”,这样的“自洽”能说明这样的理论正确么,显然不能。 上面所例举的这种错误的理论,还可以选择性地依靠正确的理论加以发展,比如说,可以利用9-7=2,然后推出不同寻常的2=1,为了这个理论更厉害,还可以把2和1作为10的幂指数,推出劲爆度更强的10=100,这样的理论虽然在正常看来错漏百出,而要完成所谓的“自洽”却是能左右逢源。 如果上面所例举的这种错误理论的支持者,费心费力做实验反复锤一块铁皮,先后精确地测得质量分别为1.0000000000002kg和1.0000000000001kg,这个错误理论的支持者可以依据他的实验做文章,宣称这一错误理论得到了精确地验证,因为他可以利用2=1,推出1.0000000000002kg和1.0000000000001kg。 一个错误理论被精确地验证就这么轻松。
【原创】反证法足以证伪相对论 速度与参照系选择有关,爱因斯坦却直接假设光速与参照系选择无关建立相对论,相对论的出发点锁定相对论不过是一个犯低级错误的理论,要证明这一理论的错误,只需用反证法证明光速不变假设错误即可,因为相对论的前提错了,相对论就失去了根基。 一束光相对于地球速度为c,一个相对论支持者在地球上微丝不动,这个相对论支持者和地球共系,当然这束光相对于这位相对论支持者速度也是c,同时,相对于这束光,这个相对论支持者速度也是c,唯方向相反。 爱因斯坦与这位相对论支持者有不为零的相对速度v在地球上逆光狂奔,若这束光像爱因斯坦假设的那样,相对于爱因斯坦还是同一速度c,那么相对于这束光,爱因斯坦的速度也是c,唯方向相反。 那么,相对于这束光,这位相对论支持者和爱因斯坦速度都为c,这就是物理学上所说的同步运动,做同步运动的物体有何特点呢,一个物体动一米,另一个物体也动一米,相对位置始终不变,相对速度为零。 有一个相对地球静止的相对论支持者拖爱因斯坦的后腿,爱因斯坦玩跑得快就举步维艰,或者,有爱因斯坦拖着一个相对论支持者跑,这个相对论支持者要在地球上站稳也不容易。 导致这一错误的根源,就是爱因斯坦的光速不变假设!
【原创】相对论之误 【关键词】:相对论、光速不变假设、定律。 【摘 要】:爱因斯坦作光速不变假设,把它称为光速不变原理甚至光的传播定律,把它当做定律导出洛伦兹变换等一系列相对论结论,由此构建出整个相对论的理论体系。 阿尔伯特·爱因斯坦的第一篇相对论论文《论动体的电动力学》1905年6月30日投稿在《物理年鉴》,该论文首先以“堵如此类的例子,以及企图证实地球相对于“光媒质”运动的实验的失败,引起了这样一种猜想:绝对静止这概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性,倒是应当认为,凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于上述电动力学和光学的定律也一样适用,对于第一级微量来说,这是已经证明了的。我们要把这个猜想(它的内容以后就称之为“相对性原理”)提升为公设,并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的假设:光在空虚空间里总是以一确定的速度C传播着,这速度同发射体的运动状态无关。由这两条假设,根据静体的麦克斯韦理论,就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动体电动力学”, 谈到了光速不变假设在相对论中的核心地位,表明了他当初创建相对论的原因及其目的。 在这段文字中,也首次提到了光速不变假设: 光在空虚空间里总是以一确定的速度C传播着,这速度同发射体的运动状态无关。 该论文又提出了在一个系依据光,来确定处于A 、B两个位置静止的两只钟同步的办法,让光从A 到B,再从B反射回A,说 “如果tB-tA=t’A-tB, 那么,这两只钟按照定义是同步的。我们假定,这个同步性的定义是可以没有矛盾的……这样,我们借助于某些(假想的)物理经验,对于静止在不同地方的各只钟,规定了什么叫做它们是同步的,从而显然也就获得了“同时”和“时间”的定义。一个事件的“时间”,就是在这事件发生地点静止的一只钟同该事件同时的一种指示,而这只钟是同某一只特定的静止的钟同步的,而且对于一切的时间测定,也都是同这只特定的钟同步的……根据经验,我们把2A B/( t’A -tA)=c 当作一个普适常数( 光在虚空空间中的速度)”。 从上面《论动体的电动力学》这段文字不难看出,他是在认定这个参照系各向光速不变,来定义时间的同时,因为tB-tA=A B/c, t’A-tB, =A B/c,一定有tB-tA=t’A-tB,相反地,如果前后光速存在差异并非同一个值c,则tB-tA=t’A-tB不成立。 其实,就理论而言,我们定义同时无需光崇拜,并不一定要依赖光,如果我们知道一种甚至两种在参照系中前后运动速度相同v1=v2的物理信号,也可以因为A B /v1 = A B / v2,依据tB-tA=t’A-tB来定义同时,因此,他这时间同步定义所依据的“(假想的)物理经验”就是他的光速不变假设,有了这一假设,才有前后光速相等,但必须注意,他这样靠推理来定义同时,并不能说明存在【相对于任何一个参照系,各向光速不变】这样的物理经验,而且,也没有任何物理经验证实相对于不同参照系光速为同一个值c。他的同时定义与他的光速不变假设虽然存在互动,存在相互照应,但由于所谓的物理经验仅仅是没有实证的假想,故最多算一种自圆其说的“自洽”,仅此而已。 随后又对光速不变假设作了第二次略有变化的表述,将原来所说的假设改称为原理: 光速不变原理:光在‘静止’参照系里总是以一确定的速度 C 传播着,这速度同发射体的运动状态无关。 通过这一表述,进一步阐明了相对论中,相对于任意惯性参照系光速始终为c的观点,值得一提的是,虽然先后两种表述将postulate(假设)换为principles(原理),但其本质仍然是一个假设。 在两次介绍光速不变假设后,以光速不变假设为前提,提出了相对论的同时性相对性观点: 一杆相对于另一个物体运动,光在杆上 A 、B两点往返,相对于杆,按光速不变假设,相对于杆前后光速不变,光速均为c,光传播事件光往返的时间就该相等tB-tA=t’A-tB。 如果相对于另一个物体,也按光速不变假设,相对于地面前后光速不变,光速均为c,故光从A 到B,再从B反射回A,相对于杆光的速度分别为c+v和c-v。 因此同一个光传播事件在另一个物体所在的系却不同时:tB-tA=rA B/(c+v), t’A-tB,=rA B/(c-v)。由此说明基于光速不变假设就会得到同时性的相对性。(爱因斯坦在这里两个系表示长度所用的字母A B 和rA B不同,仅仅是要与他的所谓长度相对性说法一致。) 当然,上述另一个系的结论也可由(tB-tA ) c=rA B-(tB-tA)v,(t’A-tB ) c =rA B +(t’A-tB ) v得到。实际上这就是,由于杆上的点A 和B为动点,对地面系而言,光在杆上移动的距离A B’<B’ A ’,再按光速不变假设,相对于另一个系也光速不变,光速均为c,自然有A B’/ c <B’ A ’ / c,即tB-tA< t’A-tB另一个系不同时,光以相同速度通过距离不等的两个路程,所需时间当然不同。 对这一分析过程,我们其实不用搞光崇拜,一杆相对于另一个物体运动使,就理论而言,完全可以让一个物理信号在杆上 A 、B两点等速的往返,相对于杆,该物理信号往返的时间就该相等tB-tA= t’A-tB。 相对于另一个物体,还可以有另一个物理信号在A 、B两点等速的往返,由于杆上的点A 和B为动点,对另一个系而言,另一个物理信号在杆上移动的距离A B’<B’ A ’, 另一个物理信号以相同速度通过距离不等的两个路程,所需时间当然不同。 由于是两个物理信号在A 、B两点等速的往返,而非同一个物理信号,分属两个不同的物理事件,所以,这并不能锁定同时性存在相对性。 那为什么爱因斯坦根据光所做的分析能得到同时性存在相对性呢?完全在于他认为光信号相对于杆前后光速相同,这一光信号相对于另一个参照系也同样前后光速相同,人为设定同一物理事件光信号传播有这样的特性,也就是他的光速不变假设。由于爱因斯坦除了“(假想的)物理经验”,并没有给出物理事实来证明他的光速不变假设属于物理经验,他这同时性相对性推演并不能在物理上能立足。 随后同样是在设定光的传播满足光速不变假设的条件下,推出相对论的洛伦兹变换,以及相对论的速度合成公式,其间,这篇文章还简略的分析了相对论的钟慢尺缩结论。 与《论动体的电动力学》相比,爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》中,做了相对来说更简单的推导: 洛伦兹变换的简单推导按照图2所示两坐标系的相对取向,该两坐标系的x轴永远是重合的。在这个情况下我们可以把问题分为几部分,首先只考虑x轴上发生的事件。任何一个这样的事件,对于坐标系K是由横坐标x和时间t来表示,对于坐标系K’则由横坐标x’和时间t’来表示。当给定x和t时,我们要求出x’和t’。 沿着正x轴前进的一个光信号按照方程 x=ct 或 x-ct=0 (1) 传播。由于同一光信号必须以速度c相对于K'传播,因此相对于坐标系K'的传播将由类似的公式 x'-ct'=0 (2) 表示。满足(1)的那些空时点(事件)必须也满足(2)。显然这一点是成立的,只要关系 (x’-ct’)=λ(x-ct) (3) 一般地被满足,其中λ表示一个常数;因为,按照(3),(x-ct)等于零时(x'-ct')就必然也等于零。 如果我们对沿着负x轴传播的光线应用完全相同的考虑,我们就得到条件 (x’+ct’)=μ(x+ct) (4) 方程(3)和(4)相加(或相减),并为方便起见引入常数a和b代换常数λ和μ,令 a=(λ+μ)/2 以及 b=(λ-u)/2 我们得到方程 x'=ax-bct (5) ct'=act-bx (5a) 因此,若常数a和b为已知,我们就得到我们的问题的解。a和b可由下述讨论确定。 对于K'的原点我们永远有x'=0,因此按照(5)的第一个方程 x=(bc/a)t 如果我们将K'的原点相对于K的运动的速度称为v,我们就有 v=bc/a (6) 同一量值v可以从方程式(5)得出,只要我们计算K'的另一点相对于K的速度,或者计算K的一点相对于K'的速度(指向负x轴)。总之,我们可以指定v为两坐标系的相对速度。 还有,相对性原理告诉我们,由K判断的相对于K’保持静止的单位量杆的长度,必须恰好等于由K’判断的相对于K保持静止的单位量杆的长度。为了看一看由K观察x'轴上的诸点是什么样子,我们只需要从K对K'拍个“快照”;这意味着我们必须引入t(K的时间)的一个特别的值,例如t=0。对于这个t的值,我们从(5)的第一个方程就得到x'=ax. 因此,如果在K'坐标中测量,x'轴上两点相隔的距离为Δx'=1,该两点在我们瞬时快照中相隔的距离就是 Δx=1/a (7) 但是如果从K’(t'=0)拍快照,而且如果我们从方程(5)消去t,考虑到表示式(b),我们得到 x'=a(1-v²/c²)x 由此我们推断,在x轴上相隔距离1(相对于K)的两点,在我们的快照上将由距离 Δx'=a(1-v²/c²) (7a) 表示。 但是根据以上所述,这两个快照必须是全等的;因此(7)中的Δx必须等于(7a)中的Δx',这样我们就得到 a²=1/(1-v²/c²) (7b) 方程(6)和(7b)决定常数a和b。在(5)中代入这两个常数的值,我们得到在第11节所提出的第一个和第四个方程: x'=(x-vt)/√(1-v²/c²) t'=(t-vx/c²) /√(1-v²/c²) (8) 这样我们就得到了对于在x轴上的事件的洛仑兹变换。 它满足条件 x'²-c²t'²=x²-ct² (8a) 再把这个结果加以推广,以便将发生在x轴外面的事件也包括进去。此项推广只要保留方程(8)并补充以关系式 y'=y z'=z (9) 就能得到。 这样,无论对于坐标系K或是对于坐标系K',我们都满足了任意方向的光线在真空中速度不变的公设。这一点可以证明如下。 设在时间t=0时从K的原点发出一个光信号。这个光信号将按照方程 r=√(x²+y²+z²)=ct 传播,或者,如果方程两边取平方,按照方程 x²+y²+z²-c²t²=0 (10) 传播。 光的传播定律结合着相对性公设要求所考虑的信号(从K'去判断)应按照对应的公式 r'=ct' 或 x'²+y'²+z'²-c²t'²=0 (10a) 传播。为了使方程(10a)可以从方程(10)推出,我们必须有 x'²+y'²+z'²-c²t'²=σ(x²+y²+z²-c²t²) (11) 由于方程(8a)对于x轴上的点必须成立,因此我们有σ=1。不难看出,对于σ=1,洛伦兹变换确实满足(11);因为(11)可以由(8a)和(9)推出,因而也可以由(8)和(9)推出。这样我们就导出了洛伦兹变换。 由(8)和(9)表示的洛伦兹变换仍需加以推广。显然,在选择K'的轴时是否要使之与K的轴在空间中相互平行是无关重要的。同时,K'相对于K的平动速度是否沿x轴的方向也是无关紧要的。通过简单的考虑可以证明,我们能够通过两种变换建立这种广义的洛伦兹变换,这两种变换就是狭义的洛伦兹变换和纯粹的空间变换,纯粹的空间变换相当于用一个坐标轴指向其他方向的新的直角坐标系代换原有的直角坐标系。 我们可以用数学方法,对推广了的洛伦兹变换的特性作如下的描述: 推广了的洛伦兹变换就是用x,y,z,t的线性齐次函数来表示x’,y’,z’,t’,而这种线性齐次函数的性质又必须能使关系式 x'²+y'²+z'²-c²t'²=x²+y²+z²-c²t² (11a) 恒等地被满足。也就是说:如果我们用这些x,y,z,t的线性齐次函数来代换在(11a)左边所列的x',y',z',t',则(11a)的左边与其右边完全一致。 从爱因斯坦依据同一发光事件,将任意点在两个系的坐标,分别在各自参照系运用光速不变假设x-ct=0, x'-ct'=0,从而得到x'=ax-bct 和 ct'=act-bx ,爱因斯坦充分运用了他作的光速不变假设的“光在‘静止’参照系里总是以一确定的速度 C 传播着”,在依据特殊条件求解待定系数a、b的过程中,再次运用了基于光速不变假设的相对性同时性理念,来确定静长度和动长度的关系,最终导出洛伦兹变换,导出洛伦兹变换后,还特别强调,它满足条件x'²-c²t'²=x²-ct² ,而这x'²-c²t'²=x²-ct² 正是光速不变假设得来的所谓相对论的间隔不变性,后面还用相对性原理,从一个系的波动方程x²+y²+z²-c²t²=0直接推及另一个系的波动方程 x'²+y'²+z'²-c²t'²=0 。最后再次强调由光速不变假设得到的间隔不变性的另一种通用形式x'²+y'²+z'²-c²t'²=x²+y²+z²-c²t² 。 从这一系列推导己阐述不难看出,相对论的同时性相对性,间隔不变性,洛伦兹变换,以及钟慢尺缩等相对论基本结论完全依赖于爱因斯坦的光速不变假设。 在这里,相对论从前提假设,到理论推演,在得出结论有不有问题呢? 答案是肯定的,因为我们知道有个最基本的物理规律,那就是矢量合成,因为速度是矢量,速度的矢量合成不仅在物理上而且在数学上也被普遍运用,速度的矢量合成有一个常用的地方,那就是直接用于参照系变换,借用上面的图,如果参照系K’在 x轴方向相对于参照系K以速度v运动,而一束光相对于参照系K’速度为c,那么,按矢量合成规律,相对于参照系K,他的速度就为c+v,怎么可能像爱因斯坦假设的那样,同一束光相对于两个参照系都是c? 但由于相对论的名头非常大,估计很多的物理研究者都不愿相信相对论会犯这种低级错误,由于相对论的伟大不是一挥而就的,我们不妨从相对论的一点一滴谈起。 由于有矢量合成规律,在相对论出现以前,谁也不会相信像爱因斯坦假设的那样,同一束光相对于两个参照系都是c。直到现在,矢量合成规律还写在物理和数学课本上被普遍运用,那为什么有一部分人(应该是极少数,因为即便是支持相对论的人,占很大一部分也不了解相对论到底是什么样的理论。)被逐渐爱因斯坦策反了呢? 就以《论动体的电动力学》上面介绍的极少部分为例,爱因斯坦宣传工作做得好,例如: 1、 他反复强调,在“静系”中,要让光从A 到B,再从B反射回A,并tB-tA=t’A-tB,来实现对钟,实际上,我们就被多次暗示,相对于参照系,光速总是c。 2、 “根据经验,我们把2A B/( t’A -tA)=c 当作一个普适常数( 光在虚空空间中的速度)”,在这宣称经验的说词中,没有参照系,但稍有物理基础的人都知道,要研究运动,就必须选参照系,因此,我们被再一次暗示,无论如何选参照系,相对于任意参照系,光速总是c。 3、 他前后两次讲了他的光速不变假设,只讲光速是确定的速度c,同样绝口不提参照系,实际上,我们又前后两次被暗示,无论如何选参照系,光速总是c。 4、 前后两次讲了他的光速不变假设,第二次表述将postulate(假设)换为principles(原理),借助这一语言攻势,我们被暗示,这个假设并不是那么假。 5、 在“静系”中他的tB-tA=rA B/(c+v), t’A-tB,=rA B/(c-v),实际上也在暗示,相对于所在的参照系,光速一定为c。 6、 多次提到测量,将“静系”中“量得”杆长命名为rA B,与动系中的杆长A B于区别,有意无意地暗示杆在两个系长度不同。 在《狭义及广义相对论浅说》中,对于光速不变假设,爱因斯坦也有更强的语言攻势,多次将自己的假设说成定律: 1、 首先,他列出了一个大标题“光的传播定律与相对性原理的表面抵触”,直接把自己的假设说成定律。 他给出的理由是【在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了,学校里的每个儿童都知道,或者相信他知道,光在真空中沿直线以速度c=300,000公里/秒传播。无论如何我们非常精确地知道,这个速度对于所有各色光线都是一样的。用力如果不是这样,则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时,其各色光线的最小发射值就下会同时被看到。荷兰天文学家德西特(De Sitter)根据对双星的观察,也以相似的理由指出,光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度。关于光的传播速度与其“在空间中”的方向有关的假定即就其本身而言也是难以成立的】。
【原创】反证法足以证伪相对论 速度与参照系选择有关,爱因斯坦却直接假设光速与参照系选择无关建立相对论,相对论的出发点锁定相对论不过是一个犯低级错误的理论,要证明这一理论的错误,只需用反证法证明光速不变假设错误即可,因为相对论的前提错了,相对论就失去了根基。 一束光相对于地球速度为c,一个相对论支持者在地球上微丝不动,这个相对论支持者和地球共系,当然这束光相对于这位相对论支持者速度也是c,同时,相对于这束光,这个相对论支持者速度也是c,唯方向相反。 爱因斯坦与这位相对论支持者有不为零的相对速度v在地球上逆光狂奔,若这束光像爱因斯坦假设的那样,相对于爱因斯坦还是同一速度c,那么相对于这束光,爱因斯坦的速度也是c,唯方向相反。 那么,相对于这束光,这位相对论支持者和爱因斯坦速度都为c,这就是物理学上所说的同步运动,做同步运动的物体有何特点呢,一个物体动一米,另一个物体也动一米,相对位置始终不变,相对速度为零。 有一个相对地球静止的相对论支持者拖爱因斯坦的后腿,爱因斯坦玩跑得快就举步维艰,或者,有爱因斯坦拖着一个相对论支持者跑,这个相对论支持者要在地球上站稳也不容易。 导致这一错误的根源,就是爱因斯坦的光速不变假设!
GPS应用相对论的说法纯属搞笑 GPS应用相对论的说法源于此,被相对论支持者广泛传抄,相对论支持者也把它作为GPS用到了相对论的理论依据: GPS卫星以每小时14000千米的速度绕地球飞行。根据狭义相对论,当物体运动时,时间会变慢,运动速度越快,时间就越慢。因此在地球上看GPS卫星,它们携带的时钟要走得比较慢,用狭义相对论的公式可以计算出,每天慢大约7微秒。GPS卫星位于距离地面大约2万千米的太空中。根据广义相对论……每天快大约45微秒。在同时考虑了狭义相对论和广义相对论后,GPS卫星时钟每天还要快上大约38微秒,这似乎微不足道,但是如果我们考虑到GPS系统必须达到的时间精度是纳秒级的,这个误差就非常可观了(38微秒等于38000纳秒)。如果不校正的话,GPS系统每天将会累积大约10千米的定位误差,是没有用的。 创立这种说法的人认为必须用相对论GPS才能精确到能用的程度,而因为GPS实际上的确能够用,所以,相信这一说法的人自然就认为GPS是能够支持相对论的证据。 其中的【如果不校正的话,GPS系统每天将会累积大约10千米的定位误差,是没有用的】源自38μs × 光速 = 11.4km。 从理论上来说,以地面点的三维坐标(N,E,H)为待定参数,确实只需要测出3颗卫星到地面点的距离就可以确定该点的三维坐标了。但是,卫地距离是通过信号的传播时间差Δt乘以信号的传播速度v而得到的。其中,信号的传播速度v接近于真空中的光速,量值非常大。因此,这就要求对时间差Δt进行非常准确的测定,如果稍有偏差,那么测得的卫地距离就会谬以千里。而时间差Δt是通过将卫星处测得的信号发射时间tS与接收机处测得的信号达到的时间tR求差得到的。其中,卫星上安置的原子钟,稳定度很高,我们认为这种钟的时间与GPS时吻合;接收机处的时钟是石英钟,稳定度一般,我们认为它的时钟时间与GPS时存在时间同步误差,并将这种误差作为一个待定参数。这样,对于每个地面点实际上需要求解就有4个待定参数,因此至少需要观测4颗卫星至地面点的卫地距离数据。 卫星定位并不是用卫星与接收机的时差,而是用不同卫星间的时差来计算目标物体的位置,因卫星上的时钟要快都快,只会产生38µs /1天的相对误差,具体时间(不是时刻值)的绝对误差取决于时间长短,如果被定为的物体距卫星20000000m,1天(d)=86400000毫秒(ms)=86400000000µs,卫星测算这20000000m的距离不做这所谓的相对论修正产生的绝对误差大约只有: 20000000mx38µs /86400000000µs =2mx38/8640 =38m/4320 =8.796mm 也有精确一点的一天相对论误差38.6µs之说,按38.6µs算 20000000mx38.6µs /86400000000µs =2mx38.6/8640 =38.6m/4320 =8.93mm 对于“ 38μs × 光速 = 11.4km.……用户终端上的结果每天就会累积±11.4km的误差。这样的话这个定位系统就毫无用处,相当于报废了”,我们只要分析一下其物理意义就能知道这属于不实之词: 38μs ×300000000m/s = 11.4km 300000000m/sx 86400000000µs=25920000000km 38μs × 光速 = 11.4km其物理意义是,25920000000km实际距离所谓相对论效应导致的绝对误差仅为11.4km,有人说这11.4km还是很大啊,但关键的是,定位一次要的了一天的时间么?卫星定位相距卫星实际距离20000000m的目标,仅需0.067s,如此短的时间,时间绝对误差0.067s x38µs /86400000000µs微乎其微,故20000000m路程的绝对误差不足一厘米! 因此,“不论是GPS,还是中国自己的北斗导航,都必须考虑卫星在太空中的相对论效应,如果不考虑,那么产生的偏差将非常非常大,以至于根本无法实现导航!”完全属于不靠谱的虚妄之词。
驳斥一种广泛流传的维相老套路 有一种广泛流传的,试图用来支持爱因斯坦光速不变假设维相老套路。这种东西维相完全站不住脚,因为: 1、光行差(或称为天文光行差、恒星光行差)是指运动的观测者观察到光的方向与同一时间同一地点静止的观测者观察到的方向有偏差的现象,正是光速符合物理学上速度矢量合成的表现。 2、稍有物理常识的人都知道,光线进入大气层要发生折射,不仅方向会改变,光速也会改变。也就是光从恒星发出到人的眼睛观察到恒星的过程中,连一个系的光速不变都没有得到保证,而爱因斯坦的光速不变假设却假设光相对于不同参照系都为同一个值c,用它支持爱因斯坦的光速不变假设自然也就是隔靴搔痒。 3、迈克尔逊-莫雷试验至多说明地面附近的光相对于地球光速不变,也至多属于一个系的光速不变,正因为如此,该实验的当事人迈克尔逊认为他的实验并不支持爱因斯坦的光速不变假设。 4、博士生导师,中国科学院高能物理研究所研究员,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南【有没有实验证据表明光速的确是不变的呢?遗憾的是,目前还真的没有】。 自称教相对论物理的丽雅Leah在中国境外用两个号登录中国百度贴吧,在理论物理吧和反相吧一再选择性屏蔽我这种学术贴,能否出来说明一下,是我的此贴有伤大雅,还是我的此贴戳了你的心病……
驳《如何彻底搞懂狭义相对论里的“光速不变”?》 为什么很多人觉得光速不变难以理解呢?因为大部分人一开始听到光速不变的时候,总会下意识的根据自己时空观和经验的理解得到一个自己的答案。但其实,我们在说光速不变的时候,常常包含三个不同层面的意思,把这三个不同层面的光速不变都搞懂了,所有的疑惑才能迎刃而解。 2、光速不随光源的运动而变化 要理解光速不随光源的运动而变化还是很简单的,其实不光是光这种电磁波,我们普通的水波也是这样。打过水漂的人应该都有印象:将一块石头在水面上以一个非常小的夹角快速扔出去,在水面上就会形成一连串的水波,而且,所有的水波都是圆形的。这说明了什么?这说明虽然石头在快速的朝前方运动,但是水波的速度并没有改变。如果顺着石头方向的波速大于逆着石头运动方向的波速,那我们看到的水漂形成的水波应该是一个被拉伸的扁的椭圆形,但是我们看到的却是标准圆形,告诉我们水波波源的运动并没有影响波速。 我们可以这么直观的去理解这个事:水波的传播主要是靠水相邻点的振动传出去的,石头在水面上飞行的时候,虽然石头在运动,但是作为介质的水并没有参与到其中的运动里来,所以没影响。那我们再考虑电磁波,电磁波的传播是电场和磁场相互感应产生的,所以电磁波传播的速度其实是电场和磁场相互感应产生的速度,难道光源运动会改变电场产生磁场的速度?这想想也不可能。 所以,光速不随光源的运动而变化其实是很多波的通用性质,大部分人也容易理解,真正难以理解的是下面的一条。 3、真空中的光速不随参考系的变化而变化 这是光速不变最难以理解的地方,也是许多困惑和争议的根源,在这里,光和水波声波这类机械波表现出了本质的不一样。 我还是以水波为例,假设我们在一辆平稳的火车上放了一个水池,一个石头落在水池里产生了一个水波。那么,假设我先以火车为参考系,在火车里面的人看到水波有一个速度,然后我再以地面为参考系,我在路边的人看火车里的水波传播速度,那么这两个速度肯定不一样,我在地面上看到的水波的传播速度肯定是火车的速度加上火车里观察到的水波的速度。 这就说明,在不同的参考系里(火车里面的人和地面上的人)看到的水波的速度是不一样的,就是说水波的速度是随着参考系的变化而变化的。但是,光波不!!! 光就是这么有个性:我在火车(假设在真空中)上发一束光,测得的速度是光速c,我在地面上再测那束光的速度,他还是光速c。你以为你在地面上测的光速会等于火车上的测的光速加上火车的运行速度么?恭喜你,你跟物理学史上最伟大的物理学家之一的牛顿想法一致,但是这是错的,无数的实验无情的否定了这个想法。 而这个光速不变,也就是光速不随参考系的变化而变化,才是作为狭义相对论的根基的那个光速不变。 放不下牛顿体系的人坚持认为凡是速度必定有参考系,麦克斯韦方程组倒出的光速不是没有参考系,而是以以太为参考系(牛顿绝对时空里的绝对参考系),所以,只要我们通过实验证明了光速会相对以太运动,那么不就是证明了以太存在,证明了牛顿大神的绝对空间完美无缺了么,于是他们开始做实验,后面的事情大家都知道了。 爱因斯坦不一样,小爱同学可能因为年纪比较轻,思维比较前卫没有什么历史包袱。爱因斯坦想:麦克斯韦导出的光速没有指定参考系,你们非要强塞一个什么绝对的以太作为参考系,但是不对啊,如果电磁学的规律真的都是在以太这个参考系上的,那么岂不是说我在做电磁学实验的时候,面对着以太和背对着以太的实验效果是不一样?难道我的电流电压会因为我的仪器是正拿倒拿不一样?如果真的有以太,那以太的方向速度要怎么定呢,上帝拼什么选这样一个方向和速度?没道理啊。 总之,小爱同学发现,如果要引入以太这种绝对参考系,那么他会带来无数更多的麻烦,用一个以太在光速这里打了一个补丁,在其他地方至少要多出现十个补丁,但是如果我舍弃以太,事情反而就变简单了。秉着上帝是个懒人的思想,小爱同学拿着奥卡姆剃刀直接把以太砍了。 爱因斯坦认为,与其为了给光速找一个特定参考系引入这么多麻烦,倒不如直接假定光速在所有参考系里都是一样的,麦克斯韦方程组给出的光速没有指定参考系,那是因为这个光速在所有的参考系里都是不变的。 所以爱因斯坦做了一个假定,没错,就是一个假定:真空中的光速在所有参考系中都是一样的。然后以此为出发点,加上一个相对性原理(物理学在一切惯性系中都有相同的表达形式),逻辑严密的构建出了狭义相对论大厦,如果你承认这这两条假设,那么狭义相对论推导出来的其他所有的结论推论(尺缩钟慢双生子啥的)你都得无可辩解的接收。 光速不变是真理吗? 上面我们做了一个非常重要的陈述,也希望所有对此有疑惑的人一定要记住:相对论的光速不变只是一个假定,假定假定。 这个类似于数学体系里的公理,公理就是无法证明其对错,如果你想玩就得接受的东西。数学体系里有很多理论,你完全可以提出一些自己的公理,然后根据这些公理推导出一些有用的定理,但是你必须得保证你自己构建的这个体系是自洽的,说简单点就是要能自圆其说,别从你的体系里推导出一条定理说三角形内角和为180°,又一个定理里说三角形内角和为240°,这样你的理论就直接破产了。 如果你的体系是自洽的,能够自圆其说的解释一些事情,别人要不要信你,就是别人的自由了。而狭义相对论就是这样一个自洽的体系,从逻辑上你绝对挑不出它的问题,你能做怀疑的,就只有那两条假定。所以,光速不变不是什么真理,或者推导证明出来的定理,它只是相对论体系的一个假设。 你完全可以不承认光速不变,那么,就得烦请你自己去找个办法协调牛顿力学和麦克斯韦电磁学之间的矛盾了。 “什么,你找不到好的办法来协调牛顿力学和麦克斯韦电磁学之间的矛盾?那就暂时接受相对论呗,看人家把问题解决得如此完美的,接受一个光速不变这么难么?” “不,我就是打死不承认光速不变,我找不到其他的方法来协调牛顿力学和电磁学也不承认它。” “为什么啊?爱因斯坦招你惹你了,跟你有杀父之仇还是夺妻之恨啊?” “都不是,因为爱因斯坦是权威,是最牛逼的物理学家,如果我反对爱因斯坦,反对相对论,岂不是显得我非常的牛逼?”
驳《如何彻底搞懂狭义相对论里的“光速不变”?》 为什么很多人觉得光速不变难以理解呢?因为大部分人一开始听到光速不变的时候,总会下意识的根据自己时空观和经验的理解得到一个自己的答案。但其实,我们在说光速不变的时候,常常包含三个不同层面的意思,把这三个不同层面的光速不变都搞懂了,所有的疑惑才能迎刃而解。 2、光速不随光源的运动而变化 要理解光速不随光源的运动而变化还是很简单的,其实不光是光这种电磁波,我们普通的水波也是这样。打过水漂的人应该都有印象:将一块石头在水面上以一个非常小的夹角快速扔出去,在水面上就会形成一连串的水波,而且,所有的水波都是圆形的。这说明了什么?这说明虽然石头在快速的朝前方运动,但是水波的速度并没有改变。如果顺着石头方向的波速大于逆着石头运动方向的波速,那我们看到的水漂形成的水波应该是一个被拉伸的扁的椭圆形,但是我们看到的却是标准圆形,告诉我们水波波源的运动并没有影响波速。 我们可以这么直观的去理解这个事:水波的传播主要是靠水相邻点的振动传出去的,石头在水面上飞行的时候,虽然石头在运动,但是作为介质的水并没有参与到其中的运动里来,所以没影响。那我们再考虑电磁波,电磁波的传播是电场和磁场相互感应产生的,所以电磁波传播的速度其实是电场和磁场相互感应产生的速度,难道光源运动会改变电场产生磁场的速度?这想想也不可能。 所以,光速不随光源的运动而变化其实是很多波的通用性质,大部分人也容易理解,真正难以理解的是下面的一条。 3、真空中的光速不随参考系的变化而变化 这是光速不变最难以理解的地方,也是许多困惑和争议的根源,在这里,光和水波声波这类机械波表现出了本质的不一样。 我还是以水波为例,假设我们在一辆平稳的火车上放了一个水池,一个石头落在水池里产生了一个水波。那么,假设我先以火车为参考系,在火车里面的人看到水波有一个速度,然后我再以地面为参考系,我在路边的人看火车里的水波传播速度,那么这两个速度肯定不一样,我在地面上看到的水波的传播速度肯定是火车的速度加上火车里观察到的水波的速度。 这就说明,在不同的参考系里(火车里面的人和地面上的人)看到的水波的速度是不一样的,就是说水波的速度是随着参考系的变化而变化的。但是,光波不!!! 光就是这么有个性:我在火车(假设在真空中)上发一束光,测得的速度是光速c,我在地面上再测那束光的速度,他还是光速c。你以为你在地面上测的光速会等于火车上的测的光速加上火车的运行速度么?恭喜你,你跟物理学史上最伟大的物理学家之一的牛顿想法一致,但是这是错的,无数的实验无情的否定了这个想法。 而这个光速不变,也就是光速不随参考系的变化而变化,才是作为狭义相对论的根基的那个光速不变。 放不下牛顿体系的人坚持认为凡是速度必定有参考系,麦克斯韦方程组倒出的光速不是没有参考系,而是以以太为参考系(牛顿绝对时空里的绝对参考系),所以,只要我们通过实验证明了光速会相对以太运动,那么不就是证明了以太存在,证明了牛顿大神的绝对空间完美无缺了么,于是他们开始做实验,后面的事情大家都知道了。 爱因斯坦不一样,小爱同学可能因为年纪比较轻,思维比较前卫没有什么历史包袱。爱因斯坦想:麦克斯韦导出的光速没有指定参考系,你们非要强塞一个什么绝对的以太作为参考系,但是不对啊,如果电磁学的规律真的都是在以太这个参考系上的,那么岂不是说我在做电磁学实验的时候,面对着以太和背对着以太的实验效果是不一样?难道我的电流电压会因为我的仪器是正拿倒拿不一样?如果真的有以太,那以太的方向速度要怎么定呢,上帝拼什么选这样一个方向和速度?没道理啊。 总之,小爱同学发现,如果要引入以太这种绝对参考系,那么他会带来无数更多的麻烦,用一个以太在光速这里打了一个补丁,在其他地方至少要多出现十个补丁,但是如果我舍弃以太,事情反而就变简单了。秉着上帝是个懒人的思想,小爱同学拿着奥卡姆剃刀直接把以太砍了。 爱因斯坦认为,与其为了给光速找一个特定参考系引入这么多麻烦,倒不如直接假定光速在所有参考系里都是一样的,麦克斯韦方程组给出的光速没有指定参考系,那是因为这个光速在所有的参考系里都是不变的。 所以爱因斯坦做了一个假定,没错,就是一个假定:真空中的光速在所有参考系中都是一样的。然后以此为出发点,加上一个相对性原理(物理学在一切惯性系中都有相同的表达形式),逻辑严密的构建出了狭义相对论大厦,如果你承认这这两条假设,那么狭义相对论推导出来的其他所有的结论推论(尺缩钟慢双生子啥的)你都得无可辩解的接收。 光速不变是真理吗? 上面我们做了一个非常重要的陈述,也希望所有对此有疑惑的人一定要记住:相对论的光速不变只是一个假定,假定假定。 这个类似于数学体系里的公理,公理就是无法证明其对错,如果你想玩就得接受的东西。数学体系里有很多理论,你完全可以提出一些自己的公理,然后根据这些公理推导出一些有用的定理,但是你必须得保证你自己构建的这个体系是自洽的,说简单点就是要能自圆其说,别从你的体系里推导出一条定理说三角形内角和为180°,又一个定理里说三角形内角和为240°,这样你的理论就直接破产了。 如果你的体系是自洽的,能够自圆其说的解释一些事情,别人要不要信你,就是别人的自由了。而狭义相对论就是这样一个自洽的体系,从逻辑上你绝对挑不出它的问题,你能做怀疑的,就只有那两条假定。所以,光速不变不是什么真理,或者推导证明出来的定理,它只是相对论体系的一个假设。 你完全可以不承认光速不变,那么,就得烦请你自己去找个办法协调牛顿力学和麦克斯韦电磁学之间的矛盾了。 “什么,你找不到好的办法来协调牛顿力学和麦克斯韦电磁学之间的矛盾?那就暂时接受相对论呗,看人家把问题解决得如此完美的,接受一个光速不变这么难么?” “不,我就是打死不承认光速不变,我找不到其他的方法来协调牛顿力学和电磁学也不承认它。” “为什么啊?爱因斯坦招你惹你了,跟你有杀父之仇还是夺妻之恨啊?” “都不是,因为爱因斯坦是权威,是最牛逼的物理学家,如果我反对爱因斯坦,反对相对论,岂不是显得我非常的牛逼?”
【原创】相对论之误 【关键词】:相对论、光速不变假设、定律。 【摘 要】:爱因斯坦作光速不变假设,把它称为光速不变原理甚至光的传播定律,把它当做定律导出洛伦兹变换等一系列相对论结论,由此构建出整个相对论的理论体系。 阿尔伯特·爱因斯坦的第一篇相对论论文《论动体的电动力学》1905年6月30日投稿在《物理年鉴》,该论文首先以“堵如此类的例子,以及企图证实地球相对于“光媒质”运动的实验的失败,引起了这样一种猜想:绝对静止这概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性,倒是应当认为,凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于上述电动力学和光学的定律也一样适用,对于第一级微量来说,这是已经证明了的。我们要把这个猜想(它的内容以后就称之为“相对性原理”)提升为公设,并且还要引进另一条在表面上看来同它不相容的假设:光在空虚空间里总是以一确定的速度C传播着,这速度同发射体的运动状态无关。由这两条假设,根据静体的麦克斯韦理论,就足以得到一个简单而又不自相矛盾的动体电动力学”, 谈到了光速不变假设在相对论中的核心地位,表明了他当初创建相对论的原因及其目的。 在这段文字中,也首次提到了光速不变假设: 光在空虚空间里总是以一确定的速度C传播着,这速度同发射体的运动状态无关。 该论文又提出了在一个系依据光,来确定处于A 、B两个位置静止的两只钟同步的办法,让光从A 到B,再从B反射回A,说 “如果tB-tA=t’A-tB, 那么,这两只钟按照定义是同步的。我们假定,这个同步性的定义是可以没有矛盾的……这样,我们借助于某些(假想的)物理经验,对于静止在不同地方的各只钟,规定了什么叫做它们是同步的,从而显然也就获得了“同时”和“时间”的定义。一个事件的“时间”,就是在这事件发生地点静止的一只钟同该事件同时的一种指示,而这只钟是同某一只特定的静止的钟同步的,而且对于一切的时间测定,也都是同这只特定的钟同步的……根据经验,我们把2A B/( t’A -tA)=c 当作一个普适常数( 光在虚空空间中的速度)”。 从上面《论动体的电动力学》这段文字不难看出,他是在认定这个参照系各向光速不变,来定义时间的同时,因为tB-tA=A B/c, t’A-tB, =A B/c,一定有tB-tA=t’A-tB,相反地,如果前后光速存在差异并非同一个值c,则tB-tA=t’A-tB不成立。 其实,就理论而言,我们定义同时无需光崇拜,并不一定要依赖光,如果我们知道一种甚至两种在参照系中前后运动速度相同v1=v2的物理信号,也可以因为A B /v1 = A B / v2,依据tB-tA=t’A-tB来定义同时,因此,他这时间同步定义所依据的“(假想的)物理经验”就是他的光速不变假设,有了这一假设,才有前后光速相等,但必须注意,他这样靠推理来定义同时,并不能说明存在【相对于任何一个参照系,各向光速不变】这样的物理经验,而且,也没有任何物理经验证实相对于不同参照系光速为同一个值c。他的同时定义与他的光速不变假设虽然存在互动,存在相互照应,但由于所谓的物理经验仅仅是没有实证的假想,故最多算一种自圆其说的“自洽”,仅此而已。 随后又对光速不变假设作了第二次略有变化的表述,将原来所说的假设改称为原理: 光速不变原理:光在‘静止’参照系里总是以一确定的速度 C 传播着,这速度同发射体的运动状态无关。 通过这一表述,进一步阐明了相对论中,相对于任意惯性参照系光速始终为c的观点,值得一提的是,虽然先后两种表述将postulate(假设)换为principles(原理),但其本质仍然是一个假设。 在两次介绍光速不变假设后,以光速不变假设为前提,提出了相对论的同时性相对性观点: 一杆相对于另一个物体运动,光在杆上 A 、B两点往返,相对于杆,按光速不变假设,相对于杆前后光速不变,光速均为c,光传播事件光往返的时间就该相等tB-tA=t’A-tB。 如果相对于另一个物体,也按光速不变假设,相对于地面前后光速不变,光速均为c,故光从A 到B,再从B反射回A,相对于杆光的速度分别为c+v和c-v。 因此同一个光传播事件在另一个物体所在的系却不同时:tB-tA=rA B/(c+v), t’A-tB,=rA B/(c-v)。由此说明基于光速不变假设就会得到同时性的相对性。(爱因斯坦在这里两个系表示长度所用的字母A B 和rA B不同,仅仅是要与他的所谓长度相对性说法一致。) 当然,上述另一个系的结论也可由(tB-tA ) c=rA B-(tB-tA)v,(t’A-tB ) c =rA B +(t’A-tB ) v得到。实际上这就是,由于杆上的点A 和B为动点,对地面系而言,光在杆上移动的距离A B’<B’ A ’,再按光速不变假设,相对于另一个系也光速不变,光速均为c,自然有A B’/ c <B’ A ’ / c,即tB-tA< t’A-tB另一个系不同时,光以相同速度通过距离不等的两个路程,所需时间当然不同。 对这一分析过程,我们其实不用搞光崇拜,一杆相对于另一个物体运动使,就理论而言,完全可以让一个物理信号在杆上 A 、B两点等速的往返,相对于杆,该物理信号往返的时间就该相等tB-tA= t’A-tB。 相对于另一个物体,还可以有另一个物理信号在A 、B两点等速的往返,由于杆上的点A 和B为动点,对另一个系而言,另一个物理信号在杆上移动的距离A B’<B’ A ’, 另一个物理信号以相同速度通过距离不等的两个路程,所需时间当然不同。 由于是两个物理信号在A 、B两点等速的往返,而非同一个物理信号,分属两个不同的物理事件,所以,这并不能锁定同时性存在相对性。 那为什么爱因斯坦根据光所做的分析能得到同时性存在相对性呢?完全在于他认为光信号相对于杆前后光速相同,这一光信号相对于另一个参照系也同样前后光速相同,人为设定同一物理事件光信号传播有这样的特性,也就是他的光速不变假设。由于爱因斯坦除了“(假想的)物理经验”,并没有给出物理事实来证明他的光速不变假设属于物理经验,他这同时性相对性推演并不能在物理上能立足。 随后同样是在设定光的传播满足光速不变假设的条件下,推出相对论的洛伦兹变换,以及相对论的速度合成公式,其间,这篇文章还简略的分析了相对论的钟慢尺缩结论。 与《论动体的电动力学》相比,爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》中,做了相对来说更简单的推导: 洛伦兹变换的简单推导按照图2所示两坐标系的相对取向,该两坐标系的x轴永远是重合的。在这个情况下我们可以把问题分为几部分,首先只考虑x轴上发生的事件。任何一个这样的事件,对于坐标系K是由横坐标x和时间t来表示,对于坐标系K’则由横坐标x’和时间t’来表示。当给定x和t时,我们要求出x’和t’。 沿着正x轴前进的一个光信号按照方程 x=ct 或 x-ct=0 (1) 传播。由于同一光信号必须以速度c相对于K'传播,因此相对于坐标系K'的传播将由类似的公式 x'-ct'=0 (2) 表示。满足(1)的那些空时点(事件)必须也满足(2)。显然这一点是成立的,只要关系 (x’-ct’)=λ(x-ct) (3) 一般地被满足,其中λ表示一个常数;因为,按照(3),(x-ct)等于零时(x'-ct')就必然也等于零。 如果我们对沿着负x轴传播的光线应用完全相同的考虑,我们就得到条件 (x’+ct’)=μ(x+ct) (4) 方程(3)和(4)相加(或相减),并为方便起见引入常数a和b代换常数λ和μ,令 a=(λ+μ)/2 以及 b=(λ-u)/2 我们得到方程 x'=ax-bct (5) ct'=act-bx (5a) 因此,若常数a和b为已知,我们就得到我们的问题的解。a和b可由下述讨论确定。 对于K'的原点我们永远有x'=0,因此按照(5)的第一个方程 x=(bc/a)t 如果我们将K'的原点相对于K的运动的速度称为v,我们就有 v=bc/a (6) 同一量值v可以从方程式(5)得出,只要我们计算K'的另一点相对于K的速度,或者计算K的一点相对于K'的速度(指向负x轴)。总之,我们可以指定v为两坐标系的相对速度。 还有,相对性原理告诉我们,由K判断的相对于K’保持静止的单位量杆的长度,必须恰好等于由K’判断的相对于K保持静止的单位量杆的长度。为了看一看由K观察x'轴上的诸点是什么样子,我们只需要从K对K'拍个“快照”;这意味着我们必须引入t(K的时间)的一个特别的值,例如t=0。对于这个t的值,我们从(5)的第一个方程就得到x'=ax. 因此,如果在K'坐标中测量,x'轴上两点相隔的距离为Δx'=1,该两点在我们瞬时快照中相隔的距离就是 Δx=1/a (7) 但是如果从K’(t'=0)拍快照,而且如果我们从方程(5)消去t,考虑到表示式(b),我们得到 x'=a(1-v²/c²)x 由此我们推断,在x轴上相隔距离1(相对于K)的两点,在我们的快照上将由距离 Δx'=a(1-v²/c²) (7a) 表示。 但是根据以上所述,这两个快照必须是全等的;因此(7)中的Δx必须等于(7a)中的Δx',这样我们就得到 a²=1/(1-v²/c²) (7b) 方程(6)和(7b)决定常数a和b。在(5)中代入这两个常数的值,我们得到在第11节所提出的第一个和第四个方程: x'=(x-vt)/√(1-v²/c²) t'=(t-vx/c²) /√(1-v²/c²) (8) 这样我们就得到了对于在x轴上的事件的洛仑兹变换。 它满足条件 x'²-c²t'²=x²-ct² (8a) 再把这个结果加以推广,以便将发生在x轴外面的事件也包括进去。此项推广只要保留方程(8)并补充以关系式 y'=y z'=z (9) 就能得到。 这样,无论对于坐标系K或是对于坐标系K',我们都满足了任意方向的光线在真空中速度不变的公设。这一点可以证明如下。 设在时间t=0时从K的原点发出一个光信号。这个光信号将按照方程 r=√(x²+y²+z²)=ct 传播,或者,如果方程两边取平方,按照方程 x²+y²+z²-c²t²=0 (10) 传播。 光的传播定律结合着相对性公设要求所考虑的信号(从K'去判断)应按照对应的公式 r'=ct' 或 x'²+y'²+z'²-c²t'²=0 (10a) 传播。为了使方程(10a)可以从方程(10)推出,我们必须有 x'²+y'²+z'²-c²t'²=σ(x²+y²+z²-c²t²) (11) 由于方程(8a)对于x轴上的点必须成立,因此我们有σ=1。不难看出,对于σ=1,洛伦兹变换确实满足(11);因为(11)可以由(8a)和(9)推出,因而也可以由(8)和(9)推出。这样我们就导出了洛伦兹变换。 由(8)和(9)表示的洛伦兹变换仍需加以推广。显然,在选择K'的轴时是否要使之与K的轴在空间中相互平行是无关重要的。同时,K'相对于K的平动速度是否沿x轴的方向也是无关紧要的。通过简单的考虑可以证明,我们能够通过两种变换建立这种广义的洛伦兹变换,这两种变换就是狭义的洛伦兹变换和纯粹的空间变换,纯粹的空间变换相当于用一个坐标轴指向其他方向的新的直角坐标系代换原有的直角坐标系。 我们可以用数学方法,对推广了的洛伦兹变换的特性作如下的描述: 推广了的洛伦兹变换就是用x,y,z,t的线性齐次函数来表示x’,y’,z’,t’,而这种线性齐次函数的性质又必须能使关系式 x'²+y'²+z'²-c²t'²=x²+y²+z²-c²t² (11a) 恒等地被满足。也就是说:如果我们用这些x,y,z,t的线性齐次函数来代换在(11a)左边所列的x',y',z',t',则(11a)的左边与其右边完全一致。 从爱因斯坦依据同一发光事件,将任意点在两个系的坐标,分别在各自参照系运用光速不变假设x-ct=0, x'-ct'=0,从而得到x'=ax-bct 和 ct'=act-bx ,爱因斯坦充分运用了他作的光速不变假设的“光在‘静止’参照系里总是以一确定的速度 C 传播着”,在依据特殊条件求解待定系数a、b的过程中,再次运用了基于光速不变假设的相对性同时性理念,来确定静长度和动长度的关系,最终导出洛伦兹变换,导出洛伦兹变换后,还特别强调,它满足条件x'²-c²t'²=x²-ct² ,而这x'²-c²t'²=x²-ct² 正是光速不变假设得来的所谓相对论的间隔不变性,后面还用相对性原理,从一个系的波动方程x²+y²+z²-c²t²=0直接推及另一个系的波动方程 x'²+y'²+z'²-c²t'²=0 。最后再次强调由光速不变假设得到的间隔不变性的另一种通用形式x'²+y'²+z'²-c²t'²=x²+y²+z²-c²t² 。 从这一系列推导己阐述不难看出,相对论的同时性相对性,间隔不变性,洛伦兹变换,以及钟慢尺缩等相对论基本结论完全依赖于爱因斯坦的光速不变假设。 在这里,相对论从前提假设,到理论推演,在得出结论有不有问题呢? 答案是肯定的,因为我们知道有个最基本的物理规律,那就是矢量合成,因为速度是矢量,速度的矢量合成不仅在物理上而且在数学上也被普遍运用,速度的矢量合成有一个常用的地方,那就是直接用于参照系变换,借用上面的图,如果参照系K’在 x轴方向相对于参照系K以速度v运动,而一束光相对于参照系K’速度为c,那么,按矢量合成规律,相对于参照系K,他的速度就为c+v,怎么可能像爱因斯坦假设的那样,同一束光相对于两个参照系都是c? 但由于相对论的名头非常大,估计很多的物理研究者都不愿相信相对论会犯这种低级错误,由于相对论的伟大不是一挥而就的,我们不妨从相对论的一点一滴谈起。 由于有矢量合成规律,在相对论出现以前,谁也不会相信像爱因斯坦假设的那样,同一束光相对于两个参照系都是c。直到现在,矢量合成规律还写在物理和数学课本上被普遍运用,那为什么有一部分人(应该是极少数,因为即便是支持相对论的人,占很大一部分也不了解相对论到底是什么样的理论。)被逐渐爱因斯坦策反了呢? 就以《论动体的电动力学》上面介绍的极少部分为例,爱因斯坦宣传工作做得好,例如: 1、 他反复强调,在“静系”中,要让光从A 到B,再从B反射回A,并tB-tA=t’A-tB,来实现对钟,实际上,我们就被多次暗示,相对于参照系,光速总是c。 2、 “根据经验,我们把2A B/( t’A -tA)=c 当作一个普适常数( 光在虚空空间中的速度)”,在这宣称经验的说词中,没有参照系,但稍有物理基础的人都知道,要研究运动,就必须选参照系,因此,我们被再一次暗示,无论如何选参照系,相对于任意参照系,光速总是c。 3、 他前后两次讲了他的光速不变假设,只讲光速是确定的速度c,同样绝口不提参照系,实际上,我们又前后两次被暗示,无论如何选参照系,光速总是c。 4、 前后两次讲了他的光速不变假设,第二次表述将postulate(假设)换为principles(原理),借助这一语言攻势,我们被暗示,这个假设并不是那么假。 5、 在“静系”中他的tB-tA=rA B/(c+v), t’A-tB,=rA B/(c-v),实际上也在暗示,相对于所在的参照系,光速一定为c。 6、 多次提到测量,将“静系”中“量得”杆长命名为rA B,与动系中的杆长A B于区别,有意无意地暗示杆在两个系长度不同。 在《狭义及广义相对论浅说》中,对于光速不变假设,爱因斯坦也有更强的语言攻势,多次将自己的假设说成定律: 1、 首先,他列出了一个大标题“光的传播定律与相对性原理的表面抵触”,直接把自己的假设说成定律。 他给出的理由是【在物理学中几乎没有比真空中光的传播定律更简单的定律了,学校里的每个儿童都知道,或者相信他知道,光在真空中沿直线以速度c=300,000公里/秒传播。无论如何我们非常精确地知道,这个速度对于所有各色光线都是一样的。用力如果不是这样,则当一颗恒星为其邻近的黑暗星体所掩食时,其各色光线的最小发射值就下会同时被看到。荷兰天文学家德西特(De Sitter)根据对双星的观察,也以相似的理由指出,光的传播速度不能依赖于发光物体的运动速度。关于光的传播速度与其“在空间中”的方向有关的假定即就其本身而言也是难以成立的】。
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