普適相對論

自相對論誕生以來,其間反對的聲音從來沒有停止過,本人對支持和反對的聲音進行了整理歸納,總結,並提出一些新的觀點,經過與專業物理研究人員和普通物理愛好者探討,得到了這個可以被廣泛認可的結論,那就是相對論描述的是現象,不是物理本質,光是普通的波,波粒二相性是介質中的粒子表現出來的。愛因斯坦的相對論有些正確,有些需要修正。發表本文將觀點普及,接受大家質疑,站在愛因斯坦的肩膀上完善相對論。

基本介紹

  • 中文名:普適相對論
愛因斯坦相對論問題部分修正
科學的定義是:對一定條件下物質變化規律的總結。
按照這個定義出發,我們可以知道:弦理論、11維空間理論、黑洞理論、光在真空中固定速度為C,都是未經證實的理論,不是科學理論。
科學家的定義是:發表一些獨到的科學見解,並得到大部分科學研究人員認可的人,或得到科學研究機構認可的人。(科學家本是尊稱無需準確定義)
物理學是智慧生物之間描述無生命物質運動變化規律的科學。
愛因斯坦自己的理解,速度無窮大,“絕對同時”有意義,但觀測速度上限是光速,因此“絕對同時”無意義。
這裡表明,相對論是因為光速的慢,引起的觀測問題,對於思維速度無窮大的人,是不需要測量的,絕對同時有意義,且可以明白相對論是測量現象,與物理本質不同;對於思維速度不超過光速的人,此類問題無意義。
愛因斯坦在《論動體的電動力學》中關於光的假設有兩個:任何光線在‘靜止的’坐標系中都是以確定的速度V運動著,不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發射出來的;光在空虛空間裡總是以一確定的速度 C 傳播著,這速度同發射體的運動狀態無關。
顯然愛因斯坦沒有意識到這兩個假設的不同。
大學教材修正的假設:在彼此相對作勻速直線運動的任一慣性參考系中,所測得的光在真空中的傳播速度都是相等的。
牛頓時空觀認為距離和時間,在各個參照系測得的都相同,因此光速是相對的,可變的,而不是絕對的。
首先我們定義1光秒的含義:光在某種穩定介質中一秒所運動的距離。介質可以是水,這個長度是2.25*10^8米,介質可以是玻璃,這個長度是2.0*10^8米,甚至可以是聲音一秒的運動距離,介質是空氣,這個長度是340米,還可以是報導過的試驗,在某種介質中,光速是17米/秒,在這種介質中1光秒長度為17米,這都不影響下面的論述。
假設有一個1光秒長的玻璃,我們從起點A發出光,一秒時到達B,我們說測得光速1光秒/秒,多次試驗結果不變。當我們處於一個以1米/秒相對玻璃運動的參照系,方向與光相同,一秒時,我們距離B為1光秒-1米,我們在這個參照系測得光運動的距離是1光秒-1米,光速是(1光秒-1)/秒。光速是相對的,這是牛頓時空觀結果,速度是相對的,是以變化距離除以時間得到。我們在學習相對論之前,全是用的這種算法,例如A車對地面車速50公里每小時,B車30公里/小時,A相對於B的車速為50-30=20公里每小時。這是速度疊加原理。
所以說相對論必須假設光速不變才能推導,而在牛頓時空觀中,是不能被證明光速不變的。很多人以為愛因斯坦相對論可以離開光速不變假設,這是不對的。愛因斯坦為了保證光速不變,需要修改長度(尺縮),時間(鐘慢),就是認為運動的參照系測得的時間,與靜止參照系不同,這已經是與牛頓理論完全不同了,而不是兼容關係。連中國大學教材都在相對論假設中增加了“真空中”,變為:在彼此作勻速運動的任一慣性參考系中,所測得的光在真空中的傳播速度都是相等的。
愛因斯坦相對論理由1:19世紀末在光的電磁理論發展過程中,有人認為宇宙間充滿以太,光是靠以太傳播的。而邁克耳孫和莫雷實驗證實,上述以太是不存在的。
此理論的提出是因為觀測光從木星衛星到地球,速度大致相等,而無論地球向衛星運動還是背向衛星運動。國小我們就知道計算相遇時間,當相向時,是速度相加t=L/(v1+v2),反相時是速度相減t=L(v1-v2),只有v1大於v2才能追上。因此有人提出光是波,波的運動靠介質,而太空中是真空,所以必須假設存在一種在真空中也存在的物質作為光的介質,所以以太這種光介質被假設出來。由於地球沒有特殊性,所以以太是獨立於地球運動的。
當時的人不知道真空的相對性,在聲音不能在真空中傳播的試驗中,如果我們加大產生聲音的功率,或用設備提高聲音的偵聽能力,原來認定的真空,又不能稱為真空。當時的人以為光是粒子,所以才有速度疊加的想法。當時的人以為宇宙中是真空,所以光的介質必須是一種特殊的,充滿真空的,定名為以太。我們很容易想到,空氣、玻璃、水,這些都是光傳播的介質,光在這些介質中的運動表現,只與介質相關,而與測量參照系無關,舉例來說,玻璃中的光相對玻璃是光速,與玻璃相對測量參照系的運動無關。由坐在車中測量遠處鐘聲試驗可知,車中的聲速不變,與車向鐘運動,還是遠離大鐘運動沒有關係。以前認為的以太本來就沒有必要,所以以太不存在的解釋,並非只有相對論一種,莫雷實驗也不能否定這種假設,因此它不能作為推導相對論時空觀的充分證據。

愛因斯坦相對論理由2:1964年到1966年,歐洲核子中心實驗結果:一種粒子以0.99975c的高速飛行,輻射出的光子,實驗室速度仍是C。
實驗僅能證明,在穩定的空氣中,光速不變。而不能引申為相對任何參照系光速不變,因為這個實驗中我們沒有改變參照系。

愛因斯坦相對論理由3:洛倫茲變換:
因為書中的P事件對Y、Z軸有分量,光速要考慮球型,與書上結論不同(是錯,但不是論述重點),因此為簡單起見,假設P事件發生在X軸上。
O和O1兩個坐標系,O坐標系相對於P事件靜止,O1坐標系向P事件以V運動,P事件發生時,O與O1原點重合。
在O坐標系看來P事件發生在T時刻,位置是X,O1坐標系看來P事件發生在T1時刻,位置是X1。
X=X1+VT1
X1=X-VT
變換如下:
X=K(X1+VT1) (1式)
X1=K1(X-VT)
O與O1等價因此K=K1
X1=K(X-VT) (2式)
X=CT , X1=CT1 (3式)
1、2式相乘帶入3式
XX1=K**2(X-VT)(X1+VT1)
K= 1 / (1-(V/C)**2)**(1/2)
也許很多人注意到了,在推導時,愛因斯坦用到的“在O坐標系看來P事件發生在T時刻,位置是X,O1坐標系看來P事件發生在T1時刻”,這說明相對論是“觀測”效應,在任何一個相對論推導中,都是這樣用的,如果改為“聽來”就可以得到聲速相對論了,如果改為“想”來,因想的速度無窮大,又不存在相對論效應。而且公式的推導,並不符合經典理論,大家應該注意,兩式中的V默認為相等,而經典理論中速度的相對性是由絕對距離變化除以絕對時間得到,而在“看來”這種測量效應時,兩者速度不等。以聲音為例,對介質靜止系聽對介質做1/2聲速運動的鐘發出的聲音,計算速度時用測量傳回來的距離除以自己的鐘顯示的時間,計算速度為1/3聲速,用傳遞迴來的時間計算速度為1/2聲速,運動的鐘用自己的距離變化除以自己的時間,速度為1/2聲速,除以傳過來的時間,速度為聲速。各參照系的鐘示數,不代表時間。

愛因斯坦相對論理由4:一運動列車,列車中間一個光信號接收器,地面一個光信號接收器,當車上車下兩個接收器重合時,車頭和車尾各自發出一個閃光,地面接收器同時收到信號,而光傳播是需要時間的,在這段時間內,車又向前運動了,因此列車中間的接收器先接收到車頭的光,後接收到車尾光,結論:不同事件的同時性不是絕對的,只是相對概念。
相對論是以光速不變做為前提的,與參照系無關,因此才不用說光源是相對地面靜止,還是相對列車靜止,列車中間的接收器由於到頭尾距離相等,因此按相對論也應該同時收到光信號。
我們認為本例的條件不全:
1 火車內的空氣對火車靜止,火車外的空氣對地面靜止,火車長度為光在空氣中需要T秒通過,閃電發生時作為時間原點,兩相對勻速運動的參照系可以建立相同的時間。結果:T/2秒,地面接收器與火車中接收器同時收到兩端信號,符合相對論結論和伽利略變換,光速不變,與參照系無關。
2 火車內空氣對地面靜止(無厚度平板),火車速度為V。結果:地面接收器T/2秒同時收到兩端信號,火車中(TC/2)/(C+V)秒收到車頭信號,(TC/2)(C-V)秒收到車尾信號,符合速度疊加原理。
用聲音代替光,可以做出這兩個結果,而論述中為什麼要選擇違反相對論假設的一個結果呢?另外,如果我們用無窮大速度測量,則火車來不及運動,測量就已經完成,閃光還是同時的,而且由於聲音實驗的原理一樣,說明同時性的相對性,是經典波學原理中包括的原理。所以很多人同愛因斯坦一樣知道,相對論只是由於光速的慢而引入的測量效果,不知道愛因斯坦他老人家怎么講著講著,自己糊塗了,認為結果是真實的。

愛因斯坦相對論理由5:用車上人描述物體下落過程是直線,車下人描述物體下落過程是曲線來說明物體運動描述的相對性。
這是不對的。只要知道車速,車上人可以計算出車下人應該看到何種曲線,車下人也可以算出車上觀測物體是否直線。

愛因斯坦相對論理由6:物理學定律在一切慣性參考系中都具有相同的數學表達形式。
這個敘述不嚴謹。一個相對地球做勻速直線運動的火車,可以近似看做一個慣性參考系,那么在火車上放氫氣球與地面上放氫氣球,運動軌跡不可能等價,根本不能用一個係數使其等價。在什麼情況下才能認為等價呢?當空氣作為靜止參照系,地表靜止物與火車相對空氣做等速運動時等價。這時在空氣參照系看兩個氫氣球都是直線上上升,兩個運動參照系各自描述的上升斜率一致,有相同的數學表達形式。或者當空氣相對地表靜止時,火車對氫氣球運動的描述,與空氣對火車靜止,地面對氫氣球運動的描述等價。(介質相關性)

愛因斯坦相對論理由7:光在真空中的速度相等。
這一點我們不反對,它符合牛頓定律,但是從其它波的規律可知,任何波的傳遞,都需要介質,在達到一定的真空度時,波都無法傳遞,因此理論上光的傳遞也需要介質,我們還不能阻止光傳遞是因為我們還不能製造讓光不能傳遞的真空度。光在真空中,速度也應該為0。如果真空中光速真是0,則構成洛倫茲變換推導錯誤的又一論據,因為等式兩邊同除以光速。

愛因斯坦相對論理由8:聲音無法在真空中傳播,光可以在星際空間傳播
真空也是有相對性的,在真空中聲音不能傳播試驗中,我們用助聽器增強接收能力,或者提高放音的功率,又可以聽到聲音了。說明真空並沒有阻擋傳播,而是傳播的能量不足以被接收者識別!這個現象我們也可以用光做,在一個較長距離內,低功率的光不能被接收,高功率的光能夠被接收。甚至可以預言,可以被接收的微光,在介質被抽真空後,變得無法接收。

愛因斯坦相對論理由9:“光子”能量是一份份的,且具有動量,因此光是粒子。
由於聲音能量,需要介質傳遞,當真空度降低的時候,需要有粒子過來,才能傳遞聲能,沒有粒子過來,就沒有聲能過來,因此試驗中,聲音能量也是一份份傳遞的。聲音也具有動量,可沒人承認“聲子”是粒子。

愛因斯坦相對論理由10:“光子”經過太陽,光線彎曲
在光有粒子性這一點上,愛因斯坦與牛頓是一致的。但是光的波動說也能解釋這個彎曲,而不需要假設光是粒子!我們知道光在經過密度不同的空氣時會產生折射,最常見的現象是在陽光強烈的時候,遠處公路路面象有水一樣。太陽周圍的大氣,密度也是不均勻的,也會產生折射。不僅是光有折射現象,任何波,在介質密度不同的條件下,都會發生彎曲和折射。

愛因斯坦相對論理由11:速度接近光速,質量無限增加。有實驗將粒子加速到接近光速,確實發現質量增加現象。
也有實驗將粒子加速到超過一種介質中的光速,在突破光速的時候,也有類似超過聲速時會發生的聲障現象,他們稱之為光障,必須克服光障的阻力,才能突破光速。聯繫兩個實驗,是否前一個實驗錯誤的把光障阻力,當成質量增加?有待進一步核實。

愛因斯坦相對論理由12:愛因斯坦論述的光速不變,是在“靜止”的參照系測得的(可以是相對做勻速直線運動的參照系,這就是伽利略相對性原理),但是,從一個參照系去測量另一個參照系是否還能夠得到光速不變?牛頓理論將給出否定答案,而愛因斯坦並未解釋為什麼還是光速不變。
於是有人提出:各參照系測得的真空中的光速不變。似乎可以解決這個問題了。
但是除光外的其它波都是靠介質傳遞的,在各參照系中,測得的真空中所有機械波的速度都不變,都是0。這個不用假設,有這個前提,是否足夠推導相對論?如果不能,說明真空假設的推論是有問題的,如果能,則說明任何波都有對應的相對論。這個結果結果奇怪嗎?

愛因斯坦相對論雙生子悖論:
兩個相同飛船,各坐雙生子中的一個,兩飛船勻速直線遠去,按相對論,動鐘變慢,兩人得出相反結論:對方在動,鐘比自己慢。當兩個飛船以同樣加速度調轉方向,變遠離為靠近,到相遇時兩鐘應相同,而不是根據任何一個的相對論觀點,對方的鐘慢。這個結論即使用廣義相對論解釋,也應一致。
如果結論是相同,除了得出相對論動鐘慢結論是觀測效果,還能如何解釋?

愛因斯坦相對論子殺父悖論:
按照愛因斯坦相對論結論,超過光速時間倒流,孩子可以回到出生前殺死父親,則由於父親已死,不會再生孩子,孩子則不會殺死父親,父親就不會死,也就會生孩子。這是個邏輯悖論。而修正後的相對論認為相對論效應只是觀測效應,則不存在這個問題。
愛因斯坦空間悖論:
在狹義相對論的洛侖茲公式推導過程中,假設了空間平坦,才能使用線性方程,而廣義相對論假設空間不平坦,洛侖茲變換則不能成立,也就失去了理論支持,說明廣義相對論與狹義相對論,不能共用相對論原理。對此愛因斯坦沒有解釋。
超光速問題:
在七十年代前後,射電天文學家發現,宇宙中有4個緻密的河外類星體射電源。河外射電星體有時會拋出一、兩對射電星雲——射電子源,這似乎是一次猛烈爆炸引起的,它們彼此高速分離,其中大約有半數出現超光速運動,甚至達到光速的5倍至10倍。
塞弗特星3C120的自身膨脹速度就超過了光速的4倍,類星體3C273,3C345,3C279各自的兩個組成部分的分離速度是光速的7倍,10倍,19倍。
2011年9月22日歐洲超光速實驗,證明了愛因斯坦假設的光速最快是不成立的,有力地支持了我的理論。相對論到了必須修正的時候。
其它問題
由於重力等效加速度,加速度大時間慢。因此應該定義特定加速度的條件下的銫鐘才是標準的。就象以前理解熱脹冷縮,並沒有認為熱的時候空間變大一樣。在高空飛行時,重力加速度對鐘的影響,遠大於相對論效應,也就是說,我們根據試驗而不是理論計算出來的重力影響,完全可以淹沒相對論效應,說相對論效應存在與不存在,只要在重力關係中進行調整,完全不存在理論問題。所以相對論效應在這個條件下是不能被證明的。
用聲速測量接近聲速運動的物理現象,其理論推導同相對論完全相同,也可以得到同相對論同樣的結果,僅是用聲速替換了光速。前提條件:聲音介質中聲音傳播的速度不變。也有類似的鐘慢尺縮現象。
在任意一種均勻穩定靜止介質中傳播的波,相對介質波速不變。
波速的計算方法為:波源發出波到接收器收到波的距離和時間之商。與波源發出波後的運動無關。
環球銫鐘實驗:以靜止在實驗室里的原子鐘為標準,讓一個原子鐘繞地球一周,再與實驗室里的原子鐘比較。
作者用一些相對論公式擬合了結果,結論是:"這表明,狹義相對論的時間膨脹效應只有在慣性系中才能給出正確的預言"。就是說本實驗不能證明狹義相對論的時間膨脹效應。從另一個角度講,相對論結論是動鐘變慢,兩個方向的鐘,都是動鐘,都應該變慢,沒有理由一快一慢。
某種粒子高速時比靜止時壽命長:粒子在運動過程中受到的撞擊比靜止時高出許多,為什麼不能是撞擊影響?靜止的粒子,不斷用空氣分子撞擊,壽命也應延長。
在真空中,“光子”又是如何具有橫波的性質,左右擺動,而又不違反牛頓慣性定律,不受外力時做勻速直線運動?
既然光速不變前提只在真空有效,那么在這個前提條件下,推導出的相對論,也應只在真空有效,因此我們還沒有相對論的適用條件。
相對論的限制條件和可擴展性
愛因斯坦提出兩條假設:
1物理定律在一切慣性參考系中都具有相同的數學表達形式。
問題:一輛地面上勻速運動的車上,從車頂,自由掉下一個物體,車上的人,與車下的人所觀測到的運動軌跡不是相同的數學表達形式。不能用係數簡單的統一。
2光速不變原理: 在彼此相對作勻速直線運動的任一慣性參考系中,所測得的光在真空中的傳播速度都是相等的。
問題:人類沒有得到過物理意義上的真空,結論先不爭論。是否有更普遍的適用範圍?
修正如下:
1物理學定律在相同的條件下重複實驗,具有相同的數學表達形式。可以通過坐標變換進行不同參照系間的轉換。
2在均勻穩定的介質中,任何波的運動速度都相同。換句話說,任何波的運動速度,僅與介質相關,而與波源發出波後的運動無關。
這兩個假設其實是公理,不會有人反對,也就不用假設。
相對論變換與伽利略變換是兼容的,與速度疊加是相容的,不是對立關係。運動的火車頭髮出的聲音,相對地面靜止的空氣來說,聲速不變,符合相對論變換;相對火車頭是符合速度疊加,是聲速減車速。超音速飛機內部的聲音,相對飛機還是聲速,類似於光速火箭發出的光,對火箭還是光速,符合相對論變換和伽利略變換;相對地面速度是聲速與飛機速度的合成,符合速度疊加。如果我們忽略介質,則得到哪種變換結果,都是可能的,這是愛因斯坦相對論沒有講清楚,而且非常迷惑人的原因。

光學畸變(假設在一定條件下光速穩定為C,這個現象具有普遍性,用聲音實驗可以得到同樣結論)
如果一個鐘,以0.5倍光速從原點遠去,我們會看到什麼現象呢?
一秒鐘時,它距離原點0.5光秒距離,但這個事件我們在原點看見,需要再過0.5秒,於是我們發現,在本地鐘1.5秒時,遠處的鐘在0.5光秒處。計算得知0.5/1.5=1/3光速,也就是我們測量到鐘在以1/3光速前進。兩秒鐘時遠處的鐘在1光秒處,我們看到是在3秒時。也是1/3光速。
於是我們認為鐘是以1/3光速勻速運動的,好象鐘慢。
理想點以a倍光速遠去,1秒鐘遠離a*C(光速)距離,在計時起位置要a秒傳過來,到達a*C的事件將在a+1秒傳到觀察者,觀察者認為速度為a*C/(1+a),速度永遠小於光速。a為1時看到以1/2C遠離。
理想點以a倍(a小於1)光速靠近,計時位置要x秒傳過來,1秒後位置要x+1-a秒傳過來,觀察者認為速度為a/(1-a),快於光速。
理想點以光速接近,觀察者突然看到它和它以前所有影像。
理想點以a倍(a大於1)光速接近,觀察者先看到近端形象,後看到遠端形象,以為遠離。近處形象要x秒傳過來,1秒前形象要1+x+a秒速度為a/1+a,速度越大越接近光速遠離。
一條理想尺子,每0.1光秒處有一個刻度,一條靜止線段,長0.1光秒,我們觀察到線段與尺子重合,長度為0.1光秒。線段離我們遠去,1秒後,到達尺子0.1至0.2光秒刻度處,可我們在0.1秒後才觀察到近端到達0.1光秒刻度處,0.2秒後才看到遠端到達0.2光秒刻度處,就是在1.1秒時我們看到近端到達0.1光秒刻度時,遠端還在向0.2光秒刻度處運動,線段短了,好象尺縮短。1秒後線段停了,我們看到1.1秒時近端不動了,線段遠端在1.1秒到1.2秒時繼續運動,1.2秒後到達0.2光秒處。
線段在漲長!
同理,向我們運動時線段會變長。線段並沒有變,是人的觀測結果變了。
超過聲速我們將追上鐘以前發出的聲音,也就是先聽到鐘敲3下,報3點,再聽到鐘敲2下,報2點,然後聽到鐘敲1下,報1點,這就是超過聲速時間倒流現象!
這就是著名的鐘慢尺縮、超過光速時間倒流效應原理,愛因斯坦在其相對論論文中,從未提及這個效應,應該是愛因斯坦忽略了這個問題。我們認為,這個才是真正意義上的相對論,具有限制條件,在條件內,很多速度都有運動的相對論效應。

有人說這是在牛頓時空觀沒跳出來,沒學懂相對論,但是要注意“懂”是相對的,在本文愛因斯坦相對論論述中,哪裡有錯誤?本論述連牛頓的光粒子說一起否,是盲從牛頓應有的表現嗎?而本文提出的問題,誰又考慮過?這些問題都不知道,就是相對本文作者屬於“無知”,盲目相信愛因斯坦或大學教材就是“迷信”,科學一直在發展,光的粒子說、波動說幾次交換主導地位的歷史表明,新的學說有可能支持舊的觀點,但那不是退步,而是進步。

結論
綜上所述,相對論入門中的例子,每個都值得懷疑,更為可信的結論是:相對論主要結果是光速觀測結果,不等於物理本質,因此它並不是錯誤的,也是可以通過實驗證實的,但它不能準確描述物理本質,是有待完善的理論,愛因斯坦只是列錯了算式;波粒二相性是波傳遞必須依靠的介質中的粒子表現出來的,因此光也是普通的波,與其它波沒有本質區別。按照修正後的相對論,與所有其它體系兼容,且不存在悖論,有關相對論的爭議,完全可以平息。
伽利略相對性原理:
一切彼此做勻速直線運動的慣性系,對於描寫機械運動的力學規律來說是完全等價的。並不存在一個比其它慣性系更為優越的慣性系。在一個慣性系內部所作的任何力學實驗都不能夠確定這一慣性系本身是在靜止狀態,還是在作勻速直線運動。
參考資料:

《時間簡史》
《萬物簡史》
《圖說相對論》
《普通物理學1》大學教材
附以前引用過超距作用做為論據:
超距作用:處於糾纏態的兩個粒子,自旋態一致,將其中一個改變,另一個幾乎“同時”改變,而不管它們相距多遠,人們還沒有測出信號傳遞的速度,但肯定比光速快。
另一說法:處於糾纏態的兩個粒子,自旋態一致,將它們相互遠離,測出其中一個的自旋態,立刻就知道另一個的狀態,而不論它們相距多遠。
第一個說法,是超光速信息傳遞,第二個說法更可信,它沒有信息傳遞,不違反相對論,而且它用的是“知道”,知道的速度是思維速度,可以大於光速,在這種速度下,愛因斯坦都認為相對論效應不存在。

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