緒論
(第二章 五句話簡述相對論)
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這部分內容是我在"新華網科技探索論壇"、"光明網科技論壇"、"北京相對論聯誼會論壇"和百度"反相吧"、"理論物理吧"等論壇上發表的部分帖子的摘編,本應放在書稿的最後作為《附錄》的,但這些內容對於理解我的著作《二十世紀物理學批判》是很有意義的。因此就放在本書的前面,作為緒論吧!
本緒論分兩個部分,第一部分是相對論新說介紹;第二部分是五句話簡述相對論。
《二十世紀物理學批判》是愛因斯坦相對論的替代理論,是區別於錯誤的"愛因斯坦相對論"的"相對論新說"。
第二章 五句話簡述相對論
第一句,兩個誤區;
第二句,一點關鍵;
第三句,三組公式;
第四句,兩類反演;
第五句,四點說明。
先講兩個誤區。
有人"反相"就想徹底否定相對論,認為相對論是胡說八道,相對論是子虛烏有,這是錯誤的。相對論是有的,但不是愛因斯坦所說的那個樣子。
看一下愛因斯坦狹義相對論原著《論動體的電動力學》,就會發現論文分為三個部分。
首先愛因斯坦給時間的同時性,作了一個史無前例的定義,然而愛因斯坦這裡給出的時間定義僅是牛頓的絕對同時性定義,我在《二十世紀物理學批判》第一篇《經典洛侖茲變換公式是錯誤的》第四章《時空的絕對與相對》中,對時間的相對性給出了詳盡的定義。
接著愛因斯坦在"光速不變原理"的假設下,用了很大的篇幅推導洛侖茲變換公式。
第三部分是愛因斯坦根據洛侖茲變換公式,得出"鐘慢、尺縮、質量增加"等等所謂狹義相對論結論。在"光速不變原理"----"洛侖茲變換"-----"狹義相對論"三者關係中,後二者具有利害關係,只要能證明"洛侖茲變換公式"是錯誤的,那麼愛因斯坦的相對論也就是錯誤的。但是"光速不變原理"和"洛侖茲變換"之間卻沒有利害關係,我們知道"洛侖茲變換公式"的推導,只用了光速的概念,也就是整個推導過程只用了光速的符號C,而與其量值無關。光速是每秒三十萬公里也好,四十萬公里也好,或者每秒幾千公里、幾百公里,只要你承認有光速的概念,推匯出來的"洛侖茲變換公式"都是一樣的,毫無差別。
另一誤區就是糾纏於光速的變與不變。洛侖茲變換公式中的C,你認為光速不變,你就把它看作常量;你認為光速可變,你就把它看作變數,這對於洛侖茲變換公式的推導和運用毫無影響。
現在講"一點關鍵"。
在"光速不變原理"——"洛侖茲變換公式"——"狹義相對論"三者關係中,關鍵是"洛侖茲變換"。
"倒相"者中許多人都認識到狹義相對論的"畸形",下功夫在愛因斯坦身上找問題,這是治未,不是治本。我認為愛因斯坦狹義相對論的"畸形",是先天性的,是遺傳問題。愛因斯坦發表狹義相對論著作時,年僅二十六歲,而洛侖茲當時已是赫赫有名的大科學家,是愛因斯坦的"祖父"輩,我們要到他"祖父"那裡看看,有無"基因"問題。如果洛侖茲變換公式是錯誤的,那麼愛因斯坦的相對論也就是錯誤的,他得的是"遺傳"病。如果我們能推匯出"洛侖茲變換新公式",我們就建立了"新的相對論"。這裡洛侖茲變換是關鍵。
現在講第三句,三組公式。
請看第一組公式:經典洛侖茲變換(僅適用於相離運動)
第二組公式:假共軛洛侖茲變換
適用於相離運動
適用於相向運動
對於規律,上述洛侖茲變換的兩個公式都是正確的。
但是,對於現象,卻會導致不同的結論。例如,相離而去的鐘走得慢
愛因斯坦動鍾變慢(t′<t)的結論就是從這裡得出的。
然而,相向而來的鐘走得快
顯然有t′>t 。動鍾究竟是變慢還是變快?同理,動杆究竟是收縮還是膨脹?這是一個矛盾。僅僅根據洛侖茲變換的不惟一性,我們就能斷定愛因斯坦的狹義相對論是錯誤的。
事實上,洛侖茲變換也不是上述形式。而是
第三組公式:正確的共軛的洛侖茲變換
適用於相離運動
適用於相向運動
對於規律,第三組公式同樣正確;對於現象卻能導致完美自洽的結論。它們與古今中外,千百年來人們的經驗常識相符。
(1)、相離而去的動鍾和"靜鍾"比較,絕對一致,相對慢
這就是說,動鍾A與它所到之處的靜鍾是"同時同步"的,因而也與靜系原點處的K鍾是"同時同步"的。這和愛因斯坦的規定相一致:
"我們進一步設想,在杆的兩端A與B各放置一隻鍾,它們與靜系統的鐘是同步的,也就是說,在任一瞬時,這兩隻鐘的指標位置對應於它們碰巧所在之處的'靜系統時間'。所以這兩隻鍾也是'在靜系統中同步'的。"
而愛因斯坦"動鍾變慢"的結論是與他自己的規定相矛盾的。
(2)、相向而來的動鍾和"靜鍾"比較,絕對一致,相對快
現在講第四句,兩類空間反演。
經驗告訴我們,現實世界存在"兩類空間反演"。
例如:相離我們而去的火車、飛機看上去越來越小;相向我們而來的火車、飛機看上去越來越大。飛出去的球,看起來越來越小;飛過來的球,看起來越來越大。
物理學的任務就是要揭示和描述物理現象的規律。相對論(洛侖茲變換)就是研究這些物理現象規律的一門學問。
再舉兩個例子說明現實世界存在"兩類空間反演"。
在A、B兩站之間,行駛一列由A向B運動的火車,現有兩個觀察者在空間的不同位置來"觀察、測量"這同一事件。
在A站的觀察者看到火車"相離而去",在B站的觀察者看到火車"相向而來"。站在車尾(A站)的觀察者將發現:"時慢尺縮聲沉";站在車頭(B站)的觀察者將發現:"時快尺脹聲銳"。
現在鐵軌多為雙軌,在A、B兩站之間,行駛兩列相互對開的火車,現有一個觀察者在空間的同一位置(A站)來"觀察、測量"這兩個事件。
站在地面(A站)的觀察者看前方相對而馳的這兩列火車,在地面(A站)的觀察者看來,那兩列火車上的參照系就是一個作相離運動,一個作相向運動。相離而去的列車在觀察者看(聽)來"尺縮鐘慢聲沉",相向而來的列車在觀察者看(聽)來"尺脹鐘快聲銳"。 當其中一列火車(相向而來)馳過觀察者(A站)時,兩列火車都成了相離而去了。這時他再看(聽)這兩列火車,都成了"尺縮鐘慢聲沉"。當然還有相對於觀察者都是相向而來的情況,這時他再看(聽)這兩列火車,都成了"尺脹鐘快聲銳"。
這些物理現象必須用"共軛洛侖茲變換公式"來描述。因為"空間反演"本來就具有"兩類對稱性"。
第一類空間反演對稱性,是V與-V,又叫左右對稱。
第二類空間反演對稱性,是V與iV,它是相離運動和相向運動的對稱。
對慣性系的考察,應該區分是"獨立考察"還是"相互考察"。
所謂"獨立考察"也就是"分別考察"。不管你是站在"動系"立場或者站在"靜系"立場,都應該遵循伽利略相對性原理,物理規律和現象都是一樣的。
所謂"相互考察"就是由"靜系"看"動系"或者由"動系"看"靜系"。無論你是目視還是透過電磁波(例如雷達測距),都離不開光速的概念。"相互考察"應該遵循相對論相對性原理,物理規律可以透過"共軛洛侖茲變換"保持協變性;也即保持規律公式的形式一致。但是對於現象就會出現"尺縮時慢質增",然而這只是一種"觀察測量效應",或者說成是一種"誤差效應",並非客觀事實。
最後講第五句,四點說明。
1、我對光子的認識
光子是實物粒子。光子具有質量、電荷和磁矩,是最小的基本粒子。
光子的質量為m=h/c2=7.372641×10^51[千克]。
光子的電量為e=1.2967021×10^39[庫侖]。
光子的自旋磁矩是兩倍的玻爾磁子為μ=2(μB)=1.85482×10^23[安培][米]^2。
光子的自旋量子數為1。
光子的自旋方向量子數為2。
單個光子的能量為1h=6.6262×10^34[焦耳],(1為頻率)。
集束光子的能量為vh,(v為頻率)。
我們的宇宙就是由光子透過(磁力塌縮)組成電子,透過(電力塌縮)組成原子,透過(引力塌縮)組成物質世界。並沉浸在光子的海洋(光以太)中。我們這個宇宙環境的固有性質決定了光波的速度是C,但光子(粒子)的速度是另外的概念。正如電的波速C和電子的運動速度是不同的概念一樣;也如水的波速和水分子的運動速度是不同的概念一樣。
單個光子的運動速度沒有限制,可大可小,可以超過C。光子的最可幾運動速度是10的8次方數量級,而在磁力(光子具有自旋磁矩)作用下,形成的光子對的迴轉速度大得驚人,而回轉半徑又小得驚人。因為光波的波速是C,光粒子運動的最可幾運動速度也是C,我們的宇宙在一個光程C的範圍內應是光子真空的。
一個光子一動,一個光程外的光子也動了;一個光程外的光子一動,另一個光程外的光子又動了,這就是光波。
正如導線中一個電子一動,一個光程外的電子也動了,這就是電流。但導線中的電子運動速度是遠小於電流速度C的。
正如一個水分子一動,一個波程外的水分子也動了,這就是水波。但水分子的運動可大可小。高速運動的快艇,超音速飛機都會產生激波,那時,縛在物體上的粒子可就超波速了。
牛頓理論沒有錯,相對論也沒有錯,錯的是洛侖茲變換和愛因斯坦的那個相對論。牛頓理論反映的是絕對世界,相對論反映的是相對認識。
2、筆者對波粒二象性的理解
光子具有質量、電荷和磁矩(光子有自旋)。
光子具有質量,因而運動光子產生物質波(德布羅意波);波速是C。
光子具有電荷,電荷運動產生磁,因而運動光子產生電磁波;波速是C。
光子本身是介質,因而光波又是介質波。波速也是C。
光子就是我們這個世界,集多項"優良品質"於一身的十分可愛的小精靈!
那麼波粒二象性又是怎麼回事呢?
其實我們日常生活中到處都有波粒二象性,水和水波,空氣和聲波,電子和電流、光子和光波都具有二象性。波是粒子運動的衍生物,是粒子運動的屬性。一潭死水,平靜如鏡,是沒有波的。
只要有波,就一定有介質,水波的介質是水,聲波的介質是空氣,地震波的介質是地殼,光波的介質是光子。水可以組成海洋,光子的海洋就是光以太,是充滿整個宇宙的光子本身,二者不可分割。只不過水波,聲波,電流的二象性屬於隱性,不易被察覺。其原因是波速遠大於介質的運動速度。特別是電流的速度是C,大約每秒30萬公里,遠大於電子的實際運動速度,更難察覺它們的二象性。
光卻不同,因為光波的波速是C,其介質光子運動的速度也是C,二象性屬於顯性,很容易察覺。當我們做小孔實驗時,波峰到達時,光子也同時到達,光子和波峰總是並肩同行。波穿過小孔會發生衍射,光子流到達則存在光壓。兩種性質的現象,同時表現出來,所以你才會明顯的感覺到,光具有波粒二象性。
光波的波速與光源的運動狀態無關;光子的能量與光源的運動狀態有關。波速是由介質環境的固有性質決定的,淡水和海水的波速就不會一樣。
水匯成大海,光子的海洋就是"光以太"。"水以太"就是水分子本身,是水波的介質。"光以太"也就是充滿我們這個宇宙之海的光子本身,是光波的介質。光速C,就是由我們的宇宙環境固有性質決定的,這與激起它的光源運動狀態無關。
橫波的能量由振幅來體現;縱波的能量由頻率來描述。
光子是實物粒子,單個光子的能量為1h(h為普朗克常數),集束光子的能量為vh(v為頻率)。
向一面湖水中投入石塊,在一湖面上馳來一隻小划船,或者馳來一艘高速快艇,它們激起的波速是一樣的,但能量卻不一樣。
能量可以疊加,波速三者無異。
游泳者對小划船激起的波浪不必擔心,但對高速快艇掀起的巨浪可得小心。因為它們的能量不同。
3、在迴轉體系中能量不守恆,守恆量是功;
是功不是能。
根據這一理論,我能預言:元素週期表第八週期有50個元素、第九週期有50個元素,第十週期有72個元素。並給出元素週期表的合理排法。
能量和質量具有本質的區別,能量不能轉化成質量,質量也不能轉化成能量。但能量和質量又有不可分割的聯絡。恩格斯說"沒有運動的物質和沒有物質的運動,同樣是不可思議的。"運動的物質是第一性的。能量和動量都是物質運動的屬性,沒有運動的物質,也就沒有動量和能量。光子也不例外。
4、基本粒子只有一種:光子。
光子組成了整個物質世界。充滿整個宇宙的光的海洋--光以太,形成了3K背景輻射。整個宇宙環境,決定了光速不變原理。
磁力塌縮,電子形成;電力塌縮,元素形成;引力塌縮,宇宙形成。引力塌縮是宇宙的新生,不是宇宙的未日。
這裡所說的光子是根據普朗克能量子理論,提出的具有質量、電荷、自旋和磁矩的單個光子。磁力塌縮首先形成同荷(正、負)光子對,異荷(中性)光子對,以及形形色色的光子集團(包括中微子,無線電,微波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,伽馬射線等等),直到形成電子。
從無線電波到可見光,再到伽馬射線,波長覆蓋範圍0.3米到10^-14米,質量覆蓋範圍也是很大的。
通常我們所說的不同頻率光子,應該是個系列概念,屬於具有不同質量的光子集團大家庭。
電子透過磁力塌縮,再形成形形色色的介子,直到形成質子、中子。
質子和中子再透過磁力作用,形成核子。
電子、質子和中子透過電力塌縮,形成形形色色的元素原子。
這形形色色的光子集團(包括電子、質子、中子)其形狀應該類似於銀河系的鐵餅狀,而不應該是球對稱的。