(論文太長,我們逐章釋出,今天釋出第一篇 第一章)
第一篇
經典洛侖茲變換公式是值得商榷的
----空間反演的兩類對稱性
愛因斯坦狹義相對論錯誤的致命根源,是經典洛侖茲變換錯誤。
映象對稱分兩類,洛侖茲變換有兩種形式,這兩組變換公式是相互共軛的。一組適用於相離運動,一組適用於相向運動。
對於物理規律,共軛洛侖茲變換都是普適的。而對於物理現象卻能給出符合經驗和理性的解釋。
本論文集第一篇包含十篇相互聯絡的論文。證明了經典洛侖茲變換公式是錯誤的,否定了愛因斯坦的相對論;推匯出共軛洛侖茲變換新公式,建立了全新的相對論。其中:
第一章、是以假說的形式,提出共軛洛侖茲變換。
第二章、否定了舊相對論。
第三章、第四章為推導共軛洛侖茲變換作準備。
第五章、是用初等數學方法推導共軛洛侖茲變換新公式。
第六章、第七章、第八章、是強化"共軛"概念。
第九章和第十章、是在共軛洛侖茲變換基礎上的建立新相對論。
第一章 共 軛 洛 侖 茲 變 換
內容提要
愛因斯坦狹義相對論錯誤的致命原因是經典洛侖茲變換錯誤。洛侖茲變換有相互共軛的兩種形式,一種形式適用於相離運動;另一種形式適用於相向運動。透過把兩種形式的洛侖茲變換代入有關公式直接驗證,直觀地給出愛因斯坦狹義相對論是錯誤的。
關鍵詞
洛侖茲變換 相互共軛 相對論 動力學
狹義相對論是建立在洛侖茲變換基礎上的。如果洛侖茲變換不唯一(不是通常意義的多種形式,而是本質不同的兩組公式),狹義相對論就值得推敲了,我們馬上可以寫出洛侖茲變換相互共軛的兩種形式,經典公式為
這是根據相離運動推匯出來的。
對於相向運動,洛侖茲變換應為下述形式
上述兩個洛侖茲變換公式,對於狹義相對論要說明的一切規律都是等效的。
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。[1]
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唯一性,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
適用於相離運動的洛侖茲變換
適用於相向運動的洛侖茲變換
對於規律,公式(3)﹑(4)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。
1.1 我們先考察下運動學問題
(一)、運動物體的形狀在動、靜系統中的變化(空間)
球在動系中的表面方程是
現在用新的變換公式變換
1、相離而去的球收縮
因為是表面方程不是運動方程,與時間t無關。令t=0,
因此,在靜止狀態下測量為球狀的物體,當其與觀察者處於相離運動狀態時,在靜系統看來,就具有扁平橢球的形狀,其三軸為
;
;
。
即球在Y、Z軸方向上的尺寸也縮短了,縮短的比率是
;
而在X軸方向上的尺寸是按
的比率縮短的。
2、相向而來的球膨脹
因此,在靜止狀態下測量為球狀的物體,當其與觀察者處於相向運動狀態時,在靜系統看來,就具有扁平橢球的形狀,其三軸為
;
;
。
即球在Y、Z軸方向上的尺寸也增大了,增大的比率是
;
而在X軸方向上的尺寸是按
的比率增大的。
(二)、運動鍾在動、靜系統中的變化(時間)
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:
"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。"[2]相一致。
而愛因斯坦"動鍾變慢"的結論是與他自己的規定相矛盾的。
對於靜系原點處的觀察者來說,他"看"到的動鍾指示狀態應由下式描述:
其中:t′為"靜系"∑原點處觀察者"看到"的動鍾A指示時間。
式(5)說明運動鐘的絕對時間是不會變化的。
式(6)說明運動鐘的相對時間以
(靜看動)或
(動看靜)的比率變慢。
2、相向而來的動鍾和"靜鍾"比較,絕對一致,相對快
當動鍾A與觀察者相距x相向而來時,觀察者"看到"的狀態應由下式描述:
其中:x為計時開始時,動鍾A與靜鍾K之間的距離。
式(7)同樣說明運動鐘的絕對時間是不變的,式(8)說明運動鐘的相對時間以
(靜看動)或
(動看靜)的比率變快。
當
<0時,說明相向而來的運動鍾離觀察者太遠(x 很大),以致由動鍾發出的光資訊還沒有到達觀察者。
當時
,說明計時開始後,動鍾A發出的指示:t′=0的資訊,要透過空間一定距離x後才能到達觀察者,觀察者看到t′=0的光資訊時,他自己的K鍾已經走過了
秒。當運動鍾到達觀察者時,由於動鍾A以
或者
的比率加快執行,所以到達時,兩鍾指示一致:
。
1.2 我們再考察下動力學問題
在動系統我們有
(9)
我們把這個規律用洛侖茲變換新公式,變回到"靜"系統。根據相對性原理,在"靜"系統中,這個規律仍然具有
的形式。
(一)、首先考慮相離運動
1、電磁埸張量的變換
我們來考慮電埸強度E和磁感強度B。
設它們在三個座標上的分量分別為(E1、E2、 E3)和(B1、B2、B3)。
根據洛侖茲變換新公式,我們有變換矩陣
再利用電磁埸的四維張量公式[3]
可得電磁埸變換關係
因為在電埸中有質動力為
由式(10)可得
(13)
2、加速度的變換
設帶電粒子在靜電場中由速度v開始運動,它相對於動系統∑′是靜止的。在以後的過程中,它將獲得電場的加速,設在動系∑′中的加速度為
我們把加速度由動系統變換到"靜"系統。
根據適用於相離運動的洛侖茲變換新公式(3):
;
分別求一階導數,二階導數,再運用引數方程的求導公式我們得到
將式(11)、(12)代入(9)得
這裡,我們同時證明了
即質量不會隨物體的運動而變化。這和質量是標量,在相互作勻速平移運動的參考系中標量不變是一致的。
(二)、再來考慮相向運動
同理,我們可以得到
因而也有
透過以上驗證,我們看到洛侖茲變換的兩個新公式(3)和(4)對狹義相對論要說明的一切規律和現象都是自洽的。而由經典洛侖茲變換演義出來的兩個公式(1)和(2)對於狹義相對論要說明的規律和現象卻存在著矛盾。可見洛侖茲變換的正確公式應該是(3)和(4)。
參考文獻:
[1]A·愛因斯坦等著.趙志田,劉一貫譯.相對論原理.北京:科學出版社,1980年:P42
[2]A·愛因斯坦等著.趙志田,劉一貫譯.相對論原理.北京:科學出版社,1980年:P35
[3] 郭碩鴻編.電動力學.北京:高等教育出版社,1992年:P249