相对论悖论（上）

2018年06月13日   维加斯新闻报
刘文旺

      从前几遍论文看，相对论从数学上是错误的，实验上是错误的，下面我们再从逻辑上分析一下相对论的悖论。

      一、相对论与传统力学的矛盾

      1、钟慢尺缩问题。在狭义相对论中，假设S‘系相对于S系沿X轴方向运动，由于光运动速度的有限性，出现了同时性的相对性。而不是在S‘系和S系之间本身就存在根深蒂固的同时性的相对性。我们分析如下：

      没有理由要求两个坐标系一定要沿着重叠的X轴方向有相对运动。

      我们假设S‘系和S系平行等速度运动，在S‘系中前后各有一盏灯。这时，一方面，处于地面上静止的坐标系中的人会认为S‘系和S系中的时钟按同样大小的变化。同时性具有相对性；但是，对于S‘系和S系中的观测者见不到对方时钟的变化。这与处于同一参考系中完全一样。当S'系中前后两等同时发光时，S'系中在车厢中间的观测者，与对面S系中的处于两盏灯的垂直平分线上的观察著也会同时见到灯的发光现象。如下图所示。

       还有，这两个参考系都会认为彼此处于静止状态，彼此间能观察到钟慢尺缩的变化吗？有运动质量的变化吗？把他们看成同一参考系与不同参考系有什么区别吗？在相对论中不是所有的参照系都是等价的吗？

       另外，我们假想以两个光子作为S、S系，则由于光子相对于任何一个参考系拥有不变的光速。这样的参考系之间能进行信息的沟通吗？能从S系发出一束光来测量S、S系中的时间、空间吗？在这样的参考系中物体的运动怎样描述？其拥有的质量、能量怎样计算。时空变换也满足洛伦兹变换吗？

       我们知道最简单的两种振动形式是弹簧振子振动和单摆的振动，前者的振动周期是：T1=2π(m/k)1/2 后者的振动周期是：T2=2π(L/g )1/2下面我们就借此来分析一下，相对论的钟慢尺缩现象。

       由相对论的理论可知，在运动的参考系内的时钟将变慢，在相对论中经常被用来说明这一点的是，一个被黑洞吸引的物体，在视界处，它的消失将是很慢的，以至于我们总能无限期地见到他正在消失。尽管这时的消失者一瞬间就穿过了黑洞的视界，这是运动的时钟变慢形成的。即随着这一消失者向黑洞的运动速度越来越大，他向黑洞消失的动作越来越慢，以至于趋近于停止下来。我们再看一看上述的弹簧振子的振动。在地面上有一运动的参考系S/运动速度为v,其中有一个弹簧振子在振动，相对于其静止的观察者，测得的振动周期满足T0=2π(m0/k)1/2，这时一个静止在地面上的观察者，也在观察这一振动,则由相对论理论可知，在这个静止的观测者看来，按相对论应有T=T0/[1-(v2/c2)]1 /2,因此应有T>T0，但这里有一个问题，由于电荷运动的不变性（实验发现，运动的电荷其电荷量是不变的，这叫电荷的运动不变性），因此上式中的k值是不变的，由于物理规律在任一惯性系中都是成立的，因此这时地面上的观测者可以由同样的振动周期公式进行计算，则由于运动物体的质量发生同步、同样的变化应有：

       T/=2π(m/k)1/2=2π(m0/（1-v2/c2）1/2•k)1/2 =2π(m0/k)1/2/（1-v2/c2 ）1/4=T0/（1-v2/c2）1/4≠T

       还有，对于单摆我们由T=2π(L/g)1/2得，由于单摆的长度的变化不但与观察者的运动速度的大小有关，还与运动的方向有关，这样我们假设在一个以速度v运动的惯性系中有一单摆，长为L,则按广义相对论有，由于引力质量等于惯性质量。因此在地表附近万有引力常数将增加即g值变大。则在运动的惯性系中有：单摆运动周期为T0=2π(L0/g)1/2，而在地面上相对于地面静止的观测者运动的观测者则有T=T0/[1- (v2/c2)]1/2,这一变化只与惯性系的运动速度v的大小有关，而与运动者相对于单摆的摆长方向的夹角的大小无关。但单摆的摆长的变化却与这一夹角的大小有关，当惯性系的运动方向与摆长的夹角等于零时，则在地面上的观测者会发现单摆的摆长按相对论关系缩短即L=L0[1-(v2/c2)]1/2,带入T=2π(L/g)1/2上式则有：T/=2π(L0[1-(v2/c2)]1/2/g) ]1/2/[1-(v2/c2)]1/2=2π(L0/g)1/2[1 -(v2/c2)]-1/4  所以有：T/=T0[1-(v2/c2)]-1/4≠T

       当惯性系的运动方向与摆长有夹角θ时通过计算可得：T//=T0（cosθ）1/2[1-(v2/c2)]-1/4≠T

       这样当运动的惯性系的运动方向相对于摆长方向有不同的夹角时，地面上的观测者会得到不同的单摆摆动周期。

       这怎么解释？ ！

       难怪爱因斯坦在1945年给中国学者周培源的信中说：“罗马的时钟使我心有余悸。这是因为不同的时钟有不同的计时原理，从而，按相对论就会产生不同的结果。

       时钟的示数是变化的，由于传递信息的光子具有有限的运动速度，因此，在不同的运动惯性系中，观测时间是有时间差问题的，因此得到的数值也是不同的。相应地，我们借助于光子传递来的信息测量某物体的长度时，也会由测量时的同时性问题引来测量结果的不同。但我认为这应归为测量时，由于光速的有限性而造成的误差问题，而不能上升到本质性问题。

       2、从视觉上看，运动与静止具有相对性，但是，从运动粒子、物体拥有的动能、动量、感应电磁场上看，静止与运动是绝对的。这还体现在如下的事实中：在一个假象的小车上，有两个质量不等的球，m1=10m2，质量小的小球以速度v运动，质量大的小球处于静止状态，体系拥有的动能为E2=m2v2/2、动量为p2=m2v；若以小质量球为参照物，大质量的球在以同样的速度v运动，这时，体系拥有的动能为E1=m1v2/2、动量为p1= m1v，显然，体系的动能、动量的数值并不相等：p1=10p2；E1=10E2。这与能量守恒，动量守恒相矛盾。而通过碰撞让该体系拥有的动能释放出来，则只有小质量的球释放出能量，大质量的球并不是放出能量。

       在狭义相对论中，光相对于任何的观测者拥有不变的速度C；而在光子看来我们也是以不变的光速运动吗？在这里狭义相对论中运动的相对性与任何粒子、物体的运动速度都不能达到光速的矛盾是不能解释的。

       3、假设在地面上有一个小球，运动的动能为Ek=mv2/2，要通过一座山坡，该山坡的高度是h，该物体到达顶端时具有的势能是Ep=mgh。这个小球的动能是势能的一半即Ek=Ep/2，因此，地面上的实验者会发现这个小球会在半山腰上停止运动并返回地表。但这时假想有一个观测者，在垂直于地面的方向上高速运动，他会发现一方面，按相对论的质量变化公式及速度叠加原理，运动小球的质量增加（由于在动能与势能公式中都有m可以抵消掉，因此可以不考虑质量的变化），速度增加，动能增加；另一方面，山坡的高度在减少，从而在势能与动能的比较中，动能可以是大于势能的任意可能的数值，因此，当这个观测者以适当的速度运动时，会认为这个小球应该能越过山坡。但事实是他看到这个小球又回到了地面，这个矛盾怎样解释？

       4、我们知道，我们人耳能听到的声音的频率在20——20000赫兹之间，低于20赫兹的叫次声波，高于20000赫兹的叫超声波。我们人类的眼睛能看到的光线的波长在4000——7000埃之间。现在，在地面上一个实验室中正在测量人的耳朵的听觉范围和眼睛的视觉范围。静止时，结果正是上边这一数值。但在一个背离我们运动的观测者看来，由于发生了钟慢现象，结果发现地面上的人能听到声音的频率向低频迁移了，能听到次声波了，眼睛也能看到红外或远红外光了，这时他很惊喜，这是因为能听到次声波，则再发生地震也不怕了，因为地震时会发出次声波，能听到次声波就可以提前预防地震灾害了。眼睛可以看到远红外就不惧怕黑夜了，我们也可以像夜行动物那样，晚上出来也能见到白天能看到的景象，那么我们就连各种照明灯去掉，可以节约大量的能量；相反，当其改变运动方向，向我们运动来的时候，在他看来应该怎样变化？由于多普勒效应具有方向性。因此，他应发现，地面上的人能听到声音的频率向高频迁移了，能听到超声波了，眼睛也能看到紫外或远紫外光了。那么，他到底看到了什么？

       这是事实吗，这个人以后晚上出来用不用照明用具哪？他能通过听觉到次声波而预测地震吗？

       5、质速关系分析

       爱丁顿当年为了发展自己的恒星理论，而证明了爱因斯坦的引力弯曲，其实，爱因斯坦的理论根本就不能成为恒星产生与演化的理论依据。

      （1）我们假设天空中或宇宙中任意一个小的星云，在外在的高速运动的观测者看来都可以变为恒星甚至黑洞。这是因为，一方面其体积会因外在的观测者的运动而减小V'=V(1-β²)1/2（对于球体这是一个近似的数值）同时其拥有的质量m'= m/(1-β²)1/2会增加，则其密度ρ=m'/V'= m/(1-β²)1/2/V(1-β²)1/2=（m/V）(1-β²)，那么，只要观测者喜欢，可以离开地球在太空中在任意的运动速度下观侧这块星云，从而得到其能满足恒星、黑洞的产生条件。

       而从不是事实，怎么解释？

       还有，不同质量的恒星，会演化成白矮星、中子星、黑洞等不同的天体，但是，由于运动质量的可变性，这一质量的界限就不存在了，在不同运动者看来，同一天体可能有不同的演化结果。不同质量的天体，也可以有同样的演化结果。而结果并不是这样。尤其是一个质量很小的星云——如只有两个氢分子的星云，在一个速度足够大的观测者看来，也会演化成各种可能的恒星——白矮星、中子星、黑洞。这显然不是事实！

     （2）空间变化与天体运动

       如上图所示，一个恒星质量是M用万有引力约束住一个小行星。两者间的相互互作用力满足GMm/r2= mv2/r两边约去公共项得：GM/r= v2。这时假定有一个观测者沿两者连线的方向高速运动，根据相对论，这时，其观测到的行星的运动速度几乎不变（横向相对论效应很小）而r'=r(1-β² )1/2、M'=M/(1-β²)1/2，带入GM/r= v2，他会发现，等式的右边没有明显的变化，而等式的左边变为：GM' /r'=GM/(1-β²)1/2/ r(1-β²)1/2=（GM/r）/(1-β²)，显然，等式不再成立，（GM/r） /(1-β²)>v2，但是令这位观测者不解的是，行星仍在环绕恒星而运动？他怎样处理这一问题。

       而且，当这个观测行星运动的全过程会发现，行星旋转的半径在周期性地变化，最长为r最短为r(1-β²)1/2，行星在环绕恒星作震荡式飞行。但仍是一个稳定存在的动力学系统。这是违背力学基础的。若其拥有电荷，它会产生电磁辐射吗？我们见到这种辐射了吗？若真是这样，该天体会在不断产生辐射中损失能量，从而逐渐停下来，这与观测到的事实是不相容的。

       6、空间变化与相互作用

      （1）运动聚变反应：如下图所示，假设存在两个质子，彼此间的间距是r，在两者之间放置一个测量力的弹簧秤（可能没有这样小的弹簧秤，我们假设存在以便分析）现有一个观测者，相对于这一粒子体系的连线方向高速运动，这时他会发现，r会变小r'=r(1-β²)1/2，当它以足够大的速度运动时会发现这个距离只有几费米。这时这个观测者会认为，这是核力的作用范围，弹簧秤应呈现极大的相互引力，因此，这时两质子应该发生聚变反应，但并没有见到我们熟识的聚变反应现象的发生— —发光、放热等过程的出现。当它的运动速度再增加时，会发现这时两质子间的相互作用力应该变为更强大的斥力——核力存在排斥芯（极近距离下核力变为相互排斥的力），两质子应该彼此远离。

       但能见到弹簧秤发生上述的变化吗？能发生聚变反应吗？ ！

       他应该怎样解读这一现象？

       完全类似地，我们还应用这一图，假设这时这是两个分子，由普通物理学知识我们知道。这两个分子间的存在一个平衡距离r0，在这个距离下弹簧秤的读数是零。两个分子间的距离大于这一数值时会产生引力相互作用，两个分子间的距离小于这一数值时会产生斥力相互作用

       我们还是假设有一个相对于这一分子体系，沿两者连线方向高速运动的观测者。 r的大小会发生变化r‘=r(1-β²)1/2，这时弹簧秤应该显示相互斥力的存在。且这一斥力随运动速度的增加而逐渐增大。但我们知道弹簧秤的读数是不会发生变化的。这与分子间的相互作用的转换是矛盾的。

       7、空间变化与物理常数

       我们知道万有引力常数、库仑定律常数

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