|
研究超光速问题，类似于研究超音速飞机，谁先开展谁先受益。二十世纪五、六十年代，美国、前苏联和欧洲一些国家率先研究超音速飞机，带动了一系列科学技术迅速发展，超音速飞机也随之诞生。在今天，超音速飞机已经成为人类科学技术的重要成果和重要基础之一。
研究超音速飞机的先行者成为领先者之后，他们就变成了领先认识、领先技术、领先产品的生产者和销售者，一直受益多多。超音速飞机研究的落后者和曾经的旁观者却只能被动地购买领先者的认识、技术和产品，付出巨大的代价，并长期尾随人后。尤其应该指出的是，生产超音速飞机的技术，还是研究和制造超音速军事武器的重要基础。
超光速，指速度值大于C=299792458米/秒的情况。凡是与超光速有关的事情，都可称之为超光速问题。研究超光速问题，一方面可以扩展人类对超光速问题的认识，另一方面可以促进“超光速”技术迅速发展，例如推动“发现”超光速的实验，“制造”超光速的技术都迅速发展。尤其应该指出，人工“制造”超光速的技术，还是研究和制造超光速军事武器的重要基础。
在本文中，我们使用综合实践法这种创新的研究方法，对超光速问题进行研究，得出了如下结论：根据现有的测量速度值的技术方法和相关经验，任何物体的速度值，包括光的速度值，都应该使用具体测量设备，通过具体测量活动来确定；在两种特殊情况下，也就是约定基准米和约定真空中的介电常数和磁导率的时候，相当于约定了特定情况下的光速值C=299792458米/秒，但由此并不能推论任意情况下的光速值都是常数C；依托具体事例，爱因斯坦的光速不变假设可以落实为三种说法和三个数学方程，或者表述为三个数学方程和三种解释；研究表明，光速不变假设的三个数学方程和解释，只有一个半符合球定义，并能获得足够的实验支持，另外的一个半数学方程和解释制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够的实验支持，所以，光速不变假设是正确内容与错误内容并肩而立的混合物，这是有关的争论延续了100多年的主要原因；使用综合实践法这种创新的研究方法研究超光速问题，突破超光速研究的人为障碍，具有重要意义。
一、创新的综合实践法简介
关于超光速问题，有很多具体观点，其中包括如下两种存在矛盾的基本观点：
“创新者”的基本观点。在工程技术领域，经过长期实践，关于使用测量设备，通过具体测量，观测确定运动物体的速度值，已经有很多技术方法和相关经验。根据上述测量速度值的技术方法和相关经验，研究超光速问题的“创新者”认为：任何物体的速度值，包括光的速度值，都应该使用具体测量设备，通过具体测量活动来确定；人们既可以积极地去发现“天然”超光速现象，也可以努力地去制造“人造”超光速事件。
“守旧者”的基本观点。爱因斯坦在狭义相对论中根据光速不变假设曾经断言，光速是宇宙中的最大速度，宇宙中不存在超光速。根据爱因斯坦的上述断言，研究超光速问题的“守旧者”认为：宇宙中不存在超光速现象，人类也无法研究出制造超光速的技术；或者仅当实验中证据确凿地发现了超光速现象之后，人们才有必要对狭义相对论光速不变假设进行反思审查和修改完善，同时开始研究超光速技术。
本文使用综合实践法这种创新的研究方法，研究了超光速问题。综合实践法包括认识综合和认识实践两部分内容。下面以研究超光速问题为例，给予简介。
认识综合：针对超光速问题，可以把涉及超光速问题的一些重要现象、实验、观点、理论都综合起来，例如把物理学中确定速度值的方法，确定光速值的方法，爱因斯坦的光速不变假设等内容综合起来，这样就可以获得关于超光速问题的“初级版”综合图像。
认识实践：基于上述认识综合，一方面，对以往超光速问题认识成果的可靠性进行独立检验，得出创新认识；另一方面，使用创新的认识方法研究更多的超光速问题，发现前人未曾认识到的新情况，获得创新认识。例如独立研究光速不变假设与球定义的关系，光速不变假设与实验的关系，对超光速问题的创新研究方法等，并获得创新认识。然后，基于创新认识，对超光速问题的“初级版”综合图像进行补充、修改和完善，获得“升级版”综合图像。
使用综合实践法研究超光速问题的最大特点是：针对超光速问题，面对存在矛盾的不同观点，研究者不是先入为主地拥护某种观点，简单轻率地否定另一种观点，而是把相互矛盾的观点先综合起来，让它们平等地等待后面认识实践的检验。通过继续进行认识实践就可以确定，有些相互矛盾的观点，实际上是盲人摸象式的矛盾，相当于“摸到的大象尾巴者”和“摸到的大象腿者”发生争论。有些相互矛盾的观点，却是“摸到的大象耳朵”和“想像的大象翅膀”之间的矛盾，是“盲人摸象”和“盲人想像”的争论。
二、使用综合实践法研究超光速技术
使用综合实践法，我们综合了如下认识：物理学中确定速度值的方法，确定光速值的方法，狭义相对论的光速不变假设；然后，我们对以下问题进行了认识实践：光速不变假设与球定义的关系，光速不变假设与实验的关系，研究超光速问题的创新方法。
2.1速度值必须使用时钟和量尺测量获得
在物理学中谈论速度值时，必须有实验依据，才有物理意义。例如说一个人的步行速度值是每秒1米，一个子弹的运动速度值是500米每秒，这都有实验依据。这里所说的实验依据，就是使用时钟和量尺进行的具体测量活动及其结果。
具体说，如图一所示，假设有一个相对地面静止的观测者，以下简称为静止观测者，他手里有一个时钟和一个量尺。他在地面上画一条直线，在直线上设定A、B、C三点，他使用量尺测出AB间的距离为4米，BC间的距离为12米。然后，他在B点向C点快速地踢出一个足球，同时，他使用时钟开始计时。通过使用时钟计时，他观测确定足球直线滚动12米，从B到C所用时间值为1秒。在这种情况下，他使用时钟和量尺观测确定的足球相对地面的速度值就是v1=12米/1秒=12米/秒。
在上述情况下，静止观测者说足球的速度值是12米/秒，就是有实验依据，不是凭空虚构。对于他说的足球运动速度值为12米/秒，别人也可以进行重复性实验，验证其真伪。在本文下面的内容中，在类似情况中都是如此。
假设在静止观测者进行上述测量，从B点向C点踢出足球时，另有一个实验者乘滑板车也从B点出发，快速地滑向A点。静止观测者使用自己的时钟、量尺测出“滑板车实验者”直线滑行4米，从B到A所用的时间值为1秒。那么在上述情况下，静止观测者观测确定的“滑板车实验者”相对地面的速度值就是v2=4米/1秒=4米/秒。
对于静止观测者来说，在他使用的时钟显示1秒时间值里，足球从B点出发运动12米，到达了C点，运动观测者从B点出发运动4米，到达了A点，足球相对运动观测者的运动距离为（12 + 4）米=16米，因此，足球相对“滑板车实验者”的速度值是v3=（12 + 4）米/1秒=16米/秒。
在上述情况中，如果“滑板车实验者”手里也有一套时钟和量尺，而且他也使用自己的时钟和量尺测量速度值，那么，这个“滑板车实验者”，以下简称为运动观测者，他测出的速度值是多少呢？
对于运动观测者来说：如果运动观测者使用的时钟跟静止观测者使用的时钟是完全相同的时钟，一个时钟显示1秒时间值时，另一个时钟对应地也显示1秒时间值，这样的两个时钟就是同步时钟；如果运动观测者使用的量尺跟静止观测者使用的量尺是完全相同的量尺，一个量尺显示的1米长度值，与另一个量尺显示的1米长度值永远等长，这样的两个量尺就是同长量尺；在运动观测者与静止观测者使用同步时钟和同长量尺的情况下，运动观测者通过正确的测量活动，他测出的足球相对运动观测者的速度值就是V1=（12 + 4）米/1秒=16米/秒，静止观测者相对运动观测者的运动速度值就是V2=4米/秒，足球相对静止观测者的运动速度值就是V3=12米/秒。
但是，如果运动观测者使用的时钟跟静止观测者使用的时钟是不同的时钟，一个时钟显示1秒时间值时，另一个时钟对应地显示了多于1秒或少于1秒的时间值，这样的两个时钟就是非同步时钟；如果运动观测者使用的量尺跟静止观测者使用的量尺是不同的量尺，一个量尺显示的1米长度值，与另一个量尺显示的1米长度值不等长，这样的两个量尺就是非同长量尺；在上述情况下，运动观测者使用自己的时钟和量尺测出的足球相对运动观测者的速度值、静止观测者相对运动观测者的速度值、足球相对静止观测者的速度值，就既有可能分别是16米/秒、4米/秒、12米/秒，也有可能是其他速度值。具体是多少，就得由运动观测者所用的时钟、所用的量尺、所做的测量活动等三要素共同决定了。但是，在这种情况中，对速度值是不能凭空假设，信口咬定的！
应该指出，两个观测者测量同一物体的速度值，并把测量结果进行比较时，他们首先应该搞清楚两个观测者使用的时钟是否是同步钟，两个观测者使用的量尺是否是同长尺，然后，他们对测量结果进行比较才有明确意义。否则，就可能导致有关的争论。
2.2在两种特定条件下，光速值C=299792458米/秒
一般情况下，时间这个名词既指各种事物都处于运动变化中这种可观测性质，也指时钟显示的“时间读数”。因此，在本文中，为了说明问题，防止混淆，对于时钟显示的“时间读数”，本文专门使用“时间值”来表述。
同理，一般情况下，长度这个名词既指各种事物都有一定尺度、都占据一定空间这种可观测性质，也指量尺显示的“长度读数”。因此，在本文中，为了说明问题，防止混淆，对于量尺显示的“长度读数”，本文专门使用“长度值”来描述。
因为现实中存在各种各样的时钟，各种时钟显示时间值的“进程”有快有慢，快慢不同，所以，人类约定了时间值的基准，简称为基准秒：铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的9192631770个周期的持续时间为1秒。各种时钟显示时间值的基本单位“秒”，都需要相对上述基准秒进行校对。
同理，因为现实中存在各种各样的量尺，各种量尺显示长度值的“刻度”有长有短、长短不一，所以，人类约定了长度值的基准，简称为基准米：光在真空中1/299792458秒时间间隔内所行进的路程为一米。各种量尺显示长度值的基本单位“米”，都需要相对上述基准米进行校对。
应该指出，根据上述基准米约定，在提供基准米的装置中，提供基准米的特定光，它在1/299792458秒时间值里行进的路程被约定为一米，这就等于约定提供基准米的特定光，它在提供基准米的装置里相对装置本身的运动速度值v=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。对于上述特定情况下的光速值，一般情况下使用特定字母C来表示，也就是C=299792458米/秒。
类似的，在电磁学中，人们在约定真空中的介电常数和磁导率时，也约定在特定的条件下，特定的光，相对特定物体的速度值为C=299792458米/秒，这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出光速值C=299792458米/秒的原因。
必须指出，以上所述两种情况，都是在特定情况下，特定的光，相对特定物体的速度值是C=299792458米/秒。
另外，在类似的情况中，观测者使用时钟和量尺测量光速值，也可以测得特定光，相对特定物体的速度值是C=299792458米/秒。
关于一般情况下测量光速值的情况，可以参照前面讨论测量足球速度值的情况，进行具体讨论。把图一中的“足球”更换为“光束”，就变成了图二所示的情况，再进行类似的测量活动，就可以得到如下观测结果。应该指出，本文以下所说的观测确定光速值，实际上是按照现有的测量速度值的技术方法和相关经验进行逻辑推理的结果，同时没有盲目地照抄照搬狭义相对论光速不变假设的有关说法。
如图二所示，让静止观测者在地面上画一条直线，在直线上设定A、B、C三点，他使用量尺测出AB间的距离为4米，BC间的距离为299792458米。然后，静止观测者在B点向C点发射一束光，同时，他使用时钟开始计时。通过使用时钟计时，他观测确定光束直线运动299792458米，从B到C所用时间值为1秒。在这种情况下，他使用时钟和量尺观测确定的光束相对地面的速度值就是v1=299792458米/1秒=299792458米/秒。一般情况下测量光速值的具体实验，基本原理大多如此。
若在静止观测者进行上述测量，从B点向C点发出光束时，另有一个实验者乘滑板车也从B点出发，快速地滑向A点。静止观测者使用自己的时钟、量尺测出“滑板车实验者”直线滑行4米，从B到A所用的时间值为1秒。那么在上述情况下，静止观测者观测确定的“滑板车实验者”相对地面的速度值为v2=4米/1秒=4米/秒。
在上述情况中，在静止观测者看来，在静止观测者使用的时钟显示1秒时间值里，光束离开B点到达C点运动距离为299792458米，“滑板车实验者”离开B点到达A点运动距离为4米，所以，光束相对“滑板车实验者”的运动距离是（299792458+4）米=299792462米，因此，光束相对“滑板车实验者”的速度值v3=（299792458+4）米/1秒=299792462米/秒。在这里，v3=299792462米/秒>C=299792458米/秒，就是超光速。
在上述情况中，如果“滑板车实验者”手里也有一套时钟和量尺，而且他也使用自己的时钟和量尺测量速度值，那么，这个“滑板车实验者”，以下简称为运动观测者，他测出的速度值是多少呢？
对于运动观测者来说，如果他按照现有的测量速度值的技术方法和相关经验进行推论，而不是盲目地照抄照搬狭义相对论光速不变假设的有关说法，那么，在运动观测者与静止观测者使用同步时钟，使用同长量尺的情况下，运动观测者通过正确的测量活动，他测出的光束相对运动观测者的速度值也应该是V1=（299792458+4）米/1秒=299792462米/秒。在这里，V=299792462米/秒>C=299792458米/秒，就是超光速。与此同时，运动观测者观测确定的静止观测者相对运动观测者的速度值是V2=4米/秒，光束相对静止观测者的速度值是V3=299792458米/秒。
当然，如果运动观测者与观测者使用的时钟是非同步时钟，使用的量尺是非同长量尺，那么在上述情况下，运动观测者测出的光束相对运动观测者的速度值，就既有可能是299792462米/秒，也有可能是其他速度值。运动观测者观测确定的静止观测者相对运动观测者的速度值、光束相对静止观测者的速度值也既有可能是4米/秒、299792458米/秒，也有可能是其他速度值。具体是多少，那就得由运动观测者所用的时钟、所用的量尺、所做的测量活动等三要素共同来决定了。但是，对于这种情况的光速值，同样不应该凭空假设，信口咬定！
为了更好地说明测量光速值的问题，在这里需要介绍一下与测量光速值有关的球定义和球的数学方程。关于球，有如下定义：半圆以它的直径为旋转轴，旋转所成的曲面叫做球面。球面所围成的几何体叫做球体，简称球。半圆的圆心叫做球心。连结球心和球面上任意一点的线段叫做球半径。球的示意图如图三所示。按照上述球定义，一个球只能有唯一的球心、半径、球面。
在图三所示的直角坐标系oxyz，当一个球的半径为r，球心座标在直角坐标系oxyz的原点，球面上任意一点的座标为（x、y、z）时，球的数学方程为x 2+ y2 + z 2= r 2
设有如图四所示的两个直角坐标系r-oxyz、R-OXYZ，r系和R系的x、X轴重合，y、Y轴平行，z、Z轴也平行，且R系沿r系x轴正方向以u速运动。另设r系和R系原点o、O重合，两系时间值t=T=0时，在r系原点o处有一个点光源发出一个球面光波。
点光源发出球面光波后，r系原点o处观测者根据现有的测量速度值的技术方法和相关经验，可以对球面光波运动给出如下描述：在r系，点光源发出的球面光波从半径为零开始，以v速膨胀为球形，球面光波的半径r=vt，球面光波的球心始终在光源处，也就是始终在r系原点o处，在球面光波上选择任意一点，该点座标为（x、y、z），则球面光波的数学方程为（1）式
x 2+ y2 + z 2= r2=v2 t 2 ……………………………（1）
方程（1）描述的就是一个球心在r系原点o，半径r=vt的动态球面光波。球面光波上的任意光子相对r系的速度值为
v =√(x^2+y^2+z^2 ) /t =（x2+y2+z2）1/2/t
在符合约定光速值C=299792458米/的特殊情况下，或者在特定的测量条件下，可以有v=C=299792458米/秒。
点光源发出球面光波后，R系原点O处观测者根据现有的测量速度值的技术方法和相关经验，可以对球面光波运动给出如下描述：在R系，点光源发出的球面光波从半径为零开始，以V速膨胀为球形，球面光波的半径R=VT，球面光波的球心始终在光源处，该球心和光源在R系沿X轴负方向以u速运动，在球面光波上选择任意一点，该点座标为（X、Y、Z），则球面光波的数学方程为（2）式
（X+Ut）2+ Y 2+ Z 2= V2 T2 ……………………………………（2）
方程（2）描述的就是一个球心在点光源处，也就是在r系原点o，该球心和点光源在R系沿X轴负方向以u速匀速移动，半径R=CT的动态球面光波。球面光波上的任意光子相对R系的速度值为
V=√(〖(X+uT)〗^2+Y^2+Z^2 )/T=[(X+uT)2+Y2+Z2 ]1/2/T
在一般情况下，球面光波上的不同光子相对R系各有具体速度值，并非都是V=C= 299792458米/秒。在R系观测者和r系观测者使用的时钟是同步时钟，使用的量尺是同长量尺的情况下，R系和r系的时钟时间值可以具有如下关系T= t, 球面光波上任意点的X、x座标值可以存在如下关系X=x-uT。在特定情况下，当v=C时，在x、X轴正方向上可以有V= C–u，在x、X轴负方向上可以有V=C+u。
2.3爱因斯坦光速不变假设的物理意义
1905年，爱因斯坦通过《论动体的电动力学》一文建立狭义相对论时，首先提出了相对性原理和光速不变假设。光速不变假设内容如下：无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是C=299792458米/秒。
应该指出，从1905年到现在，对于爱因斯坦提出的光速不变假设，有无数的相对论学习者和研究者提出了无数的质疑、批评和完善。面对无数的质疑、批评和完善，爱因斯坦等相对论专家也给出了无数的辩解、回应和说明。因此就有了100多年争论。
在狭义相对论中，对于光速不变假设，爱因斯坦还使用一个具体事例，也就是点光源发出球面光波，球面光波以C速膨胀为球形，两个相对运动的观测者观测上述球面光波的情况，给出了三种具体的说明和三个数学方程，具体情况如下。
设有如图四所示的两个直角坐标系r-oxyz、R-OXYZ，r系和R系的x、X轴重合，y、Y轴平行，z、Z轴也平行，且R系沿r系x轴正方向以u速运动。另设r、R系原点o、O重合，两系时间值t=T=0时，在r系原点o处有一个点光源发出一个球面光波。
在上述情况下，爱因斯坦根据光速不变假设认为：
r系原点o处的观测者观测到，点光源发出的球面光波从半径为零开始，以光速C膨胀为球形，在球面光波膨胀过程中，球面光波的半径r=Ct，球面光波的球心始终在r系原点o处，也就是始终在点光源处。在球面光波上选择任意一点，该点座标为（x、y、z），则球面光波的数学方程为（3）式
x2+y2+z2=r2=C2t2 …………………………（3）
方程（3）描述的就是一个球心在r系原点o，半径r=Ct的动态球面光波。
R系原点O处的观测者观测到，点光源发出的球面光波从半径为零开始，以光速C膨胀为球形，在球面光波膨胀过程中，球面光波的半径R=CT，球面光波的球心始终在R系原点O处，也就是不在点光源处。在球面光波上选择任意一点，该点座标为（X、Y、Z），则球面光波的数学方程为（4）式
X2+Y2+Z2=R2=C2T2 …………………………（4）
方程（4）描述的就是一个球心在R系原点O，半径R=CT的动态球面光波。可以说，爱因斯坦根据光速不变假设给出的方程（4），它的主要作用之一，就是人为地消除了超过光速C的速度值。正是据此，爱因斯坦断言光速C是宇宙中的最大速度值，宇宙中不存在超过光速C的速度值。
在狭义相对论中，爱因斯坦把方程（3）（4）分别移项、并合并，就给出了方程（5）
x2+y2+z2-C2t2= X2+Y2+Z2-C2T2 ……………（5）
方程（5）的物理意义是：对于C速膨胀的同一个球面光波，r系观测者观测到球面光波的球心始终在r系原点o，半径为r=Ct，并使用方程（3）进行了描述；R系观测者观测到球面光波的球心始终在R系原点O，半径为R=CT，并使用方程（4）进行了描述；上述两种描述和方程（3）（4）同时成立，也就是方程（5）等号左、右的内容同时成立。
然后，爱因斯坦根据方程（5）推导出了洛仑兹变换、动钟变慢、动尺变短、同时的相对性等数学方程式（在狭义相对论时空观中还有另一种“雷击火车”的同时的相对性），这样，爱因斯坦就基于光速不变假设、洛仑兹变换、动钟变慢、动尺变短、同时的相对性等数学方程式，建立了狭义相对论时空观。然后，爱因斯坦使用洛仑兹变换改造原有的力学公式、电磁学公式之后，就得出了狭义相对论的力学、电磁学。狭义相对论时空观、狭义相对论的力学、电磁学等内容综合起来，就是所谓的狭义相对论。
2.4光速不变假设与球定义的关系
如上所述，关于光速不变假设，爱因斯坦依托具体事例，给出了光速不变假设的三种具体说法和方程（3）（4）（5），或者说给出了方程（3）（4）（5）及其解释。
必须强调指出，在爱因斯坦给出光速不变假设的方程（3）（4）（5）的情况中，只有一个球面光波，这就是r系原点o和R系原点O重合时，r系原点o处点光源发出的球面光波，此后，该球面光波以光速C膨胀为球形。
对上述球面光波，本文在前面根据现有的测量速度值的技术方法和相关经验，在r系和R系分别使用方程（1）（2）进行了描述。对该球面光波，爱因斯坦根据光速不变假设在r系和R系分别使用方程（3）（4）（5）进行了描述。
按照球定义，一个球只能有唯一的球心、半径、球面。下面，咱们认真地看看爱因斯坦根据光速不变假设，使用方程（3）（4）（5）及其解释对同一球面光波所作的描述，与球定义的关系。
爱因斯坦根据光速不变假设认为，r系观测者可以观测到，r系原点o处点光源发出的球面光波从半径为零开始，以光速C膨胀为球形，在球面光波膨胀过程中，球面光波的半径r=Ct，球面光波的球心始终在r系原点o处，也就是始终在点光源处。对于上述情况，r系观测者可以使用方程（3）进行描述。在本文中，对于如上所述具体说法和方程（3），本文称之为光速不变假设的第一假设，简称为光速不变第一假设。
把光速不变第一假设与球定义相比较，可以说，光速不变第一假设符合球定义。
爱因斯坦根据光速不变假设还认为，R系观测者可以观测到，r系原点o处点光源与R系原点O重合时，点光源发出了球面光波，该球面光波从半径为零开始，以光速C膨胀为球形，在球面光波膨胀过程中，球面光波的半径R=CT，球面光波的球心始终在R系原点O处，也就是不在点光源处。对于上述情况，R系观测者可以使用方程（4）进行描述。在本文中，对于如上所述具体说法和方程（4），本文称之为光速不变假设的第二假设，简称为光速不变第二假设。
把光速不变第二假设与球定义相比较，可以说：在一个以光速C膨胀的球面光波里，爱因斯坦根据光速不变第一假设，已经把r系原点o假设为球面光波的球心之后，爱因斯坦再根据光速不变第二假设，再把R系原点O也假设为球面光波的球心，这就等于给唯一的球面光波假设出了第二个球心，这就是制造出了“双心怪球”，推翻了球定义。所以，光速不变第二假设，制造出了“双心怪球”，推翻了球定义。
爱因斯坦根据光速不变假设还认为，对于同一个球面光波：r系观测者观测到球面光波的球心始终在r系原点o，半径为r=Ct，并使用方程（3）进行了描述；R系观测者观测到球面光波的球心始终在R系原点O，半径为R=CT，并使用方程（4）进行了描述；如上所述的两种具体说法和方程（3）（4）同时成立。对于上述情况，可以使用方程（5）进行描述。在本文中，对于如上所述的具体说法和方程（5），本文称之为光速不变假设的第三假设，简称为光速不变第三假设。
按照狭义相对论的逻辑，任何人，包括球面光波里r系原点o处观测者，还有R系原点O处观测者，他们必须先承认光速不变第三假设和方程（5）是正确的，也就是必须先承认方程（5）等号左边的方程（3），等号右边的方程（4）可以同时成立。在此前提下，才可以根据方程（5）继续推导出洛仑兹变换，并继续使用洛仑兹变换去做其它事情。如果有人不承认光速不变第三假设和方程（5）是正确的，也不承认构成方程（5）的方程（3）（4）可以同时成立，那么，他就不能根据方程（5）继续推导出洛仑兹变换，并继续使用洛仑兹变换去做其它事情。
然而，在狭义相对论中，r系原点o处观测者和R系原点O处观测者都承认光速不变第三假设和方程（5）是正确的，都承认构成方程（5）的方程（3）（4）可以同时成立，就等于他们都承认如下奇特说法也是正确的：“在球面光波里，r系原点o处观测者和R系原点O处观测者都必须坚持自己在球面光波的球心，同时坚持与自己不在一处的对方也在球面光波的球心，这是方程（3）（4）同时成立，方程（5）也成立的前提。也是r系原点o处观测者和R系原点O处观测者都可以根据方程（5）推导出洛仑兹变换等数学方程式，并继续使用洛仑兹变换等数学方程式的前提。如果r系原点o处观测者和R系原点O处观测者不承认‘自己在球心、对方也在球心’，他们只承认‘自己在球心、对方不在球心’，那么方程（3）（4）就不能同时成立，方程（5）也不能成立，这样他俩就不能根据方程（5）推导出洛仑兹变换等数学方程式，也不能继续使用洛仑兹变换等数学方程式了。”这种奇葩说法在人类历史上几乎是绝无仅有。
把光速不变第三假设与球定义相比较，可以说，在一个以光速C膨胀的球面光波里，爱因斯坦根据光速不变第三假设，让球面光波里不在一处的两个观测者都坚持自己在球心，对方也在球心，这就是明明白白地制造“双心怪球”，推翻球定义。所以，光速不变第三假设制造“双心怪球”，推翻了球定义。
实际上，爱因斯坦根据光速不变假设给出数学方程（3）（4）（5）式，制造出“双心怪球”之后，爱因斯坦所说的“球面光波”，已经就是推翻球定义“双心怪球”了，跟人们通常所说的符合球定义的“单心球”已经完全不是一回事了。在这种情况下，产生有关的质疑和争论，就是难以避免的事情了。
2.5光速不变假设与有关实验的关系
把光速不变假设的数学方程（3）（4）（5）及其物理解释，与本文前面测量光速值的具体讨论和结果相比较，可以说：
在点光源一直位于r系原点o的情况下，爱因斯坦根据光速不变第一假设，在r系说C速膨胀的球面光波是以r系原点o为球心、以r=Ct为半径的动态球面光波，这符合球定义，也符合现有的测量速度值的技术方法和相关经验，也能获得足够的实验支持。这也就是说，爱因斯坦光速不变第一假设和方程（3），能得到足够的实验支持。
但是，在点光源一直位于r系原点o，不在R系原点O的情况下，爱因斯坦根据光速不变第二假设，在R系说C速膨胀的球面光波还是以R系原点O为球心、以R=CT为半径的动态球面光波，这等于说唯一的球面光波在r系原点o有一个球心，在R系原点O还有第二个球心，唯一的球面光波在r系有一个半径r=Ct，在R系还有第二个半径R=CT，这就是制造出“双心、双半径怪球”，推翻球定义了。而且，上述说法也不符合现有的测量速度值的技术方法和相关经验，也缺乏足够的实验支持。这也就是说，爱因斯坦光速不变第二假设和方程（4），缺乏足够的实验支持。
根据以上所述内容，可以说：爱因斯坦光速不变第三假设和方程（5），它等号左边的内容，作为在r系描述球面光波运动的数学方程，符合球定义，而且能获得足够的实验支持；光速不变第三假设和方程（5），它等号右边的内容，作为在R系描述球面光波运动的数学方程，它制造“双心、双半径怪球”，推翻了球定义，缺乏足够的实验支持。
综上所述，可以说，爱因斯坦的光速不变第一假设和方程（3），符合球定义，能获得足够的实验支持；光速不变第二假设和方程（4），制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够实验支持；光速不变第三假设和方程（5），它等号左边的“方程（3）”符合球定义，能获得足够的实验支持，它等号右边的“方程（4）”制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够的实验支持。所以，爱因斯坦光速不变假设的三个数学方程及其解释，一个半符合球定义，能获得足够的实验支援，另一个半制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够实验支持。所以，爱因斯坦光速不变假设就是半对半错的混合物。
2.6研究超光速问题的创新方法
可以说，爱因斯坦的光速不变第二假设和方程（4），它的主要作用之一，就是人为地消除了超过光速C的速度值。正是据此，爱因斯坦断言光速C是宇宙中的最大速度值，宇宙中不存在超过光速C的速度值。
可以说，由于爱因斯坦光速不变假设是半对半错的混合物，其中的方程（4）及其解释存在制造“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够实验支持等困难，所以，爱因斯坦等人根据光速不变假设和方程（4）作出的断言：光运动的速度值在各种情况下都是常数C，光速C是宇宙中的最大速度，宇宙中不存在“天然”的超光速现象，人们也无法使用实验设备人工“制造”出超光速事件，这些断言仍然都是假设，是对实际情况的假设想像，而不是写真图像，这样的假设想像完全不应该成为研究超光速问题的认识障碍。
在以往，人们在实验中不断地发现一些貌似速度值超过光速值C=299792458米/秒的实验现象，对此，相对论拥护者根据光速不变假设和方程（4），坚持认为，在实验中发现的疑似超光速，一定是实验存在错误所致，例如实验操作存在失误，实验资料存在错误，处理实验资料有误等，所以，在实验中根本不存在超光速现象。
可以说，在今后研究超光速问题时，使用综合实践法这种创新的认识方法，突破光速不变假设制造的人为认识障碍，把涉及超光速问题的一些重要现象、实验、观点、理论都综合起来，把以往的疑似超光速实验也综合起来，然后积极地进行创新的认识实践，积极地探索研究更多的超光速实验，这样的创新研究具有重要意义，值得积极进行。使用上述创新的研究方法，人们就有可能一方面实现认识突破，通过有关实验发现“天然”的超光速现象，另一方面实现技术突破，使用技术手段制造出“人造”超光速事件。
三、研究结论
根据现有的测量速度值的技术方法和相关经验，可以说，任何物体相对参照物的速度值，都应该使用时钟和量尺通过测量获得，测出来多少就是多少。
对于光相对参照物的速度值，也应该使用时钟和量尺测量获得，测出来多少就是多少。在两种特殊情况下，一是在计量学中约定长度值基准时，二是在电磁学中约定真空中的介电常数和磁导率时，可以分别约定两种特殊情况下的光速值是常量C=299792458米/秒。但是，由此并不能无条件地推定在任意情况下光速值都是常量C，光速值无须使用时钟和量尺测量获得了，可以随意假设、信口咬定了。
依托具体案例，爱因斯坦的光速不变假设可以落实为三种具体说法和三个数学方程，或者落实为三个数学方程和三种解释。
光速不变假设的三个数学方程和三种解释，其中的一个半符合球定义，能获得足够的实验支援，另一个半制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够的实验支持，因此，光速不变假设就是半对半错的混合物。这就是围绕光速不变假设产生100多年争论的重要根源之一。
综合实践法这种创新的研究方法，是研究超光速问题的最重要、最有效方法之一。
应该指出，在狭义相对论中，由于光速不变假设的数学方程（3）（4）（5）式，既是推导洛仑兹变换等数学方程式的依据，也是狭义相对论时空观的基础，同时也是狭义相对论的基础，所以，由逻辑规律所决定，方程（4）（5）式制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够的实验支持，这样的矛盾和困难都会不可避免地扩散到狭义相对论的很多具体结论中。所以，洛仑兹变换等数学方程式，狭义相对论时空观，乃至狭义相对论的很多具体结论，都会像光速不变假设那样，既有正确的内容，也有错误的内容，是半对半错的混合物。可以说，这就是围绕狭义相对论产生100多年争论的重要根源之一。
可以说，在100多年的狭义相对论争论中，对于制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏实验支援的那部分内容遭到的质疑和批评，爱因斯坦等相对论专家经常使用符合球定义，能得到实验支援的另一部分内容作为证据，为之辩解。因此就导致有关的争论一直绵延不绝，一直难以根除。
应该指出，在1905年爱因斯坦提出光速不变假设，建立狭义相对论之前，“洛仑兹变换”早已经诞生和存在，爱因斯坦不过是根据光速不变假设重新推导出了类似于“洛仑兹变换”的数学方程式而已。实际上，直接使用原有的“洛仑兹变换”去改造原有的力学公式、电磁学公式，同样可以得出狭义相对论的很多具体结论。这也就是说，在今天，直接使用原有的“洛仑兹变换”去改造原有的力学公式、电磁学公式，获得狭义相对论的有价值内容，同时抛弃制造出“双心怪球”，推翻球定义，缺乏足够实验支援的那部分狭义相对论内容，人们就可以推动狭义相对论走向发展完善，解决100多年争论。
作者简介
齐新，《管理大脑思想》《智胜爱因斯坦》图书的作者，智慧大脑系列文化产品开发专案负责人，1964年2月出生；1986年毕业于内蒙古师范大学物理系，此后在赤峰学院物理系任教多年；2002年至2014年先后在《北方经济报》和《内蒙古日报》担任记者、编辑、部门主任等工作；2011年成立呼和浩特新动力文化传媒有限责任公司。
齐新是管理大脑思想首倡者，大脑思想图、大脑小精灵和管理大脑思想记录表发明人；立足现代科学和中华优秀传统文化等，对物质、时间、空间、生命、大脑、思想等问题进行了长期的跨学科研究；宣导人们立足现代科学，学习应用传统文化管理智慧；进行管理大脑思想，重用好思想，禁止坏思想；对身体上的言行、情绪、习惯、成败进行控制，实现增好减坏；致力于研究推广中华优秀传统文化智慧人物的大脑智慧，研究和推广科学先进的大脑学习、记忆、思考方法，创新、觉悟、管理智慧等。
齐新在立足现代科学，学习应用中华优秀传统文化，进行跨学科、跨文化探索和研究方面进行了长期的积极实践。1998年，经中国科协原副主席、航太工业总公司总工程师庄逢甘院士推荐，齐新在《宇航学报》1998年第2期发表科学论文“论GPS与相对论时空观”。2009年，经全国政协原副主席、国家科委原主任宋健院士推荐，齐新在《前沿科学》2009年第2期发表科学论文《狭义相对论被争论100多年的主要原因》。2006年6月，齐新在内蒙古教育出版社出版科普书《智胜爱因斯坦》。 2017年7月，在光明日报出版社出版《管理大脑思想》图书。
阅读: 13210
| 
