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相对论悖论（下）

2018/06/13   维加斯新闻报
刘文旺

       1、相对论中的逻辑矛盾

       在切伦科夫辐射中，光子相对于运动电子的运动速度就不是不变的，在这一过程中荷电粒子运动速度大于光子在介质中的运动速度。这时光速不变原理就明显不再成立了——为什么光子没有相对于粒子仍以光速向前运动，而是在粒子的后面尾随粒子运动，而且差距越来越大。由于电磁理论不但适用于真空，而且在任意介质中都是适用的——这是理论与实验事实。而且，光速可以从麦克斯韦方程组中推导出来。因此，在介质中有粒子的超光速运动，则在真空中也应有超光速运动。从这一点看，爱因斯坦的相对论不容超光速运动的存在，说明相对论是有内在矛盾的，在逻辑上是讲不通的。

       这里有一个问题就是，在相对论中两惯性系中的运动速度是相对的，即S系相对于S'系的运动速度等于S'系相对于S系的运动速度，而这一关系式却不适用于光子与我们之间的相对运动，按相对论光子相对于我们的运动速度始终为C，但为什么我们相对于光子的运动速度不能是C，而这一点在狭义相对论中是绝对不允许的。若然则在光子看来现有的世界应是没有大小，质量无穷大的奇怪世界。

       相对论是无法解释这一现象的！

       2、黑洞与引力场

       还有，要想从黑洞中逃逸出来，运动速度必须大于光速，这是黑洞定义决定的。但这是一个糊涂概念：一方面，在不同强度的引力场中有不同的光速，引力场强度越强，光速越大。需要逃逸的速度越大。因此，定义黑洞的光速不是一个确定的数值；另一方面，实验已经证明，产生引力场的引力子的运动速度等于光速，这就产生一个问题，黑洞不允许以光速运动的光子逃离黑洞，那么产生万有引力的引力子是怎么出来产生引力的？黑洞对外没有引力相互作用吗？

       3、升降机与电磁过程

       现在实验和理论都没有证明，在局部惯性系中一定观测不到静止电荷的辐射。实际上，运动电荷产生感应电磁场，与运动的方向及运动的起因无关，具有绝对性。因此在爱因斯坦的升降机中静止的电荷一定会有感应场产生，但不会有电磁辐射---光子的产生。

       爱因斯坦也是糊涂，物理规律暗自所有的参照系中都成立，为什么在升降机中的电荷不产生感应磁场？广义相对性原理本身不就是在任意参考系中物理规律都是适用的吗？

       当然只有在升降机停下来时会产生电磁辐射现象。

       4、毕达哥拉斯学派的烦恼

       还有，相对论时空的变化与几何学有矛盾。我们看如下的简单分析。

       我们都学过几何，在坐标系中圆的方程是X2+Y2=r2，而椭圆方程是X2/a2+Y2/b2=1。这样，在这一坐标系中的老师给学生讲圆与椭圆的方程时，在一旁的任一个相对于这坐标系运动的观测者来说，由于沿运动方向的坐标的收缩，从而造成圆会变成椭圆，而椭圆可能会变成圆，从而会认为，老师讲的课有问题，但在实际的过程中圆中各定理仍在起作用，并且成功地解决著不同的实际问题。

       5、关于粒子的“惯性质量”的变化

       现有的验证爱因斯坦相对论的实验，是以荷电粒子的高速运动请况下进行的，而没有以中性粒子的运动方式进行。在我随后的书籍中会阐述，产生牛顿意义下的惯性的中性粒子、物体的力场——经典意义下的万有引力的力场，与电荷的库仑力场是有区别的，因此，中性粒子的“惯性质量”的变化，不应满足相对论的质速关系m'=m/(1-β2)1/2，因此也就不满足由这一质速关系推导出的质能方程：E =mC2。我们可以让荷电粒子拥有任意的速度撞击中性粒子，由动量守恒推算中性粒子的质量的变化是否满足相对论的质速关系。从而否定爱因斯坦的相对论。

       实验：测量不同运动速度下的中子的质量的变化，看其是否满足m'=m/(1-β2)1/2、E=mC2。结果应该是否定的！ ！ ！

       其实，爱因斯坦本人也认为，质速关系描述的不是质量的变化，可能是动量的变化。

       6、超光速困惑

       英国《新科学家》周刊2003年10月18日题：超越光速。记载了王利军和其在新泽西州普林斯顿的NEC研究所的同事，测出激光脉冲在充满铯气体的容器中的运动速度似乎已达到令人吃惊的1000亿m/s。伯克利加州大学的雷蒙德•乔作了一个实验，当脉冲光子隧穿一个由极薄的钛白和石英制成的滤器时，它的运动速度能超过光速。他用隧穿光子追赶在真空状态发出的一个光脉冲，结果隧穿光子首先到达接收器。乔说，这反映出穿过滤器的光子的运动速度，似乎已达到真空中光速的1.7倍。克隆大学的冈特•尼姆茨用微波将莫扎特的第40交响乐编码，就像用无线电发射机以无线电波放送通俗歌曲一样，通常的无线电波以光的速度传播。但他发现被编码的微波的速度是真空中的光速的4.7倍。

       中国科技大学潘建伟教授主持的量子隐形传态研究项目组2013年测出，量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。

       在多光子体系，由于诱导发光与光子间的量子纠缠现象的存在，使得信息的传递可能产生超光速现象。如下面的事实：

       1992年研究发现光子、微波、光脉冲和电脉冲的传输速度可以超光速。一个著名的实验是在1993年发表的：美国Berkeley加州大学的AMSteinberg,Kwait和R.Chiao测量了光子穿过厚1.1μm的势垒时的时延，并在一种称为“双光子赛跑”的实验安排中，证明光子的隧穿速度为(1.7±0.2)c。

       我们知道，电磁波是变化的电磁场在空间的传播。在对自由空间中的波、无线电波脉冲、微波脉冲、光脉冲的传输速度的实验研究中，德国科隆大学的G.Nimtz等用微波脉冲通过截止波导，获得了4.7c（1992年）和4.34 c（1997年）的实验数据。           A.Ranfagni等在1996年获得了自由空间的波速为2c。 2000年，D.Mugnai等用改进的喇叭天线法的实验结果是1.053c。在无线电波频率上的脉冲传输也获得了超光速——2002年A.Hach和L.Poirier用模拟光子晶体的同轴结构获得了群速vg=(2~3.5)c。用类似方法，J.N.Munday和W.M.Robertson获得vg=4c（2002年）；黄志洵和逯贵祯获得vg=(1.5~2.4)c（2003年）。

       不久前有报导说，2000年N.Gisin等在瑞士的实验测量得到量子纠缠态（QES）的作用速度为(104~107)c。这是重要的情况，表示这个作用速度是以超光速的形式进行的，这个实验证明了量子信息的产地速度可以以远大于光速的速度传递。

       新浪科技讯北京时间11月17日消息，据国外媒体报导，最近开展的一项实验显示，“幽灵般的超距作用”的确存在：在近期发表在期刊《Physical Review Letters》上的一篇论文中，研究人员给出了迄今为止最可靠的证据，证明超光速的量子纠缠现象的存在。美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员们制造了数对两两相同的光子，并将它们分别送往不同的地方进行观测得到这一结果。

       NIST的克里斯特•沙尔姆说他们的实验结果和量子力学方面的预测一致，都证明了互相缠结的粒子间的确存在着幽灵般的超距作用。同时，由维也纳大学提交了另一篇论文——他们使用了类似的高效率单光子探测器，也得到了相同的实验结果。其实，在一个月之前，荷兰的科学家就得出了这样的结果，但是，NIST的研究人员认为，自己的研究结果比此前由荷兰代尔夫特理工大学发表的研究结果更具说服力。

       其实，没有视觉的动物——蝙蝠等，它们可不可以用超声波等建立相对论？相对论最突出的观点就是我们面临的时间和空间是相对的，那么这个相对的时间和空间，为什么一定要按光速来描述这一时空的变化？

       7、质速关系与库仑相互作用

       如上图所示，改变极板间电场强度，使处于其中的荷电小球处于静止状态，即满足：Eq=mg，然后让该荷电小球极其电磁场环境不发生变化，让一个观测者相对于这一电荷以能使小球的质量发生明显变化的速度沿垂直于重力场的方向运动，按相对论，这时他应该认为粒子有下降运动，因为按相对论，运动粒子惯性质量增加后，由于惯性质量等于引力质量，因此这时小球的重量会增加为原来的1/（1-β2）1/2倍，而电荷又是一个运动不变量，因此这时会出现Eq<mg，因此，应出现小球向下运动的现象。这就会与我们的见到的小球仍然处于静止状态相矛盾，怎么解释这一矛盾？

       而当这个观测者沿重力场的方向运动时，会发现两个金属板之间的距离变短满足d'=d（1-β2）1/2，在实验电源电压U不变的情况下（可由电压表的读数表示这一现象的存在）电荷中的电场强度会增加，由E=U/d可知，这时电荷面临的电场的强度是：E'=U/d'=U/d（ 1-β2）1/2=E/（1-β2）1/2，这时电荷受到的作用力是F'= E'q=Eq/（1-β2）1/2，而由于运动的质量的增加粒子的重力也同步变大为：G'= m'g= mg/（1-β2）1/2

       因此，仍有F‘=G‘，也就是说，处于上述实验器材中的小球仍处于平衡状态。

       当这一观测者沿与重力场的方向有一个夹角时，会发现，在同样的运动速度下，夹角不同会产生不同的结果。于是，物理现象会随这一夹角有关。

       这个观测者怎样解释这些矛盾的现象？

       8、势能最小原理与天体的形状

       物理学告诉我们，一个在自身引力作用下形成的天体，在相互作用势能最小的原则下其形状呈球形。这也是我们天文观侧的事实——宇宙中的天体基本上是球形的。但是任一个以高速运动的观测者会发现，天体的尺度会在运动的方向上收缩，这样，所有的天体都是椭球形。这样的观测结果应该怎样解释？

       势能最小状态是椭球体？ ！

       9、相对论与生物学

       我们知道，在北方寒冷的冬季来临时，一些动物是要冬眠的。这时其呼吸、心跳、体温都会发生变化。呼吸一般在每5分钟一次不等，体温迅速下降接近冰点。有的体温可降低冰点以下，如一种青蛙（树蛙）在寒冷的冬季来临时，其血液会结冰，心脏中的血液也会结冰，但仍能在春暖花开的春天到来时，恢复生存状态。当一个相对于我们运动的观测者看来，由于时间的变慢，发现我们的心跳、呼吸随着其运动速度的增加而逐渐减缓，可能达到了冬眠的条件，如我们的呼吸变得每5分钟一次等，但令人奇怪的是假设我们这时有一个体温计放在我们的腋下，运动者会发现，无论其怎样运动，我们的体温都不会降低，反而会因为多普勒效应，而发生增加，甚至在我们的呼吸、心跳接近停止时也是一样，是什么造成了体温的增加？

       10、狭义相对论与广义相对论也存在矛盾。

       我们经常说爱因斯坦的狭义相对论适用于惯性系中，可我们地球不是一个惯性系。地球即有引力场也处于高速的自转、公转之中，但验证爱因斯坦的相对论却完全在这一事实环境下进行的。且得到了极高的精度意义下的证明。这应该是不科学的，希望这些实验物理学家具有科学的精神。下面我们假设地球环境可以验证相对论，看会得到什么结果。

       如上图所示，在地球的表面上有一辆小车，车内的观测者正在做自由落体实验。实验小球得高度是h，当小车静止时自由落下的时间是t0，假设重力加速度是g0则有，h=g0t02 /2；而当小车以v的速度开始匀速运动后，由狭义相对论可知，一方面，由于高度与运动的方向垂直，因此，不存在大小的变化；另一方面，由于运动的存在会造成时间减小，即t 0˂ t，同样我们得到h=gt2 /2，h是不变的则有，g0t02 /2= gt2 /2，由于t0=t[1-（v/c）²]1/2，因此有：g0t2[1-（v/c）²] /2= g t2/2

       因此我们得到一个奇怪的结果：g=g0[1-（v/c）²]

       也就是说，在运动的小车内的重力加速变小了，可以设想一下，小车的运动速度越大，其中的重力加速度越小，当小车的运动速度接近光速时，重力加速度接近零。这时小车内实验者怎么认识地球的重力加速度数值？

       重力消失了吗？

       更加奇怪的是，由相对论可知，当小车运动起来后质量会增加，当其质量增加到一定的数值后，会大于地球的质量，地球在它的引力作用下运动。因此，则其中的重力加速度会增加而不是减小。面对这个矛盾，爱因斯坦应该怎样给出解释？

       11、时间与空间

       与牛顿的时空观不同，在狭义相对论中，爱因斯坦认为，时间与空间不是一个不变的数值，是一个与运动有关的变量。但是，在广义相对论中，又认为质量之间的相互作用不是由于引力作用的结果，而是质量造成了空间的弯曲，环境中的物体的运动是在这一弯曲的空间中运动造成的。并借此解释了光线的引力弯曲、水星的进动等。这就产生一个问题。