相對論悖論（下）

2018年06月13日   維加斯新聞報
劉文旺

       1、相對論中的邏輯矛盾

       在切倫科夫輻射中，光子相對於運動電子的運動速度就不是不變的，在這一過程中荷電粒子運動速度大於光子在介質中的運動速度。這時光速不變原理就明顯不再成立了——為什麼光子沒有相對於粒子仍以光速向前運動，而是在粒子的後面尾隨粒子運動，而且差距越來越大。由於電磁理論不但適用於真空，而且在任意介質中都是適用的——這是理論與實驗事實。而且，光速可以從麥克斯韋方程組中推導出來。因此，在介質中有粒子的超光速運動，則在真空中也應有超光速運動。從這一點看，愛因斯坦的相對論不容超光速運動的存在，說明相對論是有內在矛盾的，在邏輯上是講不通的。

       這裡有一個問題就是，在相對論中兩慣性系中的運動速度是相對的，即S系相對於S'系的運動速度等於S'系相對於S系的運動速度，而這一關係式卻不適用於光子與我們之間的相對運動，按相對論光子相對於我們的運動速度始終為C，但為什麼我們相對於光子的運動速度不能是C，而這一點在狹義相對論中是絕對不允許的。若然則在光子看來現有的世界應是沒有大小，質量無窮大的奇怪世界。

       相對論是無法解釋這一現象的！

       2、黑洞與引力場

       還有，要想從黑洞中逃逸出來，運動速度必須大於光速，這是黑洞定義決定的。但這是一個糊塗概念：一方面，在不同強度的引力場中有不同的光速，引力場強度越強，光速越大。需要逃逸的速度越大。因此，定義黑洞的光速不是一個確定的數值；另一方面，實驗已經證明，產生引力場的引力子的運動速度等於光速，這就產生一個問題，黑洞不允許以光速運動的光子逃離黑洞，那麼產生萬有引力的引力子是怎麼出來產生引力的？黑洞對外沒有引力相互作用嗎？

       3、升降機與電磁過程

       現在實驗和理論都沒有證明，在局部慣性系中一定觀測不到靜止電荷的輻射。實際上，運動電荷產生感應電磁場，與運動的方向及運動的起因無關，具有絕對性。因此在愛因斯坦的升降機中靜止的電荷一定會有感應場產生，但不會有電磁輻射---光子的產生。

       愛因斯坦也是糊塗，物理規律暗自所有的參照系中都成立，為什麼在升降機中的電荷不產生感應磁場？廣義相對性原理本身不就是在任意參考系中物理規律都是適用的嗎？

       當然只有在升降機停下來時會產生電磁輻射現象。

       4、畢達哥拉斯學派的煩惱

       還有，相對論時空的變化與幾何學有矛盾。我們看如下的簡單分析。

       我們都學過幾何，在坐標系中圓的方程是X2+Y2=r2，而橢圓方程是X2/a2+Y2/b2=1。這樣，在這一坐標系中的老師給學生講圓與橢圓的方程時，在一旁的任一個相對於這坐標系運動的觀測者來說，由於沿運動方向的坐標的收縮，從而造成圓會變成橢圓，而橢圓可能會變成圓，從而會認為，老師講的課有問題，但在實際的過程中圓中各定理仍在起作用，並且成功地解決著不同的實際問題。

       5、關於粒子的“慣性質量”的變化

       現有的驗證愛因斯坦相對論的實驗，是以荷電粒子的高速運動請況下進行的，而沒有以中性粒子的運動方式進行。在我隨後的書籍中會闡述，產生牛頓意義下的慣性的中性粒子、物體的力場——經典意義下的萬有引力的力場，與電荷的庫侖力場是有區別的，因此，中性粒子的“慣性質量”的變化，不應滿足相對論的質速關係m'=m/(1-β2)1/2，因此也就不滿足由這一質速關係推導出的質能方程：E =mC2。我們可以讓荷電粒子擁有任意的速度撞擊中性粒子，由動量守恆推算中性粒子的質量的變化是否滿足相對論的質速關係。從而否定愛因斯坦的相對論。

       實驗：測量不同運動速度下的中子的質量的變化，看其是否滿足m'=m/(1-β2)1/2、E=mC2。結果應該是否定的！ ！ ！

       其實，愛因斯坦本人也認為，質速關係描述的不是質量的變化，可能是動量的變化。

       6、超光速困惑

       英國《新科學家》周刊2003年10月18日題：超越光速。記載了王利軍和其在新澤西州普林斯頓的NEC研究所的同事，測出激光脈沖在充滿銫氣體的容器中的運動速度似乎已達到令人吃驚的1000億m/s。伯克利加州大學的雷蒙德•喬作了一個實驗，當脈衝光子隧穿一個由極薄的鈦白和石英製成的濾器時，它的運動速度能超過光速。他用隧穿光子追趕在真空狀態發出的一個光脈衝，結果隧穿光子首先到達接收器。喬說，這反映出穿過濾器的光子的運動速度，似乎已達到真空中光速的1.7倍。克隆大學的岡特•尼姆茨用微波將莫扎特的第40交響樂編碼，就像用無線電發射機以無線電波放送通俗歌曲一樣，通常的無線電波以光的速度傳播。但他發現被編碼的微波的速度是真空中的光速的4.7倍。

       中國科技大學潘建偉教授主持的量子隱形傳態研究項目組2013年測出，量子糾纏的傳輸速度至少比光速高4個數量級。

       在多光子體系，由於誘導發光與光子間的量子糾纏現象的存在，使得信息的傳遞可能產生超光速現象。如下面的事實：

       1992年研究發現光子、微波、光脈沖和電脈衝的傳輸速度可以超光速。一個著名的實驗是在1993年發表的：美國Berkeley加州大學的AMSteinberg,Kwait和R.Chiao測量了光子穿過厚1.1μm的勢壘時的時延，並在一種稱為“雙光子賽跑”的實驗安排中，證明光子的隧穿速度為(1.7±0.2)c。

       我們知道，電磁波是變化的電磁場在空間的傳播。在對自由空間中的波、無線電波脈衝、微波脈衝、光脈衝的傳輸速度的實驗研究中，德國科隆大學的G.Nimtz等用微波脈衝通過截止波導，獲得了4.7c（1992年）和4.34 c（1997年）的實驗數據。           A.Ranfagni等在1996年獲得了自由空間的波速為2c。 2000年，D.Mugnai等用改進的喇叭天線法的實驗結果是1.053c。在無線電波頻率上的脈衝傳輸也獲得了超光速——2002年A.Hach和L.Poirier用模擬光子晶體的同軸結構獲得了群速vg=(2~3.5)c。用類似方法，J.N.Munday和W.M.Robertson獲得vg=4c（2002年）；黃志洵和逯貴禎獲得vg=(1.5~2.4)c（2003年）。

       不久前有報導說，2000年N.Gisin等在瑞士的實驗測量得到量子糾纏態（QES）的作用速度為(104~107)c。這是重要的情況，表示這個作用速度是以超光速的形式進行的，這個實驗證明了量子信息的產地速度可以以遠大於光速的速度傳遞。

       新浪科技訊北京時間11月17日消息，據國外媒體報導，最近開展的一項實驗顯示，“幽靈般的超距作用”的確存在：在近期發表在期刊《Physical Review Letters》上的一篇論文中，研究人員給出了迄今為止最可靠的證據，證明超光速的量子糾纏現象的存在。美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員們製造了數對兩兩相同的光子，並將它們分別送往不同的地方進行觀測得到這一結果。

       NIST的克里斯特•沙爾姆說他們的實驗結果和量子力學方面的預測一致，都證明了互相纏結的粒子間的確存在著幽靈般的超距作用。同時，由維也納大學提交了另一篇論文——他們使用了類似的高效率單光子探測器，也得到了相同的實驗結果。其實，在一個月之前，荷蘭的科學家就得出了這樣的結果，但是，NIST的研究人員認為，自己的研究結果比此前由荷蘭代爾夫特理工大學發表的研究結果更具說服力。

       其實，沒有視覺的動物——蝙蝠等，它們可不可以用超聲波等建立相對論？相對論最突出的觀點就是我們面臨的時間和空間是相對的，那麼這個相對的時間和空間，為什麼一定要按光速來描述這一時空的變化？

       7、質速關係與庫侖相互作用

       如上圖所示，改變極板間電場強度，使處於其中的荷電小球處於靜止狀態，即滿足：Eq=mg，然後讓該荷電小球極其電磁場環境不發生變化，讓一個觀測者相對於這一電荷以能使小球的質量發生明顯變化的速度沿垂直於重力場的方向運動，按相對論，這時他應該認為粒子有下降運動，因為按相對論，運動粒子慣性質量增加後，由於慣性質量等於引力質量，因此這時小球的重量會增加為原來的1/（1-β2）1/2倍，而電荷又是一個運動不變量，因此這時會出現Eq<mg，因此，應出現小球向下運動的現象。這就會與我們的見到的小球仍然處於靜止狀態相矛盾，怎麼解釋這一矛盾？

       而當這個觀測者沿重力場的方向運動時，會發現兩個金屬板之間的距離變短滿足d'=d（1-β2）1/2，在實驗電源電壓U不變的情況下（可由電壓表的讀數表示這一現象的存在）電荷中的電場強度會增加，由E=U/d可知，這時電荷面臨的電場的強度是：E'=U/d'=U/d（ 1-β2）1/2=E/（1-β2）1/2，這時電荷受到的作用力是F'= E'q=Eq/（1-β2）1/2，而由於運動的質量的增加粒子的重力也同步變大為：G'= m'g= mg/（1-β2）1/2

       因此，仍有F‘=G‘，也就是說，處於上述實驗器材中的小球仍處於平衡狀態。

       當這一觀測者沿與重力場的方向有一個夾角時，會發現，在同樣的運動速度下，夾角不同會產生不同的結果。於是，物理現象會隨這一夾角有關。

       這個觀測者怎樣解釋這些矛盾的現象？

       8、勢能最小原理與天體的形狀

       物理學告訴我們，一個在自身引力作用下形成的天體，在相互作用勢能最小的原則下其形狀呈球形。這也是我們天文觀側的事實——宇宙中的天體基本上是球形的。但是任一個以高速運動的觀測者會發現，天體的尺度會在運動的方向上收縮，這樣，所有的天體都是橢球形。這樣的觀測結果應該怎樣解釋？

       勢能最小狀態是橢球體？ ！

       9、相對論與生物學

       我們知道，在北方寒冷的冬季來臨時，一些動物是要冬眠的。這時其呼吸、心跳、體溫都會發生變化。呼吸一般在每5分鐘一次不等，體溫迅速下降接近冰點。有的體溫可降低冰點以下，如一種青蛙（樹蛙）在寒冷的冬季來臨時，其血液會結冰，心臟中的血液也會結冰，但仍能在春暖花開的春天到來時，恢復生存狀態。當一個相對於我們運動的觀測者看來，由於時間的變慢，發現我們的心跳、呼吸隨著其運動速度的增加而逐漸減緩，可能達到了冬眠的條件，如我們的呼吸變得每5分鐘一次等，但令人奇怪的是假設我們這時有一個體溫計放在我們的腋下，運動者會發現，無論其怎樣運動，我們的體溫都不會降低，反而會因為多普勒效應，而發生增加，甚至在我們的呼吸、心跳接近停止時也是一樣，是什麼造成了體溫的增加？

       10、狹義相對論與廣義相對論也存在矛盾。

       我們經常說愛因斯坦的狹義相對論適用於慣性系中，可我們地球不是一個慣性系。地球即有引力場也處於高速的自轉、公轉之中，但驗證愛因斯坦的相對論卻完全在這一事實環境下進行的。且得到了極高的精度意義下的證明。這應該是不科學的，希望這些實驗物理學家具有科學的精神。下面我們假設地球環境可以驗證相對論，看會得到什麼結果。

       如上圖所示，在地球的表面上有一輛小車，車內的觀測者正在做自由落體實驗。實驗小球得高度是h，當小車靜止時自由落下的時間是t0，假設重力加速度是g0則有，h=g0t02 /2；而當小車以v的速度開始勻速運動後，由狹義相對論可知，一方面，由於高度與運動的方向垂直，因此，不存在大小的變化；另一方面，由於運動的存在會造成時間減小，即t 0˂ t，同樣我們得到h=gt2 /2，h是不變的則有，g0t02 /2= gt2 /2，由於t0=t[1-（v/c）²]1/2，因此有：g0t2[1-（v/c）²] /2= g t2/2

       因此我們得到一個奇怪的結果：g=g0[1-（v/c）²]

       也就是說，在運動的小車內的重力加速變小了，可以設想一下，小車的運動速度越大，其中的重力加速度越小，當小車的運動速度接近光速時，重力加速度接近零。這時小車內實驗者怎麼認識地球的重力加速度數值？

       重力消失了嗎？

       更加奇怪的是，由相對論可知，當小車運動起來後質量會增加，當其質量增加到一定的數值後，會大於地球的質量，地球在它的引力作用下運動。因此，則其中的重力加速度會增加而不是減小。面對這個矛盾，愛因斯坦應該怎樣給出解釋？

       11、時間與空間

       與牛頓的時空觀不同，在狹義相對論中，愛因斯坦認為，時間與空間不是一個不變的數值，是一個與運動有關的變量。但是，在廣義相對論中，又認為質量之間的相互作用不是由於引力作用的結果，而是質量造成了空間的彎曲，環境中的物體的運動是在這一彎曲的空間中運動造成的。並藉此解釋了光線的引力彎曲、水星的進動等。這就產生一個問題。

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