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相對論悖論（上）

2018/06/13   維加斯新聞報
劉文旺

      從前幾遍論文看，相對論從數學上是錯誤的，實驗上是錯誤的，下面我們再從邏輯上分析一下相對論的悖論。

      一、相對論與傳統力學的矛盾

      1、鐘慢尺縮問題。在狹義相對論中，假設S‘系相對於S系沿X軸方向運動，由於光運動速度的有限性，出現了同時性的相對性。而不是在S‘系和S系之間本身就存在根深蒂固的同時性的相對性。我們分析如下：

      沒有理由要求兩個坐標系一定要沿著重疊的X軸方向有相對運動。

      我們假設S‘系和S系平行等速度運動，在S‘系中前後各有一盞燈。這時，一方面，處於地面上靜止的坐標系中的人會認為S‘系和S系中的時鐘按同樣大小的變化。同時性具有相對性；但是，對於S‘系和S系中的觀測者見不到對方時鐘的變化。這與處於同一參考系中完全一樣。當S'系中前後兩等同時發光時，S'系中在車廂中間的觀測者，與對面S系中的處於兩盞燈的垂直平分線上的觀察著也會同時見到燈的發光現象。如下圖所示。

       還有，這兩個參考係都會認為彼此處於靜止狀態，彼此間能觀察到鐘慢尺縮的變化嗎？有運動質量的變化嗎？把他們看成同一參考係與不同參考係有什麼區別嗎？在相對論中不是所有的參照係都是等價的嗎？

       另外，我們假想以兩個光子作為S、S系，則由於光子相對於任何一個參考系擁有不變的光速。這樣的參考系之間能進行信息的溝通嗎？能從S係發出一束光來測量S、S系中的時間、空間嗎？在這樣的參考系中物體的運動怎樣描述？其擁有的質量、能量怎樣計算。時空變換也滿足洛倫茲變換嗎？

       我們知道最簡單的兩種振動形式是彈簧振子振動和單擺的振動，前者的振動週期是：T1=2π(m/k)1/2 後者的振動週期是：T2=2π(L/g )1/2下面我們就藉此來分析一下，相對論的鐘慢尺縮現象。

       由相對論的理論可知，在運動的參考系內的時鐘將變慢，在相對論中經常被用來說明這一點的是，一個被黑洞吸引的物體，在視界處，它的消失將是很慢的，以至於我們總能無限期地見到他正在消失。儘管這時的消失者一瞬間就穿過了黑洞的視界，這是運動的時鐘變慢形成的。即隨著這一消失者向黑洞的運動速度越來越大，他向黑洞消失的動作越來越慢，以至於趨近於停止下來。我們再看一看上述的彈簧振子的振動。在地面上有一運動的參考系S/運動速度為v,其中有一個彈簧振子在振動，相對於其靜止的觀察者，測得的振動週期滿足T0=2π(m0/k)1/2，這時一個靜止在地面上的觀察者，也在觀察這一振動,則由相對論理論可知，在這個靜止的觀測者看來，按相對論應有T=T0/[1-(v2/c2)]1 /2,因此應有T>T0，但這裡有一個問題，由於電荷運動的不變性（實驗發現，運動的電荷其電荷量是不變的，這叫電荷的運動不變性），因此上式中的k值是不變的，由於物理規律在任一慣性系中都是成立的，因此這時地面上的觀測者可以由同樣的振動週期公式進行計算，則由於運動物體的質量發生同步、同樣的變化應有：

       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

       還有，對於單擺我們由T=2π(L/g)1/2得，由於單擺的長度的變化不但與觀察者的運動速度的大小有關，還與運動的方向有關，這樣我們假設在一個以速度v運動的慣性系中有一單擺，長為L,則按廣義相對論有，由於引力質量等於慣性質量。因此在地表附近萬有引力常數將增加即g值變大。則在運動的慣性系中有：單擺運動週期為T0=2π(L0/g)1/2，而在地面上相對於地面靜止的觀測者運動的觀測者則有T=T0/[1- (v2/c2)]1/2,這一變化只與慣性系的運動速度v的大小有關，而與運動者相對於單擺的擺長方向的夾角的大小無關。但單擺的擺長的變化卻與這一夾角的大小有關，當慣性系的運動方向與擺長的夾角等於零時，則在地面上的觀測者會發現單擺的擺長按相對論關係縮短即L=L0[1-(v2/c2)]1/2,帶入T=2π(L/g)1/2上式則有：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

       當慣性系的運動方向與擺長有夾角θ時通過計算可得：T//=T0（cosθ）1/2[1-(v2/c2)]-1/4≠T

       這樣當運動的慣性系的運動方向相對於擺長方向有不同的夾角時，地面上的觀測者會得到不同的單擺擺動週期。

       這怎麼解釋？ ！

       難怪愛因斯坦在1945年給中國學者周培源的信中說：“羅馬的時鐘使我心有餘悸。這是因為不同的時鐘有不同的計時原理，從而，按相對論就會產生不同的結果。

       時鐘的示數是變化的，由於傳遞信息的光子具有有限的運動速度，因此，在不同的運動慣性系中，觀測時間是有時間差問題的，因此得到的數值也是不同的。相應地，我們藉助於光子傳遞來的信息測量某物體的長度時，也會由測量時的同時性問題引來測量結果的不同。但我認為這應歸為測量時，由於光速的有限性而造成的誤差問題，而不能上升到本質性問題。

       2、從視覺上看，運動與靜止具有相對性，但是，從運動粒子、物體擁有的動能、動量、感應電磁場上看，靜止與運動是絕對的。這還體現在如下的事實中：在一個假象的小車上，有兩個質量不等的球，m1=10m2，質量小的小球以速度v運動，質量大的小球處於靜止狀態，體系擁有的動能為E2=m2v2/2、動量為p2=m2v；若以小質量球為參照物，大質量的球在以同樣的速度v運動，這時，體系擁有的動能為E1=m1v2/2、動量為p1= m1v，顯然，體系的動能、動量的數值並不相等：p1=10p2；E1=10E2。這與能量守恆，動量守恆相矛盾。而通過碰撞讓該體系擁有的動能釋放出來，則只有小質量的球釋放出能量，大質量的球並不是放出能量。

       在狹義相對論中，光相對於任何的觀測者擁有不變的速度C；而在光子看來我們也是以不變的光速運動嗎？在這裡狹義相對論中運動的相對性與任何粒子、物體的運動速度都不能達到光速的矛盾是不能解釋的。

       3、假設在地面上有一個小球，運動的動能為Ek=mv2/2，要通過一座山坡，該山坡的高度是h，該物體到達頂端時具有的勢能是Ep=mgh。這個小球的動能是勢能的一半即Ek=Ep/2，因此，地面上的實驗者會發現這個小球會在半山腰上停止運動並返回地表。但這時假想有一個觀測者，在垂直於地面的方向上高速運動，他會發現一方面，按相對論的質量變化公式及速度疊加原理，運動小球的質量增加（由於在動能與勢能公式中都有m可以抵消掉，因此可以不考慮質量的變化），速度增加，動能增加；另一方面，山坡的高度在減少，從而在勢能與動能的比較中，動能可以是大於勢能的任意可能的數值，因此，當這個觀測者以適當的速度運動時，會認為這個小球應該能越過山坡。但事實是他看到這個小球又回到了地面，這個矛盾怎樣解釋？

       4、我們知道，我們人耳能聽到的聲音的頻率在20——20000赫茲之間，低於20赫茲的叫次聲波，高於20000赫茲的叫超聲波。我們人類的眼睛能看到的光線的波長在4000——7000埃之間。現在，在地面上一個實驗室中正在測量人的耳朵的聽覺範圍和眼睛的視覺範圍。靜止時，結果正是上邊這一數值。但在一個背離我們運動的觀測者看來，由於發生了鐘慢現象，結果發現地面上的人能聽到聲音的頻率向低頻遷移了，能聽到次聲波了，眼睛也能看到紅外或遠紅外光了，這時他很驚喜，這是因為能聽到次聲波，則再發生地震也不怕了，因為地震時會發出次聲波，能聽到次聲波就可以提前預防地震災害了。眼睛可以看到遠紅外就不懼怕黑夜了，我們也可以像夜行動物那樣，晚上出來也能見到白天能看到的景象，那麼我們就連各種照明燈去掉，可以節約大量的能量；相反，當其改變運動方向，向我們運動來的時候，在他看來應該怎樣變化？由於多普勒效應具有方向性。因此，他應發現，地面上的人能聽到聲音的頻率向高頻遷移了，能聽到超聲波了，眼睛也能看到紫外或遠紫外光了。那麼，他到底看到了什麼？

       這是事實嗎，這個人以後晚上出來用不用照明用具哪？他能通過聽覺到次聲波而預測地震嗎？

       5、質速關係分析

       愛丁頓當年為了發展自己的恆星理論，而證明了愛因斯坦的引力彎曲，其實，愛因斯坦的理論根本就不能成為恆星產生與演化的理論依據。

      （1）我們假設天空中或宇宙中任意一個小的星雲，在外在的高速運動的觀測者看來都可以變為恆星甚至黑洞。這是因為，一方面其體積會因外在的觀測者的運動而減小V'=V(1-β²)1/2（對於球體這是一個近似的數值）同時其擁有的質量m'= m/(1-β²)1/2會增加，則其密度ρ=m'/V'= m/(1-β²)1/2/V(1-β²)1/2=（m/V）(1-β²)，那麼，只要觀測者喜歡，可以離開地球在太空中在任意的運動速度下觀側這塊星雲，從而得到其能滿足恆星、黑洞的產生條件。

       而從不是事實，怎麼解釋？

       還有，不同質量的恆星，會演化成白矮星、中子星、黑洞等不同的天體，但是，由於運動質量的可變性，這一質量的界限就不存在了，在不同運動者看來，同一天體可能有不同的演化結果。不同質量的天體，也可以有同樣的演化結果。而結果並不是這樣。尤其是一個質量很小的星雲——如只有兩個氫分子的星雲，在一個速度足夠大的觀測者看來，也會演化成各種可能的恆星——白矮星、中子星、黑洞。這顯然不是事實！

     （2）空間變化與天體運動

       如上圖所示，一個恆星質量是M用萬有引力約束住一個小行星。兩者間的相互互作用力滿足GMm/r2= mv2/r兩邊約去公共項得：GM/r= v2。這時假定有一個觀測者沿兩者連線的方向高速運動，根據相對論，這時，其觀測到的行星的運動速度幾乎不變（橫向相對論效應很小）而r'=r(1-β² )1/2、M'=M/(1-β²)1/2，帶入GM/r= v2，他會發現，等式的右邊沒有明顯的變化，而等式的左邊變為：GM' /r'=GM/(1-β²)1/2/ r(1-β²)1/2=（GM/r）/(1-β²)，顯然，等式不再成立，（GM/r） /(1-β²)>v2，但是令這位觀測者不解的是，行星仍在環繞恆星而運動？他怎樣處理這一問題。

       而且，當這個觀測行星運動的全過程會發現，行星旋轉的半徑在周期性地變化，最長為r最短為r(1-β²)1/2，行星在環繞恆星作震盪式飛行。但仍是一個穩定存在的動力學系統。這是違背力學基礎的。若其擁有電荷，它會產生電磁輻射嗎？我們見到這種輻射了嗎？若真是這樣，該天體會在不斷產生輻射中損失能量，從而逐漸停下來，這與觀測到的事實是不相容的。

       6、空間變化與相互作用

      （1）運動聚變反應：如下圖所示，假設存在兩個質子，彼此間的間距是r，在兩者之間放置一個測量力的彈簧秤（可能沒有這樣小的彈簧秤，我們假設存在以便分析）現有一個觀測者，相對於這一粒子體系的連線方向高速運動，這時他會發現，r會變小r'=r(1-β²)1/2，當它以足夠大的速度運動時會發現這個距離只有幾費米。這時這個觀測者會認為，這是核力的作用範圍，彈簧秤應呈現極大的相互引力，因此，這時兩質子應該發生聚變反應，但並沒有見到我們熟識的聚變反應現象的發生— —發光、放熱等過程的出現。當它的運動速度再增加時，會發現這時兩質子間的相互作用力應該變為更強大的斥力——核力存在排斥芯（極近距離下核力變為相互排斥的力），兩質子應該彼此遠離。

       但能見到彈簧秤發生上述的變化嗎？能發生聚變反應嗎？ ！

       他應該怎樣解讀這一現象？

       完全類似地，我們還應用這一圖，假設這時這是兩個分子，由普通物理學知識我們知道。這兩個分子間的存在一個平衡距離r0，在這個距離下彈簧秤的讀數是零。兩個分子間的距離大於這一數值時會產生引力相互作用，兩個分子間的距離小於這一數值時會產生斥力相互作用

       我們還是假設有一個相對於這一分子體系，沿兩者連線方向高速運動的觀測者。 r的大小會發生變化r‘=r(1-β²)1/2，這時彈簧秤應該顯示相互斥力的存在。且這一斥力隨運動速度的增加而逐漸增大。但我們知道彈簧秤的讀數是不會發生變化的。這與分子間的相互作用的轉換是矛盾的。

       7、空間變化與物理常數

       我們知道萬有引力常數、庫侖定律常數