爱因斯坦相对论被誉为最伟大的科学理论。那么,超越爱因斯坦相对论之后,人类会发现啥样的宇宙真相呢?
曾经的物理老师,现在的民营企业家,齐新,是一个科学探索者创新者。面对充满奥秘的宇宙,他进行交叉学科研究,创建了更上一层楼的交叉学科时空观。
——创建交叉学科时空观,技高一筹有望诺奖
齐新说,对时空问题进行交叉学科创新研究,把现代科技的计量学、物理学、天文学、宇航学、系统学、数学、逻辑学、科学史、科学哲学和心理学等学科的众多内容给予综合集成,创新发展,就可以发现更多真相,创建交叉学科时空观。
基于交叉学科时空观,就可以给爱因斯坦相对论时空观和牛顿绝对时空观建立共同的实验基础,指出它们各自的理论基础。这是前所未有,具有重要意义的创新研究。由此就能给以往的时空观填补认识空白,解决100多年矛盾和争论。
有研究者指出,齐新创建的交叉学科时空观与中国科学院“拉索”重大发现具有遥相呼应,相互支持的关系。
2023年11月15日,中国科学院高能物理研究所网站发布文章介绍了他们主持的“拉索”项目的重大成果:“被认为是爱因斯坦狭义相对论基础的洛伦兹对称性有可能就要被破坏”“光速就不再是个常数了”“对传统的相对论理论造成破坏”“爱因斯坦的相对论在低能物理情况下是正确的,然而在高能物理情况下它可能就不太适用了”“开启了新物理探索之门”。齐新创建的交叉学科时空观和“拉索”实验结果,都是从0到1的重大原始创新成果,已经都有希望获得诺贝尔奖。
1986年,齐新从内蒙古师范大学物理系毕业后,被分配到赤峰学院物理系当教师。当时,围绕与爱因斯坦相对论有关的教学问题,齐新做了很多相关研究。
1990年10月,在一次学术会议上,齐新跟北京大学物理系陈熙谋教授讨论了爱因斯坦相对论教学问题。1990年12月18日,陈熙谋给齐新写信表示,狭义相对论中存在“难以理解,不能说明而值得进一步研究的问题。”
当时赤峰学院的校长韩永年,也是学物理出身,当过多年物理教师。韩永年认为,北京大学物理系陈熙谋教授所说的狭义相对论中存在“难以理解,不能说明而值得进一步研究的问题”,这是世界性问题,值得搞清楚。
因此,在赤峰学院有关领导支持下,为了解决爱因斯坦相对论教学等问题,从1992年9月至1994年7月,齐新到北京大学物理系搞了两年有关的科学研究。
在北京,齐新跟北京大学物理系胡宁院士、秦旦华教授、余允强教授、甘子钊教授,清华大学物理系徐湛教授,中科院北京天文台朱保如研究员,中科院理论物理研究所张元仲研究员、高怡泓研究员,北京师范大学物理系刘辽教授,中科院高能所张闯研究员等众多专家,讨论了爱因斯坦相对论问题。
在当时,对齐新进行的科学研究,中国青年报社记者徐家良于1992年7月写了一个内参,发在中国青年报《青运情况》内部资料上。因此,有多位领导支持了齐新的科研工作。
1992年8月,国家自然科学基金委办公室副主任唐林受当时国家教委领导委托,给齐新写信,提出工作指导。后来还介绍专家,帮助齐新推进研究工作。
1993年2月,中国科协副主席刘恕把齐新的论文批示给中国科技导报社蔡德诚主编。蔡德诚委托清华大学物理系教授徐湛审稿。在1993年7月的一天,齐新与徐湛讨论问题时说:“如果咱们针对清华大学的学生做一个实验,徐老师您讲相对论,我讲自己的观点,您说学生会接受谁的观点呢?”徐湛教授立刻回答说:“那学生肯定会接受您的观点。”徐湛后来表示,建议齐新把论文修改后发表。
1998年,得到中国科协副主席、航天工业总公司总工程师庄逢甘院士的推荐和支持,齐新在《宇航学报》第二期发表科学论文“论GPS与相对论时空观”。
2004年11月,全国政协副主席、国家科委原主任宋健院士,北京大学原校长、国家自然科学基金委原主任陈佳洱院士,北京理工大学原校长王越院士联合主持242次香山科学会议,齐新也参加了该会议,与10几位院士,还有50多名来自国内外的著名科学家,共同探讨了航天领域的重要问题和发展爱因斯坦相对论问题。
2009年,得到全国政协副主席、国家科委原主任宋健院士的支持和推荐,齐新在《前沿科学》第二期发表科学论文“狭义相对论被争论100多年的主要原因”。
在此期间,齐新还在《科技日报》《科学中国人》发表了科学文章。在中国航天工业总公司710所钱学森系统学讨论班,中国科学院自然科学史研究所天地生人学术讲座等,介绍了科研成果。被《中国科学报•产经新闻》《信息产业报》等媒体报道了创新成果。
为了把科学创新研究“半截子工程”进行到底,1994年7月,齐新从原单位辞职,留在北京,一边工作一边继续进行科研,延续到1998年底。后来,齐新回到内蒙古,先后在北方经济报社和内蒙古日报社从事记者、编辑、部门负责人等工作。目前,齐新是内蒙古一家民营科技开发企业的负责人。
2006年,齐新在内蒙古教育出版社出版了《智胜爱因斯坦》科普书,介绍了与时空等问题有关的研究成果,围绕爱因斯坦相对论发生100多年争论的主要原因,以及解决问题方法。
就此,《内蒙古日报》《北方新报》《内蒙古晨报》《呼和浩特晚报》《思想工作》杂志,新华网内蒙古频道、内蒙古新闻网、新浪网等,均有大幅新闻报道。
2023年4月,齐新在国家预印本平台发布文章《创建交叉学科时空观,速解爱因斯坦未解之谜和牛顿未解之谜》,此后陆续发布有关科学论文十余万字,全面地介绍了交叉学科时空观。齐新曾经发布大量网络科普文章,介绍交叉学科时空观等内容。
——科技自立自强实现重大转折,从跟踪模仿转向领跑创新
齐新说,为了展示交叉学科时空观更上一层楼的特点,大家可以一起做一个实验,对爱因斯坦狭义相对论时空观进行切身体验。
立足科学实验来研究时空问题,与相对论时空观有关的很多争论都可以避免。因为进行科学实验就必须使用科学仪器,就必须遵守科学规律和逻辑规律。脱离实际的假设想象在科学实验面前难有立足之地,科学实验还可以对各种假设想象进行检验。
假设一个读者手握手机坐在家里,手机里有时钟,这就是读者手握时钟,静止在地球上。在读者四周,从近到远,有各种各样的运动物体,从缓慢爬行的蜗牛,到高速行驶的汽车,从天上飞行的卫星,再到宇宙空间中的近光速宇宙线,它们以不同速度值和不同运动方向,相对读者的时钟在运动。
根据爱因斯坦的动钟变慢假设,只要存在相对运动,就一定存在动钟变慢效应,使用洛仑兹变换可以计算出动钟变慢效应的量值。因此,读者坐在家里,可以在自己的参照系,使用动钟变慢假设公式,给其它运动物体计算动钟变慢效应量值。例如计算蜗牛、汽车、卫星和宇宙线的动钟变慢效应程度。
根据爱因斯坦的动钟变慢假设,反过来,也可以在各种运动物体上建立参照系,并使用动钟变慢假设数学公式,给读者的时钟计算动钟变慢效应。例如在蜗牛、汽车、卫星和宇宙线上建立参照系,就可以计算出读者时钟应该遵守的,分别来自蜗牛、汽车、卫星和宇宙线参照系的“动钟变慢命令”。
根据爱因斯坦的动钟变慢假设,只要读者的手机时钟相对其他物体存在相对运动,就一定存在动钟变慢效应,即使不使用洛伦兹变换进行计算,这种动钟变慢效应也依然存在。因为相对读者而言,实际上存在数不胜数的运动物体,所以,实际上也可以给读者的手机时钟计算出成千上万种“动钟变慢命令”。
尤其是在地球上,当费米实验室产生速度值达到0.99999956C的运动粒子时,在这个近光速运动粒子上建立参照系,给读者计算的“动钟变慢命令”就相当惊人,具体为:读者的手机时钟的1秒过程,在近光速粒子参照系说,要膨胀成1066秒,要增加1000倍以上。
与此同时,在上述近光速运动粒子参照系,还可以根据质速关系,给读者计算出“质量增加命令”,读者参照系的1千克质量,在近光速粒子参照系说,要膨胀成1066千克,增重1000倍以上。若据此推理质量增加导致的引力增加后果,可能会发生天翻地覆的变化。
那么,读者手握时钟,坐在家里,对于来自相对论时空观的成千上万种“动钟变慢命令”,读者的手机时钟该如何执行“动钟变慢命令”呢?都必须执行吗?是分别执行?还是累加执行?
尤其是对于来自近光速运动粒子的“动钟变慢命令”,读者的手机时间会膨胀1000倍吗?读者的寿命会延长1000倍吗?读者的体重会增加1000倍吗?质量增加会导致引力也增加吗?面对加速器实验每次产生的近光速运动粒子,及其发布的“动钟变慢命令”,地球人及其时钟每次都得陪着一起折腾吗?地球人及其时钟必须在“时间膨胀”和“恢复正常”两种状态反复闹腾吗?
面对上述有趣的科学问题,读者只要进行一定的科学技术研究,就可以发现,实际上,读者手握的手机时钟,作为一种科学技术产品,它是一个复杂的动力学系统,它有自己的运行规律,跟内部结构运动和所受外界作用密切相关。
交叉学科时空观指出,现代科技制造的时钟,由基准系统、动力系统、传动系统和显时系统等子系统联合构成,是开放复杂动力学系统,时钟显示的时间值,是动力学系统运动的一部分内容。时钟的系统运动和所显示的时间值,跟系统内部的结构、运动和作用,跟系统所受的电磁力、引力、温度、湿度、压强、辐射等外界作用,均有密切关系。
而且,其它事物相对读者的手机时钟运动时,如果其它事物的相对运动这种表面现象没有导致手机时钟的内部结构运动和所受外界作用发生变化,那么,使用狭义相对论时空观动钟变慢假设数学公式计算获得的“动钟变慢命令”,就是一种“别人的想法”。这种“别人的想法”它没有“特异功能”,它并不能导致手机时钟真实地发生动钟变慢效应。
否则,狭义相对论时空观的动钟变慢假设这种“别人的想法”,就是具有超能力的“心灵感应”和“特异功能”,它就可以违反能量守恒定律,去改变时钟运动,导致动钟变慢结果。
对于读者的生命活动,身体质量来说,也是类似的情况。来自其它运动物体和运动参照系的“动钟变慢命令”和“质量增加命令”,都是一种“别人的想法”,不是可以导致真实改变的力量,不会导致可观测的变化。所以,对于狭义相对论时空观的动钟变慢假设和质速关系假设,还有使用狭义相对论时空观解释的许多现象,都值得重新研究。
齐新介绍说,把爱因斯坦时空观洛伦兹变换和牛顿时空观伽利略变换摆放在一起,进行比较研究,可以认识到:在相对匀速直线运动的甲系乙系建立洛伦兹变换和伽利略变换的时候:甲系至少应该出动三个观测者,并使用同步时钟和同长量尺;乙系也至少应该出动三个观测者,并使用同步时钟和同长量尺;两系至少应该出动六人六钟六尺,在测速起点和测速终点,进行测速实验。
在上述情况下,甲系乙系测量对方的速度值,甲系可以测得乙系相对甲系的速度值u1=△x/△t,乙系可以测得甲系相对乙系的速度值u2=△X/△T;甲系乙系测量同一光的光速值,甲系可以测得特定光的光速值C1=△s/△t,乙系可以测得同一光的光速值C2=△S/△T;上述测速实验,及其测得的四个速度值u1、u2、C1和C2,就就是牛顿时空观、爱因斯坦时空观和交叉学科时空观等,共同的实验基础。
伽利略变换创建者相当于提出两系互测等速假设u=u1=u2,简称u假设,就把两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T缩写成了一个速度值u,据此写出了伽利略变换,给出了牛顿绝对时空观的数学形式。
爱因斯坦提出光速不变假设C=C1=C2=299792458米/秒,简称两系测光等速假设或C假设,就把两个光速值C1=△s/△t和C2=△S/△T缩写成了一个光速值C;依托u假设和C假设,爱因斯坦就假设推理出了洛伦兹变换,给出了狭义相对论时空观的数学形式。
在伽利略变换和洛伦兹变换中,u假设的成立条件是:甲系时钟跟乙系时钟是同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺是同长量尺。在洛伦兹变换中,C假设的成立条件为:甲系时钟跟乙系时钟必须遵守动钟变慢假设,是非同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺必须遵守动尺变短假设,是非同长量尺。
在当年,爱因斯坦建立狭义相对论时空宏观的时候,对六人六钟六尺测速实验这个必须知道的实验基础,爱因斯坦缺乏全面深刻的认识,他使用假设想象取代测速实验,导致u假设和C假设的成立条件自相矛盾,逻辑不自洽,导致洛伦兹变换里的速度值u和C不能共同成立,导致狭义相对论时空观存在违反逻辑规律和违反实验事实的内容,这是产生有关的100多年矛盾和争论的主要原因。
人们面对实际的宇宙,进行交叉学科创新研究,避开假设想象的误导,就可以走向科学技术创新发展的新天地。现在,人人都可以思考六人六钟六尺测速实验和爱因斯坦时空观问题,中学生都有能力进行,可以作为一道创新练习题进行实践,帮助大家提高创新能力。
中国科技自立自强正在实现重大转折,正在从跟踪模仿转向领跑创新,齐新创建交叉学科时空观树立了一个样板,大家众志成城就可以取得更多的科技创新大丰收。