爱因斯坦时空观被发现自我颠覆式危机,新时空观可解难题

文摘   科学   2024-09-01 21:48   内蒙古  

围绕爱因斯坦相对论时空观,存在100多年矛盾和争论,使用科学认识方法,建立交叉学科时空观,更上一层楼,就可以解决矛盾和争论。

1、t时刻暂停图,展示宇宙真相

把地球月球简化成质点,可连成直线。设甲系的直角坐标系是oxyz,甲系原点o静止在地球上,x轴正方向指向月球;乙系的直角坐标系为OXYZ,甲系乙系x、X轴与地球月球连线重合,乙系向月球匀速直线运动。

设甲系乙系原点处时间值t=T=0时,两系原点重合;甲系原点处点光源向月球发出一个光束;乙系原点处观测者在同地、同时、同向,也飞向月球,可称之为追光者,这就是一个追光实验。

在这里,要使用物理学在理想情况下研究问题的两个方法,一是质点方法,二是t时刻暂停图方法,来研究追光实验。

——质点方法

在物理学中研究问题时,为了突出重点,抓住关键,简化问题,速解难题,可以把有形状、有大小、有体积、有质量的物体,简化成无形状、无大小、无体积、有质量的数学点,这就是质点。质点是物理学的一个理想化模型。在物体的形状、大小和体积不起作用,或者所起的作用可以忽略不计,物体的质量发挥决定性作用时,就可以使用质点方法,来研究问题和解决问题。

在追光实验中,在一般情况下,对于甲系原点处的观测者及其时钟量尺、乙系原点处的观测者及其时钟量尺、甲系原点处点光源及其发出的光束等,都可以看成无形状、无大小、无体积、有质量的质点。

这样,在甲系乙系原点处时间值t=T=0,两系原点重合时,可以认为甲系原点处观测者,乙系原点处观测者,甲系原点处点光源发出的光束等,三者重合在甲系乙系原点处。

因此,同地、同时、同向,飞向月球的光束和追光者(乙系原点观测者),它们就具有甲系乙系原点这个“共同的出发点”,就像百米赛跑运动员处在共同的起跑线。

——t时刻暂停图

太阳发出的光,从太阳运动到地球,需要经历8分钟时间值,走过1.5亿公里路程,这就是光信号延迟。在现代科技实验和实践中,光信号延迟普遍存在,已经是科学常识。参见图1。

人们在观看手机、电脑视频时,给播放中的视频按下暂停键,就可以得到暂停的视频平面图像。在暂停态视频平面图像中,图像中的每个具体内容都有确定的图像、形状、相对位置、相互关系等。

与上相似,在物理学理论研究中,可以做出如下假设:设甲观测者所持甲时钟显示t秒时,给全宇宙“按下暂停键”,这就类似于给电脑、手机播放的视频图像按下暂停键;由此,立体动态的、运动变化的宇宙就静止不动了,宇宙中所有的事物就全都凝固不变了,由此就构成了一幅t时刻立体的、暂停的宇宙图像,对此可称之为t时刻暂停图。

给宇宙t时刻暂停图“取消暂停”,宇宙就恢复原状了,就会继续立体动态地发展变化。在t+△t时刻再次给宇宙按下暂停键,就可以获得t+△t时刻暂停图,就可以进行比较研究。从t时刻到t+△t时刻的过程,就是△t时间过程图。

给宇宙“按下暂停键”,获得t时刻暂停图;给宇宙“按下两次暂停键”,获得△t时间过程图,这都是科学研究的方法。使用t时刻暂停图,建立科学模型,跟使用质点方法,建立科学模型相似,都是物理学在理想情况下,研究和解决问题的方法。也类似于物理学在理想情况下假设存在惯性系,惯性系是不受任何外力作用的参照系。

质点、惯性系和t时刻暂停图等,虽然在实际中无法存在,但是在头脑思维中,理论研究中,理论模型中,思维图像中,却是可以存在,而且可以在科学认识活动中发挥重要作用,甚至是必不可少。实际上,科学研究中所说的许多情况和许多内容,都是在理论图像、科学模型,“在理论研究中那样子”,眼睛观察和仪器实验发现的,大多是“在理论研究中那样子”的近似情况。

在理论图像、物理模型中可以说,在t时刻暂停图,静止不动、凝固不变的立体宇宙图像中,所有事物都具有确定的结构、形状、相对位置、相互关系等。所有的光信号全都停在了路上,其中有些光信号停在了发出地,有些光信号停在了传播路上,有些光信号停在了观测者眼睛前面。在t时刻暂停图中存在的所有内容和状态,都是“t时刻同时事件”。

具体说,在t时刻暂停图中,人说话,五官表情,身体活动的情况,在t时刻暂停的一瞬间,就凝固成雕塑了;枪打出的子弹,在t时刻暂停图中,停在枪口处,停止飞行了;天上飞行的卫星、飞机、导弹,地面上奔驰的汽车、火车、轮船,在t时刻暂停的一瞬间,全都静止在原地了;地球上所有的事物,全都在t时刻暂停的一瞬间,凝固静止成不变的立体图像了;太阳在t时刻暂停的一瞬间,停止了运动变化,太阳发出的光线,全都停在路上,静止凝固了;宇宙的万事万物,全都在t时刻暂停的一瞬间,静止不动,凝固不变了……

对于手持时钟、处在地面特定位置的甲观测者而言,在t时刻暂停图中,在观测者的时钟显示t秒时,有大量光信号,同时到达了观测者的眼睛,被眼睛看见了,这都是t时刻看到光信号事件。T时刻看到光信号事件,让观测者的眼睛看到了各种事物的存在状况。

在t时刻暂停图中,观测者的眼睛同时看到的光信号,是有远有近的不同事物,在t-△t1、t-△t2、t-△t3……时刻,有先有后地发出,经历了不同的传播时间,经历了不同传播距离,同时到达了观测者的眼前。在这种情况中,观测者眼睛同时看到的各种情况,就是t时刻看到的同时事件。

对于手持时钟、处在地面特定位置的甲观测者而言,在t时刻暂停图中,当观测者的时钟显示t秒时,有远有近的不同事物还同时发出了光信号,这都是t时刻发出光信号事件。t时刻发出光信号事件,展示了各种事物的存在状况。

在t时刻暂停图中,各种事物发出光信号,所展示的共同存在情况,就是t时刻实际的同时事件。t时刻实际的同时事件发出的光信号,要经历不同传播时间,经历不同传播距离,在t+△t1、t+△t2、t+△t3……时刻,有先有后地飞行到观测者眼睛,被看到。

在t时刻暂停图中,t时刻同时发出的光信号,构成t时刻实际的同时事件;t时刻同时到达观测者的光信号,构成t时刻看到的同时事件;t时刻实际的同时事件,t时刻看到的同时事件,它们共同存在。使用t时刻暂停图,就可以看清光信号延迟现象,避免把“实际的同时”和“看到的同时”混淆而谈。

人们讨论物理学问题时,有些情况,谈论的是t时刻暂停图的内容。有些情况,是把t时刻暂停态图的内容,跟t-△t时刻暂停图的内容,或者t+△t时刻暂停图的内容,进行前后对比。在前后对比的情况中,应该给出必要说明,不能交错混谈。如果把t时刻暂停态图的内容,t-△t时刻暂停图的内容,t+△t时刻暂停图的内容,混为一谈,颠倒顺序,就可能制造出“关公战秦琼”,前后穿越的矛盾。

2、研究追光实验,观测者使用时钟量尺测量距离值和速度值

——甲系观测者使用时钟量尺测量距离值和速度值

一、在图2所示追光实验中,设甲系时钟显示的时刻值为t1=0秒时,给宇宙“按下暂停键”,由此可获得甲系时钟t1=0秒暂停图,进行具体研究。

根据甲系时钟t1=0秒暂停图,甲系多个观测者使用自己的时钟量尺,可以联合测得如下结果:在甲系时钟显示t1=0秒时刻,甲系原点观测者、乙系原点观测者(追光者)、点光源及其发出的光束,他们重合在甲系乙系原点处。光束和追光者处在甲系乙系原点这个“共同的出发点”,沿地月连线,同时、同地、同向,飞向月球。取消暂停,宇宙就继续运动变化。

二、在图2所示情况中,设甲系时钟经历△t=1秒时间值,从t1=0秒增加到t2=1秒时,给宇宙再次“按下暂停键”,由此可以获得甲系时钟t2=1秒暂停图,进行具体研究。

根据甲系时钟t2=1秒暂停图,设甲系多个观测者使用自己的时钟量尺,联合测得如下结果:在甲系时钟显示t=1秒时刻,地球月球距离值等于380000000米;光束相对甲系原点距离值为△s1=299792458米,光束相对甲系的光速值为v1=△s1/△t =299792458米/秒;追光者相对甲系原点距离值△s2=299792457.5米,追光者相对甲系的速度值v2=△s2/△t =299792457.5米/秒;光束相对追光者的距离值△s3=△s1-△s2=0.5米,此刻,光束在前领先0.5米,追光者尾随落后0.5米,光束相对追光者速度值v3=△s3/△t=0.5米/秒;光束与月球距离值为80000000米。

在追光实验中,甲系测到的上述距离值和速度值,跟宇航科技、天文观测、工程技术、信息科技的实践情况高度相符。上述测量数据,也是爱因斯坦相对论时空观认可的内容。

三、设光束飞到月球上,甲系时钟显示t3=380000000(米)/299792458(米/秒)=1.2675435618秒时,再次给宇宙“按下暂停键”由此可以获得甲系时钟t3=1.2675435618秒暂停图,进行具体研究。

根据甲系时钟t3=1.2675435618秒暂停图,设甲系多个观测者使用自己的时钟量尺,联合测得如下结果:在甲系时钟显示t3=1.2675435618秒时,光束到达月球表面,光束相对甲系原点的距离值为△s1=380000000米,光束相对甲系的光速值仍为v1=299792458米/秒;追光者相对甲系原点的距离值△s2=379999999.3803251000米,追光者相对甲系的速度值仍为v2=△s2/△t =299792457.5米/秒;追光者落后于光束的距离值为△s3=△s1-△s2=0.6196749000米,追光者与月球距离值为△s3=0.6196749000米,光束相对追光者的速度值仍为v3=△s3/△t=0.5米/秒。

四、设追光者飞到月球上,甲系时钟显示t4=380000000(米)/299792457.5(米/秒)=1.2675435639秒时,再次给宇宙“按下暂停键”,由此可以获得甲系时钟t4=1.2675435639秒暂停图,进行具体研究。

根据甲系时钟t4=1.2675435639秒暂停图,设甲系观测者使用自己的时钟量尺,联合测得如下结果:追光者飞到月球表面,追光者相对甲系原点的距离值为△s1=380000000米。

应该指出,在甲系时钟t2=1秒暂停图中,甲系多个观测者使用自己的时钟量尺测定的光束飞行距离值△s1=299792458米,追光者飞行距离值△s2=299792457.5米,都相当于地球赤道7.5圈的距离值。一般民航客机速度值为900公里/小时,即250米/秒,绕地球赤道飞行7.5圈大约需要飞行333小时,约为14天。

所以,甲系观测者使用自己的时钟量尺测定的“向月球飞行的光束相对甲系的光速值为v1=299792458米/秒”,“追光者相对甲系的速度值为v2=299792457.5米/秒”,这都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

成年人手臂的长度,从肩膀到中指尖的距离大约是0.7米。甲系观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“向月球飞行光束相对追光者的距离值△s3=0.5米”,没超过成年人一条手臂长度。

所以,甲系观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“向月球飞行的光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

在追光实验中,v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒具有“秒飞地球七周半”物理意义,v3=0.5米/秒具有“一秒没飞一臂长”物理意义,其前提是,甲系时钟量尺都遵守国际单位制。v1=299792458米/秒,v2=299792457.5米/秒,v3=0.5米/秒,三个速度值前面的数字不相等,但后面的速度值单位,三个“米/秒”都来自国际单位制,彼此完全相等。

3、在追光实验中,爱因斯坦假设速度值推翻逻辑和实验

——针对追光实验等情况,爱因斯坦提出速度值假设

针对追光实验,以及类似的情况,在狭义相对论时空观中,爱因斯坦提出了如下速度值假设:

1、两系互测等速假设:爱因斯坦假设,在相对匀速直线运动的甲系乙系,当甲系观测者使用自己的时钟量尺测得乙系相对甲系的速度值u1=v1=△s2/△t;乙系观测者使用自己的时钟量尺测到的甲系相对乙系的速度值u2=△S/△T时;u1和u2的量值永远相等为u=u1=u2,这种两系互测等速假设在所有情况中均成立。在追光实验中,因为地球甲系测定的u1=v1=△s2/△t=299792457.5米/秒,所以,在追光者乙系就是u2=△S/△T=299792457.5米/秒。对于两系互测等速假设,可简称为u假设u=u1=u2。

2、光速不变第一假设:爱因斯坦假设,地球甲系观测者使用自己的时钟量尺测定的光束相对甲系的光速值永远是C1= 299792458米/秒,对此可简称为光速不变第一假设。

3、光速不变第二假设:爱因斯坦假设,追光者乙系使用自己的时钟量尺测定的光束相对乙系的光速值永远是C2=299792458米/秒;这也就是假设:“追光者使用自己的时钟量尺测定的光束相对追光者的光速值永远是C2=299792458米/秒”。对此可简称为光速不变第二假设。

4、两系测光等速假设:爱因斯坦假设,地球甲系使用自己的时钟量尺测到的光束相对甲系的光速值C1=299792458米/秒,追光者乙系使用自己的时钟量尺测到的光束相对乙系的光速值C2=299792458米/秒,甲系乙系各自测到的光速值,永远相等为C=C1=C2=299792458米/秒,这也就是光速不变假设。对于两系测光等速假设,也可简称为C假设C=C1=C2=299792458米/秒。

关于两系互测等速假设,可以说,甲系测到的u1=v2=△s2/△t =299792457.5米/秒,爱因斯坦给乙系假设的u2=△S/△T=299792457.5米/秒,两个速度值u1和u2,使用的都是国际单位制的“秒”“米”,所以,u1=299792457.5米/秒,u2=299792457.5米/秒,描述的都是“秒飞地球七周半”的大内容。

关于光速不变第一假设,可以说,爱因斯坦给甲系假设的C1=299792457.5米/秒,跟甲系测到的v1=299792457.5米/秒,使用的都是国际单位制的“秒”“米”,所以,v1=299792457.5米/秒和C1=299792457.5米/秒,描述的都是“秒飞地球七周半”的大内容。

关于光速不变第二假设和两系测光等速假设,可以说,爱因斯坦给乙系提出的光速不变第二假设,它要求:“光束相对追光者乙系的光值是C2=299792458米/秒”,这个C2=299792458米/秒,貌似描述了“秒飞地球七周半”的大内容;这跟甲系观测者使用自己的时钟量尺测到的“光束相对追光者的速度值为v3=△s3/△t=0.5米/秒”,描述了“一秒没飞一臂长”的小情况,差别巨大。

——前所未有的现象,空前绝后的景象,爱因斯坦推翻逻辑和实验

在追光实验中,针对甲系时钟t=1秒暂停图,甲系观测者使用时钟量尺测得如下距离值:地球月球距离值38万公里;光束到地球距离值△s1=299792458米,追光者到地球距离值△s2=299792457.5米;光束到追光者距离值△s3=0.5米;光束到月球距离值8万公里;其中△s2》△s3,也就是追光者到地球距离值,远大于光束到追光者距离值。

就上述追光实验,甲系观测者使用时钟量尺测得的时间值、距离值、速度值和光速值等数据,与宇航科技、天文观测、工程技术、信息科技的实践情况高度相符。

对于甲系测定的上述几个距离值,使用洛伦兹变换或动尺变短公式把它们变换到乙系,几个距离值的大小会改变,但是几个距离值的比例关系却不会改变,其中△s2》△s3的比例关系,从甲系变换到乙系,依然如故,不会改变。

但是,针对甲系△s2》△s3的情况,以及在乙系不会改变的长度比例关系,爱因斯坦在乙系却假设出了如下速度值:

首先,根据“两系互测等速假设”,以及甲系测得乙系相对甲系速度值u1=v1=299792457.5米/秒,爱因斯坦对应大距离△s2,他假设“乙系测到的甲系相对乙系速度值应该是u2=299792457.5米/秒”。

其次,根据“两系测光等速假设”,也就是光速不变假设,爱因斯坦对应小距离△s3,他假设“乙系测到的光束相对追光者的光速值应该是C2=299792458米/秒”。

这样,爱因斯坦就制造了“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”的奇特结果。也就是针对△s2》△s3的情况,爱因斯坦假设的速度值却是u<C2。

可以说,即使爱因斯坦具有充足理由,在乙系可以假设速度值,但是,也应该遵守逻辑和实验,对应大距离△s2假设出大速度值,对应小距离△s3假设出小速度值吧?

回顾科学发展史,除了爱因斯坦,还有哪个科学家干出过“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”这种严重地违反逻辑的事情?除了爱因斯坦相对论时空观,还有哪个科学理论里出现过“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”这种严重地违反实验的内容?

面对“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”这种违反逻辑和实验的矛盾,使用动钟变慢和动尺变短效应,就可以消除矛盾吗?使用动钟变慢和动尺变短公式,把甲系测到的距离值变换到乙系,就能改变△s2》△s3的比例关系吗?

可以说,“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”,这样的严重地违反逻辑和实验的情况,在科学技术发展史上,是前所未有的奇特现象;在人类历史上,也可能属于空前绝后的奇特景象。

爱因斯坦曾经依靠“物理内容没有变化、量值数字按需增减”相对论魔术手法,创造了相对论时空观百余年辉煌。然而,成也魔术手法,败也魔术手法。爱因斯坦一直变魔术终于大穿帮;“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”荒诞结果,终于被发现;爱因斯坦制造的严重地违反逻辑和实验的情况,已是铁证如山。

可以说,“给大距离假设小速度值,给小距离假设大速度值”,让爱因斯坦陷入违反逻辑和实验的困境。这是爱因斯坦提出“两系互测等速假设”和“两系测光等速假设”,缺乏必要的实验和逻辑基础,缺乏必要的广泛深入研究,同时滥用“物理内容没有变化、量值数字按需增减”魔术手段,把相对论魔幻景象与物理世界实际情况混淆谈论,所导致的必然结果。这是爱因斯坦时空观被发现自我颠覆式危机。实际上,爱因斯坦的时空观,被发现还存在其它多个类似的危机。

——自相矛盾的危机:在光束参照系u=0,前后自相矛盾

参照爱因斯坦曾经谈论过的“与光同行理想实验”及其思路,在追光实验中,可以在光束上建立参照系,简称为光束参照系。然后,就可以立足光束参照系,研究光束参照系、甲系和乙系,三者的相对运动。参见图3。

爱因斯坦光速不变第一假设要求,沿x、X轴正方向运动的光束,相对甲系向右的光速值为C1=299792458米/秒。

爱因斯坦光速不变第二假设要求,沿x、X轴正方向运动的光束,相对乙系向右的光速值为C2=299792458米/秒。

根据爱因斯坦的狭义相对性原理假设,在光束参照系可以进行如下逻辑推理:

首先,因为光束相对甲系向右的光速值为C1=299792458米/秒,所以,甲系相对光束参照系向左的速度值应该是C1=299792458米/秒;

其次,因为光束相对乙系向右的光速值为C2=299792458米/秒,所以,乙系相对光束参照系向左的速度值应该是C2=299792458米/秒;

第三,因为甲系相对光束参照系向左的速度值是C1=299792458米/秒,乙系相对光束参照系向左的速度值是C2=299792458米/秒,这样,甲系乙系相对光束参照系向左的速度值都是C=299792458米/秒,因此,甲系乙系的相对运动速度值就是u=0。但是,u=0,这显然与初始条件,甲系乙系以一定的速度值u相对运动,相互矛盾。这也是光速不变第二假设制造的违反逻辑、违反实验的困难,严重的危机。

——虚构假象的危机:把“一秒没飞一臂长”放大成“秒飞地球七周半”

在追光实验中,地球甲系使用遵守国际单位制“秒”“米”的时钟量尺测到了如下结果:“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,描述的是“一秒没飞一臂长”的小情况。

针对光束相对追光者的运动,爱因斯坦提出了光速不变第二假设:“光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒”。在这里,如果爱因斯坦假设的C2=299792458米/秒,所使用的也是国际单位制的“秒”“米”,那么,C2=299792458米/秒,所描述的就是“秒飞地球七周半”的大内容。

这样,对于同一现象“光束相对追光者的运动”,C2和v3给出描述,就是差别巨大。

可以说,在追光实验中,爱因斯坦使用光速不变第二假设,把“一秒没飞一臂长”的小情况,放大成了“秒飞地球七周半”的大内容,这是爱因斯坦制造的科学实验与假设想象之间的严重矛盾。

另外,在追光实验中,甲系观测者使用遵守国际单位制“秒”“米”的时钟量尺,观测到了如下景象:在追光者前面,光束相对追光者以“一秒没飞一臂长”的极小速度值飞向月球;在追光者后面,地球相对追光者以“秒飞地球七周半”的巨大速度值远离追光者。

但是,爱因斯坦给乙系提出的两系互测等速假设u2=299792457.5米/秒和光速不变第二假设C2=299792458米/秒,却是假设出了如下图像:在追光者前面,光束相对追光者以“秒飞地球七周半”的巨大速度值飞向月球;在追光者后面,地球相对追光者以“秒飞地球七周半”的巨大速度值远离追光者。

这也是爱因斯坦光速不变第二假设制造的假设想象与科学实验的相互矛盾,与逻辑规律的相互矛盾,也是严重的危机。

可以说,在追光实验中,如果认为甲系乙系使用的都是国际单位制的“秒”“米”,那么,在甲系t=1秒暂停图中,从地球到追光者这段距离上,已经有了一个u1=v2 =299792457.5米/秒巨大速度值,它是“秒飞地球七周半”的巨大速度值,它已经占用了大约30万公里长度作为飞行舞台;如果从追光者到光束这段距离上,再产生一个C2=299792458米/秒巨大速度值,它也是“秒飞地球七周半”的巨大速度值,那就需要再有一个大约30万公里长度的运动舞台,供C2=299792458米/秒专用。

在地球指向月球方向,接连存在两个“秒飞地球七周半”的巨大速度值,至少需要大约60万公里长度,作为上演追光大戏的舞台。但是,地月连线仅有38万公里长度,显然无法支持u1=v2 =299792457.5米/秒和C2=299792458米/秒,都成为“秒飞地球七周半”巨大速度值。

——违反逻辑的危机:动钟变慢效应既缓解危机,也制造新困难

在以往,爱因斯坦和相对论时空观维护者经常辩解说,地球甲系使用遵守国际单位制“秒”“米”的时钟量尺测得“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,描述了“一秒没飞一臂长”的小情况,这是正确的;但是,因为追光者乙系相对地球甲系高速运动,在乙系发生了动钟变慢和动尺变短效应,所以,说光束相对追光者乙系的速度值是C2=299792458米/秒”,描述的是“秒飞地球七周半”的大内容,这也是正确的。

应该指出,动钟变慢和动尺变短效应是相对性效应,所以,也可以在追光者乙系说,地球甲系相对乙系存在高速运动,在地球甲系也发生了动钟变慢和动尺变短效应。那么,在追光者乙系计算出的动钟变慢和动尺变短效应,会在地球甲系多大范围产生影响并导致变化?啥样的影响和变化是可以观测到的?

举例说,目前,美国费米实验室的加速器可把微观粒子加速到光速值C的0.99999956倍;欧洲核子研究中心大型强子对撞机可把微观粒子加速到光速值C的0.999999991倍;当两个加速器分别产生相对地球以0.99999956C和0.999999991C运动的粒子时,理论物理学家可以立足地球参照系,给高速运动粒子计算出动钟变慢和动尺变短效应,要求高速运动粒子必须执行。

然而,按照爱因斯坦的相对论逻辑,也可以在高速运动粒子上建立参照系;这样,地球和太阳系等就是相对高速运动粒子参照系以0.99999956C和0.999999991C运动的物质系统;由此,也可以在高速运动粒子参照系给地球和太阳系等物质系统计算出动钟变慢和动尺变短效应。

那么,地球和太阳系等物质系统,它们在必须执行来自高速运动粒子参照系的动钟变慢和动尺变短“命令”时,地球和太阳系等物质系统会发生啥样的可观测变化?

类似加速器里的高速运动粒子,在宇宙中相当众多。因此,地球、太阳系和宇宙就必须不断地服从动钟变慢和动尺变短“命令”,必须不断发生“动钟变慢”和“动尺变短”吗?

上述问题,也是地球人公认的科学实验,跟爱因斯坦个人假设想象之间的严重矛盾,是严重的危机。

在以往,针对光速不变假设和洛伦兹变换等相对论说法遇到的困难和矛盾,爱因斯坦等人一直把动钟变慢假设和动尺变短假设当支持证据,进行辩解。但是,爱因斯坦等人给出的辩解,实际上是严重地违反了逻辑规律。

首先,在狭义相对论时空观中,在逻辑关系上讲,两系测光等速假设,也就是光速不变假设或C假设C=C1=C2=299792458米/秒,还有两系互测等速假设,也就是u假设u=u1=u2,它们是狭义相对论时空观的理论基础。基于C假设和u假设这两个一级假设,爱因斯坦假设推理出了二级假设洛伦兹变换,然后,继续假设推理出了三级假设动钟变慢、动尺变短等。

使用动钟变慢假设和动尺变短假设这种三级假设反过来证明其前提C假设这个一级假设的正确性,反过来证明其前提洛伦兹变换这个二级假设的正确性,这就是使用“逻辑推理的结论”反证“逻辑推理的前提”的正确性,这是违反逻辑规律的无效论证。

其次,有一些实验,例如飞机搭载原子钟绕地球赤道飞行实验等,一直被当做动钟变慢假设的支持证据。然而,在这些实验中,都是既存在“动钟变慢”现象,又存在“动钟变快”现象。而且,导致“动钟变慢”和“动钟变快”现象的原因,是时钟所受外界作用的差别,时钟的相对运动仅仅是表面现象。

狭义相对论时空观的维护者,片面地强调“动钟变慢”现象对动钟变慢假设提供了支持,但是却无视“动钟变快”现象对动钟变慢假设制造了否定,这属于牵强附会的非科学论证。与此同时,把相对运动表面现象当成时钟变慢或变快的原因,这属于曲解实验。

可以说,对于爱因斯坦相对论时空观使用相对运动效应解释的许多实验,对以往所谓的支持相对论时空观的许多实验证据,都可以重新审视,重新解释。

例如根据狭义相对论的质速关系,可以假设:伴随带电粒子的运动速度值不断增加,带电粒子的质量值会按照洛伦兹因子不断增加,这个质速关系假设曾经被用来解释加速器实验等实验现象。

针对所谓的质速关系和有关的实验,可以给出如下创新的解释。假设伴随带电粒子的运动速度值不断增加,带电粒子的质量值一直不变,带电粒子受到的库仑力作用却按照洛伦兹因子倒数不断减小,即有

使用这种“库仑力随速度减小减小”的观点,对于加速器实验等也可以给出合理解释,而且解释效果优于“质量随速度减小”的假设。这样的观点,还可以成为电磁学创新发展的理论探索方向和实验研究内容。

——假设出“足够慢”的时钟和“足够短”的量尺,支持光速不变第二假设

在追光实验中,追光者等乙系观测者,如果他们使用特制的时钟量尺,按照需要放大时间值,或者缩小长度值,的确可以测得光束相对追光者的光速值就是C2=299792458米/秒,在数量上的确是“巨大速度值”。

一是让乙系使用“足够慢”的时钟。相应于甲系观测者的时钟经历△t=1秒,显示时间值t=1秒时,让乙系“足够慢”的时钟经历了△T=1/(2×299792458)秒时间值;而且在此情况下,让乙系使用自己的量尺测得“光束相对追光者的运动距离值”恰好是△S3=0.5米;这样,乙系使用自己的时钟量尺测得的“光束相对追光者的速度值”就是V3=△S3/△T=299792458米/秒了。这样,就能符合爱因斯坦光速不变第二假设的“巨大数量”要求了。

二是让乙系使用“足够短”的量尺。相应于甲系观测者的时钟经历△t=1秒,显示时间值t=1秒时,让乙系的时钟也经历△T=1秒,显示时间值T=1秒;但是在此情况下,让乙系“足够短”的量尺测得的“光束相对追光者的运动距离值”恰好是△S3=299792458米,这样,乙系使用自己的时钟量尺测得的“光束相对追光者的速度值”就是V3=△S3/△T=299792458米/秒了。这样,就能符合爱因斯坦光速不变第二假设的“巨大数量”要求了。

但是,在实际中,上述“足够慢”的时钟,“足够短”的量尺,都不可能存在。当然,在相对论时空观这种时空理论中,在相对论时空观这种物理模型中,按照需要,假设出、虚拟出上述“足够慢”的时钟和“足够短”的量尺,是完全可以的。这样的时钟量尺,它们可以为了支持爱因斯坦的光速不变第二假设而产生、而存在。

应该指出,对甲系乙系的两个物理现象进行比较,存在如下两种情况:一是被比较的两个物理现象,在物理内容上存在差别,例如在t时刻暂停图上,两个距离一大一小,或者在△t时间过程图中,两个过程一长一短,在此情况下,在甲系乙系描述两个物理现象的有关的物理量,例如长度值和时间值,在一般情况下也会有差别;二是两个物理现象的物理内容没有差别,例如在t时刻暂停图上,两个距离长短相等,或者在△t时间过程图中,两个过程长短相等,在此情况下,在甲系乙系描述两个物理现象的有关的物理量,一般会相等。但是,在此情况下,也可以使用“物理内容没有变化、量值数字按需增减”的变换,在甲系乙系使用不相等的物理量,描述相同的物理内容。

在追光实验中,地球甲系使用遵守国际单位制“秒”“米”的时钟量尺,测得“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,对“一秒没飞一臂长”的小情况给出了描述,符合有关的实验和实践,具有充足的证据。就此,爱因斯坦提出了光速不变第二假设:要求“光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒”,这就是进行“物理内容没有变化、量值数字按需增减”的变换。所以,爱因斯坦假设的C2=299792458米/秒,貌似描述了“秒飞地球七周半”的大内容,实际上所描述的内容,仍然是“一秒没飞一臂长”的小情况。

在狭义相对论时空观中,所谓的动钟变慢、时间延缓、动尺变短和空间收缩等,实际上就是进行“物理内容没有变化、量值数字按需增减”的道具,是制造“量值数字按需增减”结果的换算关系。

当然,在实际的物理世界中,静止或运动的时钟变慢变快,静止或运动的量尺变短变长,都可以存在,对这样的物理现象,可以使用时钟显示时间值规律和量尺显示长度值规律来解释。

实际上,从量子力学角度看,因为选择和变换参照系,在相对运动方向上就发生相对性的动钟变慢、时间延缓、动尺变短和空间收缩等,因此,原子模型就在相对运动方向上,相对性地、不间断地“忽快忽慢”地运动,“忽长忽短”地变化,这是违反实验、违反逻辑的假设想象和理论图像。

4、创建交叉学科时空观,更上一层楼发现更多真相

——让甲系乙系使用统一的国际单位制,极其重要

在狭义相对论时空观中,在相对匀速直线运动的甲系乙系,两个参照系使用的时间单位“秒”和长度单位“米”,是统一的国际单位制的内容吗?

上述问题,是爱因斯坦一直没有明确回答的问题,也是后人没有给予必要研究的问题。可以说,如果甲系乙系具有统一的、国际单位制的“秒”“米”,那么就应该有:甲系国际单位制“1秒”,等于乙系国际单位制“1秒”;甲系国际单位制“1米”,等于乙系国际单位制“1米”。但是上述结果,跟狭义相对论时空观的动钟变慢和动尺变短效应是存在矛盾的。

无论如何,相对匀速直线运动的甲系乙系使用统一的国际单位制,是非常重要的,是必须做到的。可以说,仅当甲系乙系具有统一的国际单位制情况下,甲系乙系的同名物理量,才可以直接比较。关于重要性,可以举例说明。

在中国历史上,曾经使用过“十六两称”,后来改用“十两称”。“十六两称”的1斤,与“十两称”的1斤相等;“十六两称”的16两,与“十两称”的10两相等;“十六两称”的1两,跟“十两称”的1两不相等;“十六两称”的1两,与“十两称”的0.625两相等;“十两称”的1两,与“十六两称”的1.6两相等。

在上述情况下,设甲乙两个人分别使用“十六两称”和“十两称”,那么,甲乙各自所说的质量的量值,就具有如下多种具体关系。

1、当甲乙两个人分别使用“16两称”和“10两称”时,甲说的“16两”和乙说的“10两”,就是物理内容相等。对此,可以使用“物理内容相等的表达式”来表达,如下。

(甲使用“十六两称”所说的16两)=(乙使用“十两称”所说的10两)

在上面表达式中,两个括号里的物理内容具有相等关系,所以,可以在两个括号之间写上等号。在此情况中,两个量值“16两”和“10两”,它们的数字“16”和“10”不相等,两个数字“16”和“10”后面的单位“两”也不相等,但是“16两”和“10两”分别描述的物理内容,却具有相等关系,都是1斤物质。

2、当甲乙两个人分别使用“16两称”和“10两称”时,甲说的“10两”和乙说的“10两”,就是物理内容不相等。对此,可以使用“物理内容不相等的表达式”来表达,如下

(甲使用“十六两称”所说的10两)≠(乙使用“十两称”所说的10两)

在上面表达式中,两个括号里的物理内容不相等,所以,可以在两个括号之间写上不等号。在此情况下,两个量值“10两”,它们的数字“10”是相等的,但是数字“10”后面的两个单位“两”,虽然都叫“两”,但是却是“十六两称”的“两”不等于“十两称”的“两”,由此决定,两个“10两”的物理内容也不相等。

3、当甲乙两个人都使用“十六两称”时,甲说的“10两”和乙说的“10两”,就是物理内容相等。对此,可以使用“物理内容相等的表达式”来表达,如下

(甲使用“十六两称”所说的10两)=(乙使用“十六两称”所说的10两)

4、当甲乙两个人都使用“十两称”时,甲说的“10两”和乙说的“10两”,就是物理内容相等。对此,可以使用“物理内容相等的表达式”来表达,如下

(甲使用“十两称”所说的10两)=(乙使用“十两称”所说的10两)

类似上述情况,当甲系乙系都使用国际单位制时,就跟甲系乙系都使用“十两称”或都使用“十六两称”那样,在此情况下,关于甲系乙系的同名物理量的量值,就可以直接比较。

在甲系乙系,如果他们不使用统一的国际单位制,那就类似于甲系使用“十六两称”,乙系使用“十两称”。因为两系使用的单位不同,甲系乙系的很多物理量,就无法直接比较,需要通过必要的换算关系,才能进行比较。类似必须使用汇率,才能把人民币和美元进行比较。

应该指出,在实践中,在理论上,如果不加区分,不做说明,就把国际单位制和“私人单位制”混合使用,那么,由此就会产生矛盾和争论,甚至导致灾难。

据资料,1998年2月,美国宇航局(NASA)发射了一颗火星气象探测卫星,预定在1999年9月23日进入火星轨道。但在卫星飞抵火星时,研究人员发现,卫星并没有进入预定的火星轨道,而是直接闯入火星大气层后坠毁了。NASA调查发现,造成这次事故的原因是:参与实验的洛克希德马丁空间系统公司为探测活动提供的重要数据中存在英制单位“磅力”,被探测卫星导航人员误当成了国际单位制的“牛顿”,没有进行单位换算,一直错误使用;这种英制单位和国际单位制混合使用的错误,一直未被发现,因此导致调整探测卫星航向过程中,一直存在违反设计要求的“错误推动力”,最终造成了卫星坠毁、实验失败和数亿美元损失。

上述混合使用国际单位制和“私人单位制”导致灾难的案例,具有重要的启示意义。对类似的情况,值得高度重视和认真研究。

——进行交叉学科研究,让甲系乙系获得同步时钟和同长量尺

基于现代科学技术,进行交叉学科研究,就可以认识到,在计量实践、宇航科技、天文观测、工程技术的具体实践中,时钟是重要的计时工具、测时工具。

以原子钟为例说,原子钟是具有基准系统、动力系统、连接系统、显示系统的时间机器。原子钟显示的时间值,走快或走慢的影响因素,主要包括内因和外因两部分。

内因包括:原子钟自身原子频标的稳定性,时间偏差、频率偏差、频率漂移、工作电压稳定性、元件老化影响等,这是导致原子钟走快或走慢的内部因素。

外因包括:原子钟工作环境中的温度、湿度、压强、振动、辐射、磁力、电力、引力等因素的作用等,这是导致原子钟走快或走慢的外部因素。

上述内因和外因可以影响原子钟走快或走慢,这是原子钟作为动力学系统遵守能量守恒定律所决定的必然结果。

如图4所示,概括地说,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。

与时钟的情况相似,目前人们使用的、作为现代科技产品的量尺,也是开放复杂动力学系统,量尺显示的长度值,也是动力学系统运动的一部分内容。

进行交叉学科研究可知,在惯性系理想条件下,内部结构相同,均不受外力作用,相对静止或相对匀速直线运动的两个时钟,以穿过两时钟连线中点且垂直连线的平面为对称面,具有镜面对称关系,这样的两时钟是同步时钟,所显示的时间值可以一直相等。如上所述两个同步时钟受到不同外界作用时,两个同步时钟会变成不同步时钟,所显示的时间值变成快慢不同,静钟变慢或静钟变快,动钟变慢或动钟变快,都可以发生。对上述内容,可称之为时钟显示时间值规律。

进行交叉学科研究可知,在惯性系理想条件下,内部结构相同,均不受外力作用,相对静止或匀速直线运动的两个量尺,以穿过两量尺连线中点且垂直连线的平面为对称面,具有镜面对称关系,这样的两量尺是同长量尺,所显示的长度值可以一直相等。如上所述两个同长量尺受到不同外界作用时,两个同长量尺会变成不同长量尺,所显示的长度值变成长短不同,静尺变短或静尺变长,动尺变短和动尺变长,都可以发生。对上述内容,可称之为量尺显示长度值规律。

在同一参照系对不同时钟的时间值进行校对,获得同步时钟;对不同量尺的长度值进行校对,获得同长量尺;让不同地方的时间单位“秒”保持同步,让不同地方的长度单位“米”保持同长;在相对运动的两个参照系,对两系时钟的时间值进行校对和控制,获得同步时钟;对两系量尺的长度值进行校对和控制,获得同长量尺;在两个参照系获得同步且相等的时间单位“秒”,在两个参照系获得同长且相等的长度单位“米”;对上述工作内容,在理论研究上,在实验实践上,都可以根据时钟显示时间值规律和量尺显示长度值规律来具体进行。

——给甲系乙系建立统一的国际单位制“秒”“米”,必须做到

在计量学中,国际单位制的时间基本单位“1秒”,定义如下:铯133原子振动9192631770次所需的时间定义为1秒。国际单位制的长度基本单位“1米”,定义如下:光在真空中1/299792458秒内所经过路程的长度定义为1米。根据时间基本单位“秒”和长度基本单位“米”,可以导出速度单位“米/秒”。

一个时钟,如果它按着国际单位制的“秒”定义显示时间值,那它就是遵守国际单位制的时钟;如果一个时钟不按着国际单位制的“秒”定义显示时间值,那它就不是遵守国际单位制的时钟。一个量尺,如果它按着国际单位制的“米”定义显示长度值,那它就是遵守国际单位制的量尺;如果一个量尺不按着国际单位制的“米”定义显示长度值,那它就不是遵守国际单位制的量尺。

目前在地球上,人类使用的时间单位“秒”、长度单位“米”和时钟量尺,大多都是国际单位制的“秒”“米”和时钟量尺。但是,在一些理论研究中,有些所谓的“秒”“米”和时钟量尺,实际上是不遵守国际单位制的内容。

在相对匀速直线运动的甲系乙系,设甲系使用的国际单位制时间基本单位“1秒”,跟乙系使用的时间单位“1秒”,是等长的时间过程。

具体说,进行两次暂停,第一次暂停时,甲系的时间单位“1秒”,乙系的时间单位“1秒”,同时开始;经历国际单位制“1秒”时间值,第二次暂停时,甲系的时间单位“1秒”,乙系的时间单位“1秒”,同时结束。在此情况下,乙系的时间值单位“1秒”,跟甲系国际单位制的时间基本单位“1秒”,就是相等关系。这样,甲系乙系就具有遵守国际单位制、统一的时间值单位“1秒”。对此可以表示为

(甲系国际单位制的△t=1秒)=(乙系时间值的△T=1秒)……(1)

在甲系乙系具有遵守国际单位制、统一的时间值单位“1秒”的情况下,按照甲系时间值单位“1秒”显示时间值的甲系时钟,按照乙系时间值单位“1秒”显示时间值的乙系时钟,两个时钟各自显示的1秒,就具有相等关系,它们可以成为同步时钟。

具体说就是,甲时钟显示的△t=1秒,乙时钟显示的△T=1秒,能做到同时开始、同时结束,也就是甲时钟显示△t=1秒的起点和终点之间的时间过程,跟乙时钟显示△T=1秒的起点和终点之间的时间过程相等。对于上述情况,可以表示为

(甲系时钟△t=1秒)=(乙系时钟△T=1秒)…………(2)

在上述情况下,使用甲系时钟测到的1秒,使用乙系时钟测到的1秒,这两个“1秒”也可以具有相等关系。

在现代科技的计量学中,在特定参照系,让相对静止的多个时钟成为同步时钟,或非常接近同步时钟,已经可以实现。所以,在一定条件下,在特定参照系测量速度值的时候,可以认为测速起点处的时钟,跟测速终点处的时钟,就是同步时钟。

在现代科技的计量学中,在相对匀速直线运动的甲系乙系,让甲系时钟和乙系时钟都按照国际单位制的“秒”来显示时间值,让甲系时钟和乙系时钟成为同步时钟,或非常接近同步时钟,也有很多具体方法。所以,在一定条件下,也可以认为甲系时钟和乙系时钟就是同步时钟。

对于相对静止或相对运动的两个同步时钟,甲时钟和乙时钟,如果持甲时钟的甲观测者、持乙时钟的乙观测者,还有其它任意位置的观测者,他们依靠两个时钟发出的以有限速度值运动的光信号,分别使用眼睛观看,则在不同位置、不同情况,看到的结果是不一样的。在有些位置和情况,会看到甲时钟和乙时钟是同步时钟。在有些位置和情况,会看到甲时钟乙时钟是非同步时钟。使用t时刻暂停图,可以很容易地理解这种情况。

在相对匀速直线运动的甲系乙系,设甲系使用的国际单位制长度基本单位“1米”,跟乙系使用的长度单位“1米”,是等长的空间距离。

具体说,在特定时钟的t时刻暂停图中,把甲系长度单位的“1米”,跟乙系长度单位的“1米”,平行放置,在此情况下,它们的起点对齐时,它们的终点也能对齐。这样,乙系的长度单位“1米”,跟甲系国际单位制的长度基本单位“1米”,就是相等关系。因此,甲系乙系就具有符合国际单位制、统一的长度单位“1米”。对此可以表示为

(甲系国际单位制的△s=1米)=(乙系长度值的△S=1米)……(3)

在甲系乙系就具有符合国际单位制、统一的长度单位“1米”的情况下,按照甲系长度单位“1米”显示长度值的甲系量尺,按照乙系长度单位“1米”显示长度的乙系量尺,两个量尺各自显示的1米,就具有相等关系,它们可以成为同长量尺。

具体说就是,把甲系量尺跟乙系量尺平行放置时,间隙量尺显示的△s=1米,乙量尺显示的△S=1米,它们的起点对齐时,它们的终点也对齐。也就是甲系量尺显示△s=1米的起点和终点之间的空间距离,跟乙系量尺显示△S=1米的起点和终点之间的空间距离相等。对于上述情况,可以表示为

(甲量尺△s=1米)=(乙量尺△S=1米)…………(4)

在上述情况下,使用甲系量尺测到的1米,使用乙系量尺测到的1米,这两个“1米”也可以具有相等关系。

在现代科技的计量学中,在特定参照系,让相对静止的多个量尺成为同长量尺,或非常接近同长量尺,已经可以实现。所以,在一定条件下,在特定参照系测量速度值的时候,可以认为测速起点处的量尺,跟测速终点处的量尺,就是同长量尺。

在现代科技的计量学中,在相对匀速直线运动的甲系乙系,让甲系量尺和乙系量尺都按照国际单位制的“米”来显示长度值,让甲系量尺和乙系量尺成为同长量尺,或非常接近同长量尺,也有很多具体方法。所以,在一定条件下,也可以认为甲系量尺和乙系量尺就是同长量尺。

对于相对静止或相对运动的两个同长量尺,甲量尺和乙量尺,如果持甲量尺的甲观测者、持乙量尺的乙观测者,还有其它任意位置的观测者,他们依靠两个量尺发出的以有限速度值运动的光信号,分别使用眼睛观看,则在不同位置、不同情况,看到的结果是不一样的。在有些位置和情况,会看到甲量尺和乙量尺是同长量尺。在有些位置和情况,会看到甲量尺和乙量尺是非同步量尺。使用t时刻暂停图,可以很容易地理解这种情况。

在相对匀速直线运动的甲系乙系具有统一的时间单位“1秒”,具有统一的长度单位“1米”,而且拥有同步时钟,拥有同长量尺的情况下,若甲系使用自己的时钟量尺测到一个光束的光速值为C1=299792458米/秒,乙系使用自己的时钟量尺测到的另一个光束的光速值为C2 =299792458米/秒,那么说这两个光速值相等为C=C1=C2=299792458米/秒,具有明确的物理意义,表示二者的物理内容相同。可表示为

(甲系光速值C1=299792458米/秒)=(乙系光速值C2=299792458米/秒)……(5)

在上面,C1和C2具有相同的数字“299792458”,而且相同数字后面的单位“米/秒”也相同,所以,C1=299792458米/秒和C2 =299792458米/秒各自描述的物理内容是相等关系。

——甲系乙系没有统一的时空单位的情况,也值得广泛研究

在相对匀速直线运动的甲系乙系,设乙系使用的时间单位“1秒”,跟甲系使用的国际单位制时间基本单位“1秒”不是等长的时间过程。

具体说,进行两次暂停,第一次暂停时,两个“1秒”同时开始,第二次暂停时,两个“1秒”不能同时结束。在此情况下,乙系的时间值单位“1秒”,跟甲系国际单位制的时间基本单位“1秒”就不是相等关系。此时,甲系乙系不具有符合国际单位制、统一的时间值单位“1秒”。对此可以表示为

(甲系国际单位制的△t=1秒)≠(乙系时间值的△T=1秒)……(6)

在甲系乙系不具有符合国际单位制、统一的时间值单位“1秒”的情况下,按照甲系时间单位“1秒”显示时间值的甲系时钟,按照乙系时间单位“1秒”显示时间值的乙系时钟,两个时钟各自显示的1秒,不具有相等关系,它们是非同步时钟。

具体说就是,甲系时钟显示的△t=1秒,乙系时钟显示的△T=1秒,不能做到同时开始、同时结束。也就是甲系时钟显示△t=1秒的起点和终点之间的时间过程,跟乙系时钟显示△T=1秒的起点和终点之间的时间过程不相等。对于上述情况,可表示为

(甲时钟△t=1秒)≠(乙时钟△T=1秒)…………(7)

在上述情况下,使用甲系时钟测到的1秒,使用乙系时钟测到的1秒,这两个“1秒”不具有相等关系。

在相对匀速直线运动的甲系乙系,设乙系使用的长度单位“1米”,跟甲系使用的国际单位制长度基本单位“1米”不是等长的空间距离。

具体说,在特定时钟t时刻暂停图中,把两个“1米”平行放置,两个“1米”的起点对齐时,终点却不能对齐。在此情况下,乙系的长度单位“1米”,跟甲系国际单位制的长度基本单位“1米”就不是相等关系。这样,甲系乙系就不具有符合国际单位制、统一的长度单位“1米”。对此可以表示为

(甲系国际单位制的△s=1米)≠(乙系长度值的△S=1米)……(8)

在甲系乙系不具有符合国际单位制、统一的长度单位“1米”的情况下,按照甲系长度单位“1米”显示长度值的甲系量尺,按照乙系长度单位“1米”显示长度的乙系量尺,两个量尺各自显示的1米,就不具有相等关系,它们是非同长量尺。

具体说就是,把甲系量尺跟乙系量尺平行放置,甲系量尺显示的△s=1米,乙系量尺显示的△S=1米,它们的起点对齐时、终点却不能对齐。也就是甲系量尺显示△s=1米的起点和终点之间的空间距离,跟乙系量尺显示△S=1米的起点和终点之间的空间距离不相等。对于上述情况,可表示为

(甲量尺△s=1米)≠(乙量尺△S=1米)…………(9)

在上述情况下,使用甲系量尺测到的1米,使用乙系量尺测到的1米,这两个“1米”也不具有相等关系。

在甲系乙系不具有统一的时间值单位“1秒”,不具有统一的长度值单位“1米”,而且甲系乙系没有同步时钟,没有同长量尺的情况下,若甲系使用自己的时钟量尺测到一个光束的光速值C1=299792458米/秒,乙系使用自己的时钟量尺测到同一光束的光速值C2=299792458米/秒,那么这两个光速值C1和C2,一般情况下,不具有相等的关系。可表示为

(甲系光速值C1=299792458米/秒)≠(乙系光速值C2=299792458米/秒)……(10)

因为虽然C1和C2具有相同的数字“299792458”,但是相同数字后面的单位“米/秒”却不相同,所以,C1=299792458米/秒和C2 =299792458米/秒各自描述的物理内容,也是不相同的。

在同一参照系或不同参照系,把不同时钟对准很重要,把不同量尺校准也很重要,然而,让不同时钟保持同步运行,一直是同步时钟更重要,让不同量尺保持同长状态,一直是同长量尺也更重要。

在测量速度值的时候,测速起点处和测速终点处的观测者,如果他们使用的时钟不是同步时钟,量尺不是同长量尺,那么他们测得的速度值就不符合平均速度值定义,就会存在巨大误差,甚至存在错误,丧失科学价值。

——甲系乙系观测者测到的速度值关系,由实验决定

在追光实验,乙系多个观测者也可以使用自己的时钟量尺进行测量实验,获得自己的测量结果。

针对乙系时钟T1=0秒暂停图,也就是甲系时钟t1=0秒暂停图,在理论研究上可以说,乙系观测者,包括追光者,他们可以使用自己的时钟量尺测量确定如下结果:在乙系时钟T1=0秒暂停图中,甲系原点观测者、追光者(乙系原点观测者)、点光源及其发出的光束,重合在甲系乙系原点处。此刻,相对追光者而言(这是测速起点),甲系原点处点光源发出的光束,沿地月连线,向月球飞去;甲系原点处观测者、点光源和地球等,沿地月连线,向X轴负方向,远离追光者飞走。

针对乙系时钟T时刻暂停图,也就是甲系时钟t2=1秒暂停图,在理论研究上可以说,乙系观测者,包括追光者,他们可以使用自己的时钟量尺测量确定如下结果:向月球飞行的光束,相对甲系原点的距离值和光速值分别是△S1、V1=△S1/△T(这种情况,甲系原点处是测速起点,光束所在处是测速终点);甲系原点相对追光者的距离值和速度值分别为△S2、V2=△S2/△T(这种情况,追光者所在处是测速起点,甲系原点所在处是测速终点);光束相对追光者的距离值和速度值分别为△S3、V3=△S3/△T(这种情况,追光者所在处是测速起点,光束所在处是测速终点)。△T是乙系时钟从T1=0秒增加到T秒的时间值,对应甲系时钟从t1=0秒增加到t2=1秒的过程。

在一般情况下,如果无法确定甲系乙系的“秒”“米”关系,无法确定甲系时钟和乙系时钟具有何种时间值关系,无法确定甲系量尺和乙系量尺具有何种长度值关系,那么在此情况下,乙系观测者使用自己的时钟量尺测定的:V1=△S1/△T,V2=△S2/△T,V3=△S3/△T,跟甲系观测者使用自己的时钟量尺测定的:v1=299792458米/秒,v2=299792457.5米/秒,v3=0.5米/秒,它们具有何种关系,就应该由具体的测量实验和结果来决定,实验结果是啥样,就是啥样。

在目前条件下,类似航空实践中进行风洞电脑模拟实验,对本文设计的追光实验,也可以进行电脑模拟实验,或者进行实际的实验研究。创新发展交叉学科时空观,发展完善爱因斯坦时空观,可以推动科技创新发展,更上一层楼走向大丰收。

作者简介

齐新,交叉学科时空观创建者,交叉学科统一论创建项目牵头人,强脑方法和产品研发者,头脑简图发明人和专利权人,强脑创新方法和提高六大脑力方法发明人,抑郁症和极端行为预防方法研发者。《智胜爱因斯坦》和《管理大脑思想》图书作者。1964年2月出生于内蒙古赤峰市;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社和内蒙古日报社工作;2011年11月成立新动力文化,并任负责人至今。

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、大脑和思想等问题进行了长期的交叉学科研究。2009年,得到全国政协副主席、国家科委原主任宋健院士推荐,在《前沿科学》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”。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推荐,在《宇航学报》第2期发表科学论文“论GPS与相对论时空观”。2006年6月,在内蒙古教育出版社出版《智胜爱因斯坦》创新方法图书。2017年7月,在光明日报出版社出版《管理大脑思想》科学用脑图书。2023年4月,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。曾经发布大量网络科普文章,介绍交叉学科时空观和强脑方法等。 

强脑方法
使用强脑方法 打造超强头脑
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