让所有人都能推翻半个相对论,超级民科立下军令状

文摘   科学   2024-09-23 12:30   内蒙古  


爱因斯坦时空观被推翻后,所有物理学家都有建功立业新机遇

颠覆爱因斯坦时空观,做到“双九必知”就能实现目标

爱因斯坦时空观存在致命错误,该修改课本了

我是超级民科齐新,我向所有人立下军令状:我可以帮助所有人智胜爱因斯坦,帮助所有人发现更多真相,更上一层楼,取得创新大丰收;如果我承诺的帮助所有人智胜爱因斯坦,我实际上做不到,那所有人都可以怼我一下,我心甘情愿地接受几十亿次愤怒猛怼。

关于帮助所有人智胜爱因斯坦,具体说,包括如下几种情况:首先,如果你想要创建比爱因斯坦时空观更好的时空观,我可以帮助你实现目标;其次,如果你想要创建比爱因斯坦相对论更好的力学、电磁学、引力学和宇宙学,我也可以帮助你实现目标;第三,如果你想要发展完善爱因斯坦时空观,我可以帮助你实现目标;第四,如果你想要推翻爱因斯坦时空观,我也可以帮助你实现目标……

如果我承诺的帮助所有人智胜爱因斯坦,我实际上做不到,那所有人都可以怼我一下,我心甘情愿地接受几十亿次愤怒猛怼。几十亿人怼我之后,在地球上,我就变成人人皆知的过街老鼠了,那我就再也没有立足之地了,如此惩罚何等悲惨,可想而知相当可怕。

不过,绝对不会发生这种情况。因为我教过大学、高中和初中,我把智胜爱因斯坦的文章写成了初中生都能听懂的物理课教案,高中生、大学生和其他人更应该能听懂。我当过报纸记者和编辑,长期进行科普研究和实践,我使用新闻媒体面向大众进行科普的通俗易懂要求撰写文章,甚至使用文学作品的形象比喻等手法进行科普,同时还使用短视频和直播互动等形式答疑解难,所以,只要想要智胜爱因斯坦的人,他们就一定实现目标。除非有人故意不想实现目标,或者明明已经做到了却硬说没做到。

关于爱因斯坦时空观是什么,先做一个简单介绍。简而言之,实际的宇宙存在于人脑之外,当然,人脑和人身体也是实际宇宙的具体内容之一。对于实际宇宙的时间空间等内容,爱因斯坦一方面继承了别人的观察、实验、实践和研究结果,另一方面还独立地进行了头脑假设猜想和虚拟想象等认识活动;这样,爱因斯坦就在头脑里制造了近似的时空图像,并使用语言文字、数学公式和图画数据等形式,建构了近似的时空模型;这就是爱因斯坦的时空观。牛顿的时空观也是类似的情况。

很多人都知道,爱因斯坦的相对论时空观引发了100多年矛盾和争论。进行交叉学科创新研究,把现代科技的物理学、计量学、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,我们发现了更多真相,更上一层楼,这样,我们就创建了交叉学科时空观。基于交叉学科时空观进行比较研究,就可以对爱因斯坦时空观获得再认识,就可以对它进行发展完善,解决100多年矛盾和争论。

形象比喻,实际宇宙就像大象,爱因斯坦就像摸索大象的盲人。爱因斯坦时空观作为实际宇宙时空内容反映进人头脑里,所产生的近似时空图像、近似时空模型,它包括两部分内容:一是对宇宙大象的大腿和尾巴给出了反映和描述,这部分内容的确是得到了实验支持;二是假设猜想和虚拟想象出的大象翅膀,这部分内容虽然找到了牵强附会、似是而非的证据,误把大象耳朵当成大象翅膀,结果就把大象翅膀也当成了确有其事,但是大象翅膀制造了众多矛盾和争论,制造了严重困难和危机,而且曲解实验,误导实践,所以,错误的大象翅膀内容,必须删除掉。这就是我们所说的推翻半个相对论。

在过去,如果有人理解不了爱因斯坦头脑里假设猜想的时空图像,不能接受爱因斯坦讲述的虚拟想象时空模型,他们就会被爱因斯坦等人斥责为没学懂相对论,暗示没学懂的人智力低下,反证相对论的奇特景象就是真的。

实际上,大家理解不了的那部分相对论奇幻内容,恰恰就是爱因斯坦头脑里假设猜想出的大象翅膀。这种虚拟想象的大象翅膀,自始至今一直是存在于爱因斯坦头脑里,或者转移到了一些爱因斯坦粉丝的脑袋里,这种大象翅膀在人脑袋之外从来都没有存在过,爱因斯坦等人从未拿出过服人服己的大象翅膀证据。那些所谓支持大象翅膀的证据,都是近似情况,或者是类似情况,牵强附会,似是而非,强拉硬扯,指鹿为马,常常是相对论图像上画的是大象翅膀,但是他们找到猪耳朵就硬说这就是图上画的大象翅膀。关于上述情况,在后面的内容中,我会给出证据和证明,证据确凿铁证如山。

可以说,爱因斯坦时空观它不是实际宇宙时空内容的原型本身,也不是一一对应的写真图像。有些人把包含大象翅膀的爱因斯坦时空观,也就是爱因斯坦头脑里的近似时空图像、近似时空模型,当成实际宇宙时空内容本身,或者当成一一对应的图像,把图像跟原型混为一谈,这是严重错误。误导别人,甚至强迫别人接受包括大象翅膀的爱因斯坦时空观,这是错上加错。

随着科学技术进步发展,针对实际宇宙时空内容,一定会产生比爱因斯坦时空观更符合实际的头脑时空图像、科学时空模型。我们创建的交叉学科时空观发现和增加了大象脑袋新内容,继承了大象大腿和尾巴正确内容,删除了大象翅膀错误内容,指出了更多真相,可以推动科学技术更上一层楼,走向新天地。这就是我们承诺帮助大家智胜爱因斯坦的底气和资格,这样的内容经过反复论证已经可以修改物理课本了。

 

文章目录

1、爱因斯坦时空观存在致命错误,新时空观指出更多真相

1.1六人六钟六尺测量研究九个速度值,指出更多真相

1.2爱因斯坦的u假设符合实际情况

1.3爱因斯坦的C假设制造矛盾和困难

1.4洛伦兹变换里的u和C不能共同成立

1.5使用动钟变慢和动尺变短做辩解有困难

1.6爱因斯坦时空观有对有错且有致命错误

2、追光实验:爱因斯坦时空观遭遇危机,新时空观破除迷雾

2.1追光实验,甲系观测者使用时钟量尺测量速度值

2.2按照需要放大速度值,违反观察实验实践逻辑

2.3 爱因斯坦的C假设制造致命错误,酿成致命危机

2.4使用动钟变慢和动尺变短做辩解,制造更多困难

2.5甲系乙系测到的速度值关系,应该由实验来决定

2.6对头脑假设猜想,必须进行观察实验实践逻辑检验

3、交叉学科时空观,给甲系乙系建立统一的国际单位制

3.1给甲系乙系建立统一的国际单位制,极其重要

3.2 使用t时刻暂停图方法,研究时空问题

3.3使用时钟量尺测量时间值长度值

3.4使用时钟量尺测量速度值,约定光速值

3.5新时空观,给甲系乙系建立统一的国际单位制

3.6爱因斯坦的“闪光和火车”案例,有九个事件

4、综合结论

5、参考文献

6、作者致谢

7、作者简介

1、爱因斯坦时空观存在致命错误,新时空观指出更多真相

1.1六人六钟六尺测量研究九个速度值,指出更多真相

如图1所示,设在真空中惯性系理想条件下,有相对匀速直线运动的甲系乙系,甲系的直角坐标系是小写的oxyz;乙系的直角坐标系是大写的OXYZ;两系x、X轴重合且是相对运动方向;两系y、Y轴平行,z、Z轴平行。

如图1.1所示,设甲系时钟和乙系时钟显示的时间值为t1=T1=0秒时,甲系乙系原点o、O重合;把甲系乙系的观测者及其时钟量尺都简化为无形状、无大小的质点,即可认为此刻甲系甲一和乙系乙一在原点处重合;甲系甲二在x轴上a点,坐标为xa;甲系甲三在任意位置b点,坐标为(xb、yb、zb);乙系乙二在乙一的左侧;乙系乙三在b点左侧;设在此刻,甲系原点处点光源发出一个球面光波。

设如图1.2所示,设甲、乙系时钟分别显示时刻值t2和T2时,乙系乙一运动到a点,跟甲系甲二在x轴上a点位置对齐;点光源发出的球面光波膨胀运动,球面光波上一光子与b点相交,b点就是甲系甲三所在处;此时,乙系乙三也运动到b点;因此,点光子、甲系甲三和乙系乙三,他们“重合”在b点。在上述情况下,可以设计六人六钟六尺测速实验,测量和研究九个速度值。

——甲系乙系互相测量对方速度值

首先,甲系可以把乙系乙一选定为运动者,把甲系甲一所在处选定为测速起点,把甲系甲二所在处选定为测速终点,让甲一甲二使用甲系的同步时钟和同长量尺,联合测量乙系乙一相对甲系的速度值。

在图1.1所示情况,甲系甲一使用自己的时钟量尺,可以测得乙系乙一在测速起点的运动时刻值和x轴坐标值为(0、0)。

在图1.2所示情况,甲系甲二使用自己的时钟量尺,可以测得乙系乙一在测速终点的运动时刻值和x轴坐标值为(t2、xa)。

这样,甲系甲一甲二就可以使用平均速度值公式计算出乙系乙一相对甲系的速度值

u1=△x/△t=(xa-0)/(t2-0)=xa/t2……(1)

这也就是乙系相对甲系的速度值。

其次,在上述情况下,乙系可以把甲系甲一选定为运动者,把乙系乙一所在处选定为测速起点,把乙系乙二所在处选定为测速终点,让乙一乙二使用乙系的同步时钟和同长量尺,联合测量甲系甲一相对乙系的速度值。

在图1.1所示情况,乙系乙一使用自己的时钟量尺,可以测得甲系甲一在测速起点的运动时刻值和X轴坐标值为(0、0)。

在图1.2所示情况,乙系乙二使用自己的时钟量尺,可以测得甲系甲一在测速终点的运动时刻值和X轴坐标值为(T2、-Xa)。

这样,乙系乙一乙二就可以使用平均速度值公式计算出甲系甲一相对乙系的速度值

u2=△X/△T=(-Xa-0)/(T2-0)=-Xa/T2……(2)

负号表示u2的方向与X轴正方向相反,若只取量值,可写成u2=Xa/T2。这也就是甲系相对乙系的速度值。

——甲系乙系测量同一光子光速值

首先,甲系可以把运动到b点的点光子选定为运动者,把甲系甲一所在处选定为测速起点,把甲系甲三所在处选定为测速终点,甲一甲三可以使用甲系的同步时钟和同长量尺,联合测量上述点光子相对甲系的光速值。

在图1.1所示情况,甲系甲一使用自己的时钟量尺,可以测得点光子在测速起点的运动时刻值和xyz轴坐标值为(0、0、0、0)。

在图1.2所示情况,甲系甲三使用自己的时钟量尺,可以测得点光子在测速终点的运动时刻值和xyz轴坐标值为(t2、xb、yb、zb)。

这样,甲系的甲一甲三可以计算获得球面光波上点光子到甲系原点的距离值为

              

甲系可以使用平均速度值公式计算获得点光子相对甲系的光速值

C1=△s/△t=r/t2……(4)

上面的光速值C1,是一般情况下,甲系观测者测得的球面光波上任意点光子相对甲系的光速值。在特殊情况下,对于球面光波上沿x、X轴正方向运动的光子,甲系观测者可以使用甲系的同步时钟和同长量尺,测得该光子相对甲系x轴的运动距离值△s=xb,运动时间值△t=t2,光速值C=△s/△t=xb/t2。这个特殊情况下的光速值C=xb/t2,是一般情况下光速值C1=r/t2的一个具体情况。

其次,乙系可以把运动到b点的点光子选定为运动者,把乙系乙一所在处选定为测速起点,把乙系乙三所在处选定为测速终点,乙一乙三可以使用乙系的同步时钟和同长量尺,联合测量同一点光子相对乙系的光速值。

在图1.1所示情况,乙系乙一使用自己的时钟量尺,可以测得同一点光子在测速起点的运动时刻值和XYZ轴坐标值为(0、0、0、0)。

在图1.2所示情况,乙系乙三使用自己的时钟量尺,可以测得同一点光子在测速终点的运动时刻值和XYZ轴坐标值为(T2、Xb、Yb、Zb)。

这样,乙系的乙一乙三可以计算获得球面光波上同一点光子到乙系原点的距离值为

                 

乙系可以使用平均速度值公式计算获得同一点光子相对乙系的光速值

C2=△S/△T=R/T2……(6)

上面的光速值C2,是一般情况下,乙系观测者测得的球面光波上一个点光子相对乙系的光速值。在特殊情况下,对于球面光波上沿x、X轴正方向运动的光子,乙系观测者可以使用乙系的同步时钟和同长量尺,测得该光子相对乙系X轴的运动距离值△S=Xb,运动时间值△T=T2,光速值C=△S/△T=Xb/T2。这个特殊情况下的光速值C=Xb/T2,是一般情况下光速值C2=R/T2的一个具体情况。

另外,甲系还可以进行“超级测速”活动,在甲系测量球面光波上点光子相对乙系乙一的速度值。

在图1.1所示情况,甲系甲一使用自己的时钟量尺,可以测得乙系乙一和点光子的运动时刻值和xyz轴坐标值均为为(0、0、0、0)。

在图1.2所示情况,甲系甲二使用自己的时钟量尺,可以测得乙系乙一的运动时刻值和xyz轴坐标值为(t2、xa、0、0);甲系甲三使用自己的时钟量尺,可以测得点光子的运动时刻值和xyz轴坐标值为(t2、xb、yb、zb)。

据上,甲系的甲一甲二甲三可以计算获得球面光波上点光子到乙系乙一的距离值为

 

                  

这是在△t时间值里,球面光波上点光子相对乙系乙一的运动距离值,由此,甲系就可以测量和计算获得点光子相对乙系乙一的光速值

v=△h/△t……(8)

同理,乙系系还可以进行“超级测速”活动,在乙系测量球面光波上点光子相对甲系甲一的速度值。

在图1.1所示情况,乙系乙一使用自己的时钟量尺,可以测得甲系甲一和点光子的运动时刻值和XYZ轴坐标值均为为(0、0、0、0)。

在图1.2所示情况,乙系乙二使用自己的时钟量尺,可以测得甲系甲一的运动时刻值和XYZ轴坐标值为(T2、-Xa、0、0);乙系乙三使用自己的时钟量尺,可以测得点光子的运动时刻值和XYZ轴坐标值为(T2、Xb、Yb、Zb)。

据上,乙系的乙一乙二乙三可以计算获得球面光波上点光子到甲系甲一的距离值为

 

                  

由此,乙系就可以测量和计算获得点光子相对甲系甲一的光速值

V=△H/△T……(10)

在上面,通过六人六钟六尺测速实验,测量获得了六个速度值。其中的C2,是乙系测到的“点光子相对乙系乙一的光速值;与此有关的v,是甲系测到的“点光子相对乙系乙一的光速值”;其中的C1,是甲系测到的“点光子相对甲系甲一的光速值”;与此有关的V,是乙系测到的“点光子相对甲系甲一的光速值”;对它们可以进行比较研究。

在上述点光子上,还可以建立参照系,简称为光子参照系。在光子参照系,可以研究甲系甲一和乙系乙一相对光子参照系的速度值,以及甲系甲一和乙系乙一的相对速度值。这样,还可以研究三个速度值(在后面有具体讨论)。

上面介绍的六人六钟六尺测量速度值实验,及其测量研究的九个速度值,包括u1、u2、C1、C2、v和V六个速度值,这是根据计量学和物理学的测量速度值要求,进行测量速度值模拟实验,所得到的结果。这是对科学实验和工程实践中的测量速度值活动,进行概括总结的结果。

这个六人六钟六尺测速实验及其测量研究的u1、u2、C1、C2、v和V等九个速度值,它们就是伽利略变换和洛伦兹变换共同的实验基础,也是牛顿绝对时空观,爱因斯坦相对论时空观和交叉学科时空观共同的实验基础。是各家时空观都能接受,也必须接受的公共认识。

从上述共同的实验基础出发,不同的时空观做出了不同的假设,就得出了不同的观点,因此就产生了差别,所以就产生了矛盾和争论。

1.2爱因斯坦的u假设符合实际情况

——爱因斯坦时空观简述

关于爱因斯坦的时空观,以狭义相对论时空观为例,简略地说,针对相对匀速直线运动的甲系乙系,爱因斯坦狭义相对论时空观介绍了立足甲系乙系研究时空问题,所取得的时空认识。

研究表明,在甲系,针对甲系观测者使用时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,爱因斯坦介绍了科技工作者独立地进行眼睛观察、仪器实验、科学实践和头脑思考,所取得的时空认识。

在乙系,针对乙系观测者使用时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,爱因斯坦介绍了他在头脑里进行假设猜想和虚拟想象,获得的时空图像和物理模型,也就是使用狭义相对论时空观的基本假设和变换公式,把甲系独立地获得的时间值、长度值、速度值和光速值等,转化和变换到乙系,获得的假设推理性时空认识。

爱因斯坦建立狭义相对论时空观的过程,大致如下:

首先,爱因斯坦提出狭义相对性假设,无条件地继承了牛顿绝对时空观伽利略变换里的速度值u。其次,爱因斯坦提出光速不变假设,获得了光速值C。然后,基于速度值u和C,爱因斯坦假设推理出了洛伦兹变换。根据洛伦兹变换,爱因斯坦又假设推理出了动钟变慢、动尺变短、同时的相对性和速度值变换关系等数学公式。由此,创建了狭义相对论时空观。然后,使用狭义相对论时空观改造经典力学和电磁学,就创建了狭义相对论。

——伽利略变换里的速度值u,成立有条件

在六人六钟六尺测速实验中,我们给出了两个速度值u1和u2。在牛顿绝对时空观中,甲系观测者可以使用自己的时钟量尺测得乙系相对甲系的速度值为u1=△x/△t;乙系观测者可以使用自己的时钟量尺测得甲系相对乙系的速度值为u2=△X△T。

在理论研究上说,在牛顿绝对时空观理论模型中,把牛顿假设的绝对的数学时间和绝对的数学空间,落实到甲系乙系及其时钟量尺上,结果为:甲系乙系具有符合国际单位制、统一的“秒”“米”单位;甲系时钟跟乙系时钟永远是同步时钟(这就是伽利略变换的t=T描述的情况);甲系量尺跟乙系量尺永远是同长量尺。

在上述情况下,伽利略变换创建者相当于提出了两系互测等速假设u=u1=u2,可简称u假设。据此,就可以把两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T缩写成一个速度值u。

在甲系乙系具有遵守国际单位制、统一的“秒”“米”单位;甲系时钟跟乙系时钟永远是同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺永远是同长量尺的条件下,两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T,它们的量值一直相等,u假设u=u1=u2一直成立。

在上述情况下,对于u1=△x/△t和u2=△X/△T,可以不加区分。可以使用一个速度值u来代表两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T的任何一个,进行具体应用。这样做不会产生任何矛盾。基于速度值u,伽利略变换创建者创建了伽利略变换和逆变换给出了牛顿绝对时空观的数学公式和定量描述

T=t,X=x-ut,Y=y,Z=z…………(11)

t=T,x=X+uT,y=Y,z=Z…………(12)

在上述条件下,在理论研究上说,在真空中惯性系理想情况下,在牛顿绝对时空观物理模型中、理论图像中,牛顿绝对时空观伽利略变换的物理意义如下:设甲系观测者使用自己的时钟量尺测得一个运动质点的运动时刻值和坐标值为(t、x、y、z),乙系观测者使用自己的时钟量尺测得同一运动质点的运动时刻值和坐标值为(T、X、Y、Z),伽利略变换和逆变换给出了(t、x、y、z)和(T、X、Y、Z)的变换关系。

简略地说,牛顿绝对时空观伽利略变换里的速度值u,它的实验基础是六人六钟六尺测速实验和两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T,它的理论基础是两系互测等速假设,也就是u假设u=u1=u2。

在牛顿绝对时空观理论模型中,两系互测等速假设u=u1=u2、u假设和速度值u,它们是同一件事的三种具体表述。

在一定条件下,伽利略变换里的速度值u,它符合科技工作者使用时钟量尺测量速度值的结果,可以得到科技工作者进行的观察、实验、实践和研究的支持,所以,伽利略变换里的速度值u是正确的。

爱因斯坦创建狭义相对论时空观的时候,他无条件地继承了牛顿绝对时空观的两系互测等速假设,也就是u假设,也就是伽利略变换里的速度值u。这样做,爱因斯坦得到了正确结果。

应该指出,因为是无条件继承,所以,爱因斯坦没有改变速度值u在伽利略变换里的实验基础、理论基础和成立条件等。同时,爱因斯坦对速度值u缺乏必要的研究,爱因斯坦既没有明确认识到,也没有给出具体说明:那个继承而来的速度值u,它来源于两个速度值u1=△x/△t、u2=△X/△T和u假设u=u1=u2;速度值u的成立,是有条件的,具体为:甲系乙系具有遵守国际单位制、统一的“秒”“米”;甲系时钟跟乙系时钟永远是同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺永远是同长量尺。

1.3爱因斯坦的C假设制造矛盾和困难

在六人六钟六尺测速实验中,我们给出了两个速度值C1和C2。甲系观测者可以使用自己的时钟量尺测得点光子相对甲系的光束值为C1=△s/△t;乙系观测者可以使用自己的时钟量尺测得点光子相对乙系的光速值为C2=△S△T。

——爱因斯坦提出两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒

在创建狭义相对论时空观的时候,爱因斯坦提出了两系测光等速假设:关于球面光波上的同一个点光子,甲系观测者可以使用自己的时钟量尺测得点光子相对甲系的光速值是C1=△s/△t=299792458米/秒;在此情况下,乙系观测者使用自己的时钟量尺测到的同一点光子相对乙系的光速值,必须是C2=△S/△T=299792458米/秒;甲系乙系测到的同一点光子的光速值必须永远是C=C1=C2=299792458米/秒,对此可称之为C假设,这也就是光速不变假设。这样,爱因斯坦就把C1和C2缩写成了一个光速值C。

基于速度值u和C,爱因斯坦假设推理出了洛伦兹变换、动钟变慢、动尺变短、同时的相对性和速度值变换关系等假设和数学公式,建立了狭义相对论时空观。

在狭义相对论时空观中,虽然在逻辑关系上,动钟变慢和动尺变短是u假设C假设和洛伦兹变换的推理结论,产生在后;但是,动钟变慢和动尺变短却被爱因斯坦当成了C假设和洛伦兹变换得以成立的时钟量尺条件。

爱因斯坦的逻辑是,在甲系时钟跟乙系时钟遵守动钟变慢假设,甲系量尺跟乙系量尺遵守动尺变短假设的条件下,C假设C=C1=C2=299792458米/秒和洛伦兹变换等,都能成立。

在爱因斯坦相对论时空观理论模型中,光速不变假设C=C1=C2=299792458米/秒、两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒、C假设和速度值C,它们是同一件事的四种具体表述。它们的成立条件有两个:甲系时钟跟乙系时钟遵守动钟变慢假设,不是同步时钟;甲系量尺跟乙系量尺遵守动尺变短假设,不是同长量尺。显然,C假设的成立条件,跟u假设的成立条件是互不相同的。

——爱因斯坦C假设C=C1=C2=299792458米/秒存在致命错误

在狭义相对论时空观中,针对甲系,爱因斯坦介绍的光速值C1=299792458米/秒,这就是现代科技的计量学做出的约定,是科技工作者使用时钟量尺测到的结果,是科技工作者通过观察、实验、实践和研究取得的时空认识。所以,爱因斯坦指出甲系的光速值是C1=299792458米/秒,这是正确的。

但是,针对乙系,爱因斯坦假设猜想乙系光速值是C2=299792458米/秒,可以说:关于乙系观测者使用自己的时钟量尺,测到的光速值就是C2=299792458米/秒,自始至今,爱因斯坦和后人从未给出过直接的实验证据;爱因斯坦假设猜想乙系光速值是C2=299792458米/秒,自始至今一直都是爱因斯坦和人们头脑里的假设猜想和虚拟想象;C2=299792458米/秒和它的一些衍生物,也都是爱因斯坦通过在头脑里进行假设猜想和虚拟想象,获得的时空图像和物理模型;人们学进头脑里的的C2=299792458米/秒和它的一些衍生物,也都是爱因斯坦头脑思维创造物、假设猜想、虚拟想象、时空图像和物理模型,从爱因斯坦的头脑里转移到了大众头脑里。

那么,爱因斯坦给乙系假设猜想的光速值C2=299792458米/秒,它是正确认识吗?

对C2=299792458米/秒进行具体应用,就可以获得答案。在此,先进行一个简单应用,进行判断。

设在相对匀速直线运动的甲系乙系,它们的相对运动速度值是u≠0,在甲系乙系原点重合时,甲系原点处点光源向x轴正方向发出一束光。参照爱因斯坦曾经谈论过的“与光同行理想实验”及其思路,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2。

在甲系,根据甲系测量光速值的结果,爱因斯坦认定沿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。

在乙系,根据两系测光等速假设,爱因斯坦认定沿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,也就是两系互测等速假设,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,假设C1=299792458米/秒和C2=299792458米/秒,它们使用的长度单位“米”和时间单位“秒”,都是国际单位制的“米”“秒”;在此情况下,因为甲系和乙系相对光束参照系向左的速度值分别是C1=299792458米/秒和C2=299792458米/秒,所以,结果就是甲系乙系相对光束参照系向左进行同速运动,均以C=C1=C2=299792458米/秒速度值相对光束参照系向左运动;因此,相对光束参照系以相同速度值向左运动的甲系乙系,它们的相对运动速度值就只能是u=0了。但是u=0,显然与初始条件u≠0相互矛盾。

在这里,在光束参照系,我们研究了甲系乙系相对光束参照系的速度值,以及甲系乙系的相对速度值等三个速度值。加上前面讨论的六人六钟六尺测速实验测到的六个速度值u1、C1、v、u2、C21和V等,合计共有九个速度值。可以说,对于六人六钟六尺测速实验,及其测量和研究的九个速度值,对它们的实验基础,产生过程,假设缩写结果,成立所需条件等,爱因斯坦都都缺乏必要的研究,所以他制造了严重的认识错误。

对于爱因斯坦假设猜想的光速值C2=299792458米/秒,还可以给出更通俗易懂的应用。假设读者甲开着私家车,从北京出发,走直线去天津,全程120公里,读者甲开车两小时,到达天津。在出发地北京某地点,读者乙静止在地面,向天津方向发出一束光,简称为平行光;读者乙同时还向垂直北京天津连线的方向也发出一束光,简称为垂直光。在两束光上都建立光束参照系,可分别称之为平行光参照系和垂直光参照系。

这样,让爱因斯坦在垂直光参照系谈论读者甲的运动,爱因斯坦会说,读者甲开私家车,从北京出发,走直线去天津,全程120公里,读者甲开车两小时,到达天津。

让爱因斯坦在平行光参照系谈论读者甲的运动,爱因斯坦却会说:读者乙静止在地球上,他使用时钟量尺测量飞向天津的光,测得该光相对地面光速值是C1=299792458米/秒;读者甲开车速度值每小时60公里,读者甲使用时钟量尺测量飞向天津的光,测得该光相对私家车的光速值是C2=299792458米/秒;在平行光参照系说,静止在地面的读者乙,开着私家车的读者甲,测得同一束光的光速值都是C=C1=C2=299792458米/秒,所以,读者乙,读者甲,都以相同的速度值C=C1=C2=299792458米/秒,远离平行光参照系的原点,也就是以相同速度值C=C1=C2=299792458米/秒向远离天津方向运动;这样,读者乙和读者甲的相对运动速度值就是u=0,因此,读者乙和读者甲就不存在相对运动了,那也就谈不上读者甲开私家车,离开北京去天津等等了。

大家想想,读者甲开私家车从北京出发去天津,是实实在在的公认事实。爱因斯坦在垂直光参照系和平行光参照系给出的描述,却是一个符合事实,另一个违背事实,自相矛盾,颠倒是非。

爱因斯坦给出上述颠倒黑白、自相矛盾的说法,根源就在于爱因斯坦创建狭义相对论时空观,提出“两系互测等速假设”和“两系测光等速假设”的时候,爱因斯坦对时空问题缺乏广泛深入的研究,缺乏必要的观察、实验、实践和逻辑基础。据此可以说,爱因斯坦假设猜想出的乙系光速值C2=299792458米/秒,他假设猜想的两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒,都是严重错误。

面对上述矛盾和困难,严重错误,如果假设:爱因斯坦针对甲系给出C1=299792458米/秒,所使用长度单位“米”和时间单位“秒”,是国际单位制的内容;但是,爱因斯坦针对乙系假设猜想出的C2=299792458米/秒,所使用的长度单位“米”和时间单位“秒”,却不是国际单位制的内容;这样就可以说:C1=299792458米/秒和C2=299792458米/秒,虽然它们的数值“299792458”是相等的,但是因为它们的速度单位“米/秒”互不相等;所以,C1=299792458米/秒和C2=299792458米/秒,并非是物理内容相等的两个速度值。就像人民币一元和美元一元,尽管都是一元,但是因为单位不相等,所以,两个“一元”购买力不相等,不是等值货币。

这样,就可以有(C1=299792458米/秒)≠(C2=299792458米/秒),给两个括号中间写上不等号,表示两个括号里的物理内容不相同、不相等。这也就是说,C1=299792458米/秒和C2=299792458米/秒,实际上是分别代表“一大一小”两个速度值。

在上述情况下,在光束参照系研究甲系乙系的向左运动,结果就可以是:甲系远离光束参照系、向左的速度值C1=299792458米/秒“较大较快”;乙系远离光束参照系、向左的速度值C2=299792458米/秒“略小略慢”;这样,在光束参照系研究甲系乙系的相对运动,甲系乙系的相对速度值就可以不是u=0了,就可以跟初始条件u≠0没有矛盾了。

但是,上述解读,却是解决了旧矛盾,制造了新困难。它揭示爱因斯坦在乙系使用的时间单位“秒”和长度单位“米”,有可能不是国际单位制的“秒”“米”,有可能不同于甲系国际单位制的“秒”“米”。而是爱因斯坦使用动钟变慢和动尺变短公式,把甲系国际单位制的“秒”“米”变换到乙系,变换成了爱因斯坦私人单位制的“秒”“米”。

实际上,也的确如此。因为按照动钟变慢要求,甲系的“1秒”跟乙系“1秒”不能直接相等,即有(甲系的1秒)≠(乙系的1秒),而是应该满足动钟变慢公式的要求;同理,按照动尺变短要求,甲系的“1米”跟乙系“1米”不能直接相等,即有(甲系的1米)≠(乙系的1米),而是应该满足动尺变短公式的要求。

在现代科技实践中,仅当甲系乙系都使用国际单位制的条件下,才可以把甲系乙系的时间值、长度值、速度值和光速值等,进行比较。如果爱因斯坦在甲系乙系使用的时间单位“秒”和长度单位“米”,不是均来自国际单位制,就此爱因斯坦也没有给出必要说明,以其昏昏,使人昏昏,那么据此仍然只能说,爱因斯坦给乙系假设猜想的光速值C2=299792458米/秒,它违反了国际单位制,所以,它是严重错误的内容。这样,爱因斯坦提出的两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒,也是严重错误内容。

1.4洛伦兹变换里的u和C不能共同成立

在创建狭义相对论时空观的时候,爱因斯坦提出两系互测等速假设,无条件继承伽利略变换的速度值u,提出两系测光等速假设,假设猜想出光速值C之后,基于速度值u和C,爱因斯坦假设推理出了洛伦兹变换和逆变换

在理论研究上说,在真空中惯性系理想情况下,在爱因斯坦相对论时空观物理模型中、理论图像中,也就是在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,爱因斯坦狭义相对论时空观洛伦兹变换的物理意义如下:设甲系观测者使用自己的时钟量尺测得一个运动质点的运动时刻值和坐标值为(t、x、y、z),乙系观测者使用自己的时钟量尺测得同一运动质点的运动时刻值和坐标值为(T、X、Y、Z),洛伦兹变换和逆变换给出了(t、x、y、z)和(T、X、Y、Z)的变换关系。

在爱因斯坦相对论时空观理论模型中,在洛伦兹变换里并肩而立的速度值u和C,它们得以成立的时钟量尺条件大不相同。

速度值u的成立条件是:甲系时钟跟乙系时钟永远是同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺永远是同长量尺。

光速值C的成立条件是:甲系时钟跟乙系时钟遵守动钟变慢假设,不是同步时钟;甲系量尺跟乙系量尺遵守动尺变短假设,不是同长量尺。

所以,在爱因斯坦狭义相对论时空观理论模型中,u假设和C假设不能共同成立,洛伦兹变换里的速度值u和C不能共同成立,洛伦兹变换也不能成立。

在爱因斯坦创建的狭义相对论时空观中,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,由于从起步开始,提出u假设C假设,历经洛伦兹变换,再到动钟变慢、动尺变短、同时的相对性和速度值变换关系等数学公式,都有速度值u和C并肩而立,所以,其中的光速值C会一直制造矛盾和困难,制造错误。

所以,对于爱因斯坦使用狭义相对论时空观改造经典力学和电磁学,获得的质速关系、质能关系、狭义相对论力学和狭义相对论电磁学等内容,还有爱因斯坦使用广义相对论时空观改造经典引力学,获得的引力学和宇宙学,在其中应用狭义相对论时空观等内容,对它们的真伪优劣,都应该重新审视,都需要具体问题具体分析。

在爱因斯坦狭义相对论时空观洛伦兹变换里:光速值C的实验基础是六人六钟六尺测速实验和两个光速值C1=△s/△t和C2=△S/△T;光速值C的理论基础是光速不变假设,也就是两系测光等速假设或C假设C=C1=C2=299792458米/秒。另一个速度值u的实验基础是六人六钟六尺测速实验和两个速度值u1=△x/△t和u2=△X/△T,速度值u的理论基础是两系互测等速假设,也就是u假设u=u1=u2。所以,洛伦兹变换的实验基础是六人六钟六尺测速实验和四个光速值u1、u2、C1和C2;理论基础是u假设和C假设。对于上述内容,从伽利略到牛顿,再到麦克斯韦和爱因斯坦,他们都有认识空白。对于应知必知的内容等,他们都缺乏必要了解。

1.5 使用动钟变慢和动尺变短做辩解有困难

在以往,针对光速不变假设和洛伦兹变换等相对论说法遭遇严重困难,爱因斯坦等人一直使用动钟变慢和动尺变短进行辩解。然而,在这样的辩解中,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,狭义相对论时空观的动钟变慢和动尺变短等结论,都是在真空中惯性系、没有外力作用下获得的相对性结果,甲系说乙系时钟变慢,乙系说甲系时钟变慢,这被称之为“相对运动效应”。

但是,爱因斯坦等人使用动钟变慢和动尺变短去解释的物理现象,却都是绝对性结果;要么是甲系时钟变慢,要么是乙系时钟变慢;相对变慢的时钟而言,还存在动钟变快现象;而且在物理现象中存在复杂的相互作用、外力作用,发挥了决定性作用、是必不可少的。例如在加速器里高速运动的粒子,就是受到了强电磁场作用,对实验结果具有决定性影响,是必不可少的,同时存在的粒子相对运动则是表面现象。与动尺变短有关,也是相似情况。

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,“动钟变快”现象实际上是否定了动钟变慢假设。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,这样的证据实属牵强附会。

爱因斯坦等人把无外力作用、相对性的动钟变慢和动尺变短公式,割取出一部分内容,去解释实验,把相对运动表面现象当成时钟变慢或变快的原因;无视实验中既存在动钟变慢,又存在动钟变快,还存在相互作用、外力作用,而且发挥了决定性作用,必不可少;爱因斯坦等人的如此做法,不是使用科学方法去解决问题,得到名副其实的科学结果。而是为了寻找支持就牵强附会,使用表面现象曲解实验。这对实践造成了误导,产生了不良影响。

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,曾将假设: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。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“库仑力随速度增加而减小”的假设,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“质量随速度增大”的假设。这样的假设,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。

同理,我们也可以假设,物体在引力场中向引力源运动时,物体的质量一直不变,伴随物体的运动速度值不断增加,物体受到的引力作用会不断减小,有如下关系

顺便指出,面向未来,人们对光和电磁波的认识,对电磁场和电磁力的认识,还可以更上一层楼。回顾历史,可得启示。在物理学发展史上,关于原子的认识,在早期,人们曾经认为所有原子都是没有结构、完全一样的钢性球,这是一种简单化的近似认识。但是,人们对原子的认识不断跨上新台阶之后,人们就发现,不同原子的结构大不相同,有些原子因为特殊结构,可以制造原子弹。有些原子因为特殊结构,可以制造高强度材料。关于原子的认识,越来越贴近事实和真相。

目前,人们对光和电磁波的认识,类似于早期的原子认识,把存在差别的不同的光和不同的电磁波都简单化了,都一概而论了,这是一种简单化的近似认识。当人们对光和电磁波的认识不断跨上新台阶之后,人们就可以发现更多真相,发现不同的光和不同的电磁波,差别很大,功能各异。人们对于电磁场和电磁力的认识,也是类似情况。人们进行交叉学科研究,取得创新突破之后,就可以建立创新的光和电磁波物理模型,创新的电磁场和电磁力物理模型,还可以建立升级版的、电子和光子均有结构的原子模型,并对电磁力和引力等,给出创新的解读。

1.6爱因斯坦时空观有对有错且有致命错误

——爱因斯坦时空观,有一半内容是假设猜想和虚拟想象

科学认识方法,主要有如下内容和过程:确定认识对象,进行眼睛观察,进行仪器实验,进行科学实践,产生头脑反映,给出语言描述,进行逻辑推理,进行数学描述,提出假设猜想,建立理论模型,实验逻辑检验,应用提高完善。

基于科学认识方法,更上一层楼,创建交叉学科时空观,比较研究爱因斯坦的时空观,就可以发现:在狭义相对论时空观中,在真空中惯性系理想条件下,针对相对匀速直线运动的甲系乙系,爱因斯坦主要谈论了两大内容:

一是在甲系,爱因斯坦谈论了甲系观测者使用自己的时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,所得到的结果。爱因斯坦把这部分内容称之为甲系观测者的独立观测结果,独立的时间空间认识。

在这部分内容中,爱因斯坦介绍了关于时间空间的公共认识。举例说,中国航天科技工作者进行眼睛观察、仪器实验、科学实践和科学研究,获得的时间空间认识,就是一种公共认识,这是中国航天取得辉煌成就的科学认识基础。爱因斯坦所说的甲系观测者的独立观测结果,就是甲系观测者独立地进行眼睛观察、仪器实验、科学实践和科学研究,给出的关于时间空间的公共认识,它必然可以得到现代科技的观察、实验、实践和逻辑的支持。

二是在乙系,爱因斯坦谈论了乙系的独立时空认识,就像甲系的独立时空认识那样。爱因斯坦把这样的内容称之为乙系观测者的独立观测结果。

但是,在实际上,关于乙系观测者使用自己的时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,独立地获得时间空间认识,独立地进行观察、实验、实践和研究,爱因斯坦介绍的具体内容寥寥无几。例如关于乙系观测者使用自己的时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,具体到所用时钟量尺、实验测量方案、测量过程、测量结果、误差分析和实验报告等,爱因斯坦给出的具体讨论,极度贫乏,几乎没有。偶尔有之,也是蜻蜓点水、浅尝辄止而已。因为爱因斯坦确实研究不多、所知不多。这是爱因斯坦的认识能力存在历史局限性,所决定的必然结果。所以,爱因斯坦所谓的乙系的独立时空认识,有名无实。

与此同时,在乙系,爱因斯坦根据甲系的观察、实验、实践和研究内容,给乙系观测者提出了一系列的头脑假设猜想。具体说,根据甲系的观察、实验、实践和研究内容,所获得的时空认识,爱因斯坦使用狭义相对论时空观的一系列基本假设和数学公式,给乙系假设推理出了一系列内容。上述内容,就是爱因斯坦在头脑里对乙系情况进行假设猜想和虚拟想象,所产生的时空图像和物理模型。对于这样的头脑假设猜想、虚拟想象、时空图像和物理模型,爱因斯坦把它们也称之为乙系观测者的独立观测结果,解释成了使用时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等的观测结果。

实际上,科学而准确地说,爱因斯坦在乙系介绍的内容,就是爱因斯坦头脑里的假设猜想、虚拟想象的时空图像。这个存在于爱因斯坦头脑里的假设猜想、虚拟想象的时空图像,对甲系的观察、实验、实践和研究内容具有高度依赖性,必须根据甲系使用时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等的观测结果,使用“原封不动继承”方法和“按需放大缩小”等方法,使用狭义相对论时空观的基本假设和数学公式,通过转化变换来获得。如果没有甲系的内容为依据,这种爱因斯坦头脑里的假设猜想、虚拟想象的时空图像,它就没有来源,它就无法产生。

可以说,在实际情况中,在乙系,如果真的有观测者独立地进行观察、实验、实践和研究,使用自己的时钟量尺测量时间值、长度值、速度值和光速值等,独立地获得了时间空间认识,那么这样的乙系的独立时空认识,它跟爱因斯坦给乙系提出的头脑假设猜想和时空图像,肯定是有关系,因为二者都旨在揭示乙系的时空真相。不过,因为二者各有来历,所以它们肯定不是一回事,应该区别对待,不能混为一谈。

可以说,在乙系,爱因斯坦给出的头脑假设猜想、虚拟想象、时空图像和物理模型,都被挂上了乙系独立的时间空间认识的招牌,都挂着乙系观测者的独立观测结果得标签。这样做,实际上就是张冠李戴,有滥竽充数嫌疑。在爱因斯坦之后,类似的追随模仿者甚多,他们都是把自己头脑里假设猜想的理论图像、物理模型,自以为是地当成真的,自己昏昏地认为确有其事,广泛地传播,误导许多人。

形象地比喻,爱因斯坦把他头脑里的假设猜想、虚构想象、时空图像和物理模型,跟实际情况中的乙系独立时空认识、观测者的独立观测结果,混为一谈的情况,就类似于你的一个同事,把他头脑里“假设猜想的你”,跟“实际存在的你”,混为一谈。他头脑里“假设猜想的你”,可以把你没有的坏事虚构出来,当成确有其事;对你真有的好事却是因为不知道,就一直当没有。

按照科学认识方法,对于爱因斯坦在乙系介绍的内容,对于爱因斯坦头脑里假设猜想的时空图像、虚构想象的物理模型,应该使用观察、实验、实践和逻辑等方法,判定它们的真伪优劣。这样,就可以确定爱因斯坦头脑里假设猜想的时空图像、虚构想象的物理模型,跟实际情况中乙系观测者独立地进行观察、实验、实践和研究,独立地获得的时空认识,它们到底是啥关系。

而且,还应该从心理学等视角,对爱因斯坦头脑里的假设猜想的时空图像、虚拟想象的物理模型,进行交叉学科研究。具体说,对人脑里产生假设猜想的时空图像和虚拟想象的物理模型的思维活动,应该进行研究;对脑内图像与观察、实验、实践和逻辑的对应关系,应该进行研究;对脑内图像与脑外实际情况的互动关系,脑内图像对科学实验和生产实践的指导价值等,都有应该进行研究。

本文介绍的内容,就是上述交叉学科研究的一部分内容。通过本文介绍的内容,大家就可以看清围绕爱因斯坦的时空观产生100多年矛盾和争论的原因。这样,就可以更上一层楼,解决矛盾和争论了。

——爱因斯坦时空观,甲系内容大多正确乙系内容大多错误

简而言之,在爱因斯坦狭义相对论时空观中,在相对匀速直线运动的甲系乙系,关于甲系情况的那一半内容,也就是爱因斯坦介绍的科技工作者进行观察、实验、实践和研究取得的时空认识,大多都是正确的;关于乙系情况的那一半内容,也就是爱因斯坦描述的他头脑里的假设猜想和虚拟想象,时空图像和物理模型,那些充满矛盾和争论的内容,都是错误的。不过,对于上述存在于乙系的头脑假设猜想、虚拟想象、时空图像和物理模型,爱因斯坦一直自觉不自觉地给它们挂上了观察、实验、实践和逻辑的招牌。

爱因斯坦在头脑里假设猜想,获得时空图像,创建狭义相对论时空观之后,因为在头脑之外找到了一些相似事物、类似情况;一方面爱因斯坦等人使用狭义相对论时空观对相似事物、类似情况进行了解释;另一方面相似事物、类似情况被当成了狭义相对论时空观的支持证据;因此,爱因斯坦等人就认为他头脑里的假设猜想,就是对头脑之外实际情况做出了一一对应的描述;有很多人把爱因斯坦时空观和有关说法学进头脑之后,他们也认为学进头脑里的爱因斯坦时空观和有关说法,就是对头脑之外实际情况的写真描述;所以,当他们面对关于爱因斯坦时空观的质疑批评、创新超越的说法和观点时,他们头脑里就会条件反射地启动有关内容,给出辩解的思想活动和身体言行;然而,他们一直不知道自己头脑里的爱因斯坦时空观有对有错而且有致命错误,他们一直把假设猜想的“大象翅膀”当成真的,认定是正确内容,据此就否认“大象脑袋”是真实存在、否认“大象脑袋”是正确内容。

研究表明,100多年来,从爱因斯坦首创,到相对论专家接力,相对论时空观作为爱因斯坦和人们头脑里的假设猜想、时空图像,它已经形成闭环结构、话术套路;在相对论时空观中,爱因斯坦头脑里的假设猜想和虚拟想象,环环相扣;在头脑之外找到的相似事物和类似情况,镶嵌其中;解释辩解和话术套路,随处可见、随时出击;循环论证和因果反转,此起彼伏、遥相呼应。爱因斯坦的时空观,就像历史上的地心学说,可以解释许许多多现象,变成了在一段时间里不可动摇的权威理论。

有很多人,他们不知道自己学进头脑里的爱因斯坦时空观有对有错且有致命错误;就像手机里工作软件和间谍软件共同存在共同运行,手机自己不知道;就像人工智能被训练把真理和谬误都接受都传播,人工智能自己不知道;实际上,不止是在爱因斯坦相对论上他们如此,关于很多事物,他们头脑里都是正确思想和错误思想并肩而立,都在控脑,他们自己却不知道;就像他们身体里健康内容和疾病内容共同存在,都在活动,他们自己不知道那样。

然而,100多年来,与爱因斯坦时空观有关的很多矛盾和争论,都是因为爱因斯坦头脑里的假设猜想跟头脑之外的实际情况不相符合造成的。一些严重不相符合的案例,无法被消灭,终于发展成了打破闭环的致命缺陷,颠覆大堤的毁灭洞穴,演化成了致命错误,发展成了致命危机。

2、追光实验:爱因斯坦时空观遭遇危机,新时空观破除迷雾

通过追光实验等,进行交叉学科研究,人们就可以看清围绕爱因斯坦时空观产生100多年矛盾和争论的根本原因,以及致命错误和致命危机的发展趋势和必然结局。这样,人们就可以更上一层楼,走向科学新天地。

2.1追光实验,甲系观测者使用时钟量尺测量速度值

如图3所示,把地球月球简化成质点,连成直线,可简称地月连线。设在真空中惯性系理想情况下,甲系原点o静止在地球上,x轴正方向指向月球;甲系乙系的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钟显示的时间值为t=T=0时,两系原点重合在地球上;此刻,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,来研究追光实验。一是质点方法。也就是把运动物体简化成无形状、无大小的质点,这是物理学研究运动问题的重要方法。

在追光实验中,在甲系乙系原点处时钟的时间值为t=T=0时,也就是两系原点重合在地球上时,把甲系原点处的观测者及其时钟量尺,点光源及其发出的光束,乙系原点处的观测者及其时钟量尺等,都看成无形状、无大小的质点后,就可以认为他们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(乙系原点处观测者),它们就具有“共同的出发点”,就像百米赛跑运动员处在共同的起跑线。

二是t时刻暂停图方法。就像给播放视频的手机按下暂停键,获得手机视频暂停画面那样,设甲系观测者所持时钟显示时刻值t时,他给宇宙“按下暂停键”,由此就可以得到甲系时钟t时刻暂停图,这是一幅立体的、暂停的宇宙全景图像。

对于甲系观测者而言,在这幅t时刻暂停图中,宇宙中的所有事物全都在其中,全都暂停不动地存在于该图中;近处远处,各种事物发出的光信号,也全都暂停不动了;物体刚发出的光信号就停在发光处,就像子弹停在枪口上;有的光信号停在路上,就像汽车刹车后停在马路上;有的光信号停在观察者眼前,准备被看见。

设在图1所示追光实验中,甲系x轴上的多个观测者,他们使用自己的时钟量尺,测量获得了如下结果。

一、设甲系时钟显示的时刻值为t1=0秒时,甲系观测者给宇宙“按下暂停键”,对应于甲系时钟t1=0秒暂停图,甲系观测者观测到:甲系原点观测者,点光源及其发出的光束,乙系原点观测者(追光者),他们作为质点,他们都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”,他们沿地月连线,同时、同地、同向,飞向月球。

二、设甲系时钟经历△t=1秒,甲系时钟显示的时间值从t1=0秒增加到t2=1秒时,甲系观测者再次给宇宙“按下暂停键”,针对甲系时钟t2=1秒暂停图的情况,甲系观测者观测到:追光者相对甲系原点距离值是△s1=299792457.5米,追光者相对甲系的速度值是v1=△s1/△t=299792457.5米/秒;光束相对甲系原点距离值△s2=299792458米,追光者相对甲系的光速值v2=△s2/△t =299792458米/秒;光束相对追光者的距离值△s3=△s2-△s1=0.5米,此刻,光束在前领先0.5米,追光者尾随落后0.5米,光束相对追光者的速度值是v3=△s3/△t=0.5米/秒;光束与月球距离值8万公里,即80000000米;地球月球距离值38万公里,即380000000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。上述测量结果,也是爱因斯坦相对论时空观认可的内容。

在甲系时钟t2=1秒暂停图中,甲系观测者使用自己的时钟量尺测定的追光者飞行距离值△s1=299792457.5米,光束飞行距离值△s2=299792458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“追光者相对甲系的速度值v1=299792457.5米/秒”,“向月球飞行的光束相对甲系的光速值v2=299792458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=299792457.5米/秒和v2=299792458米/秒具有“秒飞地球七周半”的物理意义,v3=0.5米/秒具有“一秒没飞一臂长”的物理意义,其前提是,甲系时钟量尺都遵守国际单位制。v1=299792457.5米/秒,v2=299792458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,彼此完全相同。

2.2按照需要放大速度值,违反观察实验实践逻辑

——原封不动继承甲系的u1,在乙系获得u2

实际上,在追光实验中,如果进行科学的观察、实验和实践,人们完全可以在乙系,使用自己的时钟量尺测量时间值长度值速度值,相应于甲系独立地测得△t、△s1、v1、△s2、v2、△s3、v3,乙系也可以独立地测得对应的△T、△S1、V1、△S2、V2、△S3、V3,并可以继续研究甲系乙系观测结果的关系。这样,就可以发现更多真相,取得科学认识。

不过,针对类似追光实验的情况,爱因斯坦没有在乙系进行独立的观察、实验和实践,没有使用时钟量尺独立地测量时间值长度值速度值,而是在真空中惯性系理想条件下,通过在头脑里假设猜想、虚拟想象,建立了假设推理狭义相对论时空观。把假设推理的狭义相对论时空观应用到追光实验等情况,结果如下:

针对追光实验等情况,爱因斯坦根据两系互测等速假设,还有甲系独立地测得乙系相对甲系的速度值是u1=v1=△s1/△t=299792457.5米/秒,爱因斯坦会假设:乙系测到的甲系相对乙系的速度值u2,跟甲系测到的乙系相对甲系的速度值u1无条件地相等,即有u=u1=u2=299792457.5米/秒。这样,甲系的u1就被“原封不动继承”地继承到了乙系,包括大小和单位,变成了乙系的u2。

在追光实验中,甲系独立地测到的速度值u1=v1=△s1/△t =299792457.5米/秒,这是甲系独立地进行观察、实验和实践,取得的认识结果。爱因斯坦原封不动地继承,把甲系测到的u1继承为乙系假设的u2,首先可以得到甲系的观察、实验和实践的支持,其次也可以符合乙系的观察、实验和实践结果。所以,在这里,爱因斯坦使用“原封不动继承”的方法,得到了正确结果。

因为两个速度值u1和u2,都拥有巨大数字299792458,都使用国际单位制的“秒”“米”做单位,所以,u1=299792457.5米/秒和u2=299792457.5米/秒,描述的都是“秒飞地球七周半”的大内容。速度值u1和u2的量值,与它们描述的内容,名副其实。

——按照需要放大甲系的v3,获得乙系的C2

在追光实验中,关于“光束相对追光者的光速值”,有两个具体速度值:一是甲系观测者使用自己的时钟量尺独立地测到的“光束相对追光者的光速值是v3=0.5米/秒”,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值;二是爱因斯坦通过头脑假设猜想,给乙系假设出来的“同一光束相对乙系的光速值是C2=299792458米/秒”,这是貌似“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

具体说,针对追光实验等情况,爱因斯坦根据两系测光等速假设,以及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是C1=v2=299792458米/秒”,爱因斯坦会假设:乙系观测者使用自己的时钟量尺测定的“同一光束相对乙系的光速值也是C2=299792458米/秒”;这也就是假设“乙系使用自己的时钟量尺测定的光束相对追光者的光速值也是C2=299792458米/秒”。这也就是把甲系独立地测到的“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,在乙系假设成了、放大成了“同一光束相对乙系的光速值也是C2=299792458米/秒”。

在追光实验中,甲系测到的“光束相对甲系的光速值是C1=v2=299792458米/秒”,这是甲系的观察、实验和实践事实。因为C1=v2=299792458米/秒拥有巨大数字299792458,使用国际单位制的“秒”“米”做单位,所以,C1描述了“秒飞地球七周半”的大内容。C1的量值,与它描述的内容,名副其实。

在追光实验中,甲系测到的“光束相对追光者的光速值v3=0.5米/秒”,这也是甲系的观察、实验和实践事实。因为v3=0.5米/秒只有极小数字0.5,并使用国际单位制的“秒”“米”做单位,所以,v3=0.5米/秒描述了“一秒没飞一臂长”小情况。v3的量值,与它描述的内容,名副其实.

爱因斯坦假设乙系使用自己的时钟量尺测定的“光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒”,这相当于根据两系测光等速假设,使用“按需放大缩小”方法,把甲系测到的v3=0.5米/秒,实为“一秒没飞一臂长“的极小速度值,在乙系假设成了、放大成了C2=299792458米/秒,貌似“秒飞地球七周半”的巨大速度值。这样的放大速度值,严重地违反了宇航科技、天文观测、工程技术、信息科技的观察、实验、实践和逻辑结果。

2.3 爱因斯坦的C假设制造致命错误,酿成致命危机

在追光实验中,针对甲系时钟t=1秒暂停图,甲系观测者使用自己的时钟量尺在地月连线上测得如下距离值:追光者相对甲系原点距离值△s1=299792457.5米,光束相对甲系原点距离值△s2=299792458米,光束相对追光者的距离值是△s3=0.5米,光束与月球距离值80000000米;地球月球距离值380000000米;其中△s1》△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。

在追光实验中,甲系测到的上述距离值,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。上述测量结果,也是爱因斯坦相对论时空观认可的内容。

在追光实验中,根据爱因斯坦狭义相对论时空观,对于甲系测定的上述几个距离值,包括△s1》△s3,可以使用洛伦兹变换、动尺变短和动钟变慢公式等公式,把它们变换到乙系。这样,就可以在乙系产生对应的距离值。例如把甲系的(小写的)△s1和△s1变换到乙系,就会在乙系产生对应的距离值(大写的)△S1和△S3。

应该指出,通过上述变换,在乙系产生的△S1和△S3等距离值,它们的大小会不同于甲系的△s1和△s3等距离值,但是在乙系却仍然具有△S1》△S3大小对比关系,跟甲系具有的△s1》△s3大小对比关系完全相同。

这是因为使用洛伦兹变换、动尺变短和动钟变慢公式等,把甲系的△s1和△s3等距离值变换到乙系时,只能改变△s1和△s3等距离值的大小,不会改变△s1和△s3等距离值的大小对比关系。所以,在甲系具有的△s1》△s3大小对比关系,在乙系会对应地继续存在,因此在乙系就会继续存在△S1》△S3大小对比关系。

在乙系,面对△S1》△S3等距离值,爱因斯坦根据两系互测等速假设和两系测光等速假设,混合使用“原封不动继承”和“按需放大缩小”方法,给乙系假设出了如下速度值:

首先,对应乙系的大距离△S1,爱因斯坦使用“原封不动继承”方法,把甲系独立地测到的乙系相对甲系的速度值u1=v1=299792457.5米/秒,“原封不动继承”地继承到乙系,爱因斯坦假设:“乙系使用自己的时钟量尺测到的甲系相对乙系速度值就是u2=u1=v1=299792457.5米/秒”。这样,对应乙系的大距离值△S1,爱因斯坦假设出了足够大速度值u2=299792457.5米/秒。

其次,对应乙系的小距离△S3,爱因斯坦使用“按需放大缩小”方法,把甲系独立地测到的“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,在乙系按照需要进行了放大,爱因斯坦假设:“乙系使用自己的时钟量尺测到的光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒”。这样,对应乙系的小距离值△S3,爱因斯坦假设出了更大速度值C2=299792458米/秒。

这样,爱因斯坦就制造了“在乙系对应△S1》△S3一大一小两段距离,给大距离△S1假设了大速度值u2=299792457.5米/秒,给小距离△S3假设了更大速度值C2=299792458米/秒。”这是爱因斯坦混合使用“原封不动继承”和“按需放大缩小”方法,所决定的必然结果。

可以说,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,在乙系,针对△S1》△S3两段距离值,爱因斯坦假设的速度值u2和C2的大小对比关系反倒是u2<C2,这就是不分大小,颠倒使用的荒诞结果;这是违反观察、实验、实践和逻辑规则的严重矛盾和严重困难,这是严重的错误,将会发展成致命的危机。

由于爱因斯坦把甲系独立地测到的C1=299792458米/秒,还有他给乙系假设猜想的C2=299792458米/秒,合并成了C假设C=C1=C2=299792458米/秒,假设缩写成了一个速度值C,写进了洛伦兹变换里,一直贯穿存在于动钟变慢、动尺变短、同时的相对性和速度值变换关系中,所以,爱因斯坦就在乙系制造了一条错误链,凡是存在C假设、速度值C的内容中,都在不同程度上存在错误。

需要再次强调,爱因斯坦制造的“在乙系对应△S1》△S3一大一小两段距离,给大距离△S1假设了大速度值u2=299792457.5米/秒,给小距离△S3假设了更大速度值C2=299792458米/秒。”这种不分大小,颠倒使用的荒诞结果,使用动钟变慢和动尺变短效应等,无法消除严重矛盾和困难。

因为使用洛伦兹变换、动尺变短和动钟变慢公式等,把甲系的△s1和△s3等距离值变换到乙系时,只能改变△s1和△s3等距离值的大小,不会改变△s1和△s3等距离值的大小对比关系。所以,在甲系具有的△s1》△s3大小对比关系,在乙系会对应地继续存在,因此在乙系就会继续存在△S1》△S3大小对比关系。

而且,针对追光实验等情况,在爱因斯坦狭义相对论时空观中,在甲系具备(u1=v1)>C/2、△s1>△s2/2和△s1>△s3等条件后,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,爱因斯坦制造的“在乙系对应△S1》△S3一大一小两段距离,给大距离△S1假设了大速度值u2=299792457.5米/秒,给小距离△S3假设了更大速度值C2=299792458米/秒”,这种不分大小、颠倒使用的荒诞结果,严重矛盾和严重错误,严重挑战和致命危机,会一直存在。

在以往,对于混合使用“原封不动继承”和“按需放大缩小”两种方法,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,会制造出不分大小,颠倒使用的荒诞结果,爱因斯坦和后人一直缺乏明确的认识。现在,通过在追光实验中具体应用爱因斯坦的时空观,大家可以看清真相了。

2.4使用动钟变慢和动尺变短做辩解,制造更多困难

在追光实验中,甲系观测者使用自己的时钟量尺测得“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”,这是描述了“一秒没飞一臂长”小情况。

关于光束相对追光者的光速值,爱因斯坦给乙系假设:“乙系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”,这就是把甲系独立地测到的“光束相对追光者的光速值是v3=0.5米/秒”,实为“一秒没飞一臂长“的极小速度值,在乙系假设成、放大成“光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒”,貌似“秒飞地球七周半”的巨大速度值,这是严重错误。

就此,爱因斯坦等人可能会辩解说:甲系使用自己的时钟量尺测得“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”小情况,这是正确的;但是,因为乙系相对甲系存在高速运动,所以,在乙系发生了巨大的动钟变慢和动尺变短效应,所以,甲系独立地测定的v3=0.5米/秒,在乙系被放大成C2=299792458米/秒,描述了“秒飞地球七周半”的大内容,也是正确的。那么试问:

在狭义相对论时空观中,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,动钟变慢和动尺变短效应都是相对性结论。所以,如果爱因斯坦所说:“因为追光者乙系相对地球甲系高速运动,所以在追光者乙系发生了巨大的动钟变慢和动尺变短效应”,确有其事;那么,基于动钟变慢和动尺变短效应是相对性结论,爱因斯坦还应该说:“因为地球甲系相对追光者乙系高速运动,所以在地球甲系也会发生巨大的动钟变慢和动尺变短效应,这种巨大的动钟变慢和动尺变短效应,也一定会在地球上导致可观测的变化。也一定会确有其事。”否则,动钟变慢和动尺变短效应就不是相对性结论了,就不符合相对论逻辑了。

那么,爱因斯坦所说的,在地球上发生的“巨大的动钟变慢和动尺变短效应”,它会导致啥样的可观测变化?具体有哪些“翻天覆地”的可观测变化?就此,爱因斯坦相对论时空观应该给出必要的说明吧?而且也可以使用甲系t时刻暂停图,或者乙系T时刻暂停图来给出具体描述吧?

与此有关,举例说,目前,在美国费米实验室,大型加速器可以把微观粒子加速到光速值C=299792458米/秒的0.99999956倍;在欧洲核子研究中心,大型强子对撞机可把微观粒子加速到光速值C=299792458米/秒的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。

那么,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,地球和太阳系等物质系统相对高速运动粒子参照系就具有0.99999956C和0.999999991C巨大的运动速度值;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,在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,在所有的高速运动粒子参照系,都可以给地球、太阳系和宇宙计算出动钟变慢和动尺变短“命令”,那么,地球、太阳系和宇宙就必须不断地服从来自高速运动粒子参照系的动钟变慢和动尺变短“命令”吗?就必须不断发生“动钟变慢”和“动尺变短”效应吗?就必须不断地“忽快忽慢”“忽大忽小”地动荡不定吗?

可以说,面对上述问题:爱因斯坦恐怕很难给出让大家口服心服的回答;难以给出服己服人的回答;尤其是要给出符合观察、实验、实践和逻辑规则的回答,可能相当困难;如果要求爱因斯坦在原子尺度和原子模型上,对动钟变慢和动尺变短效应给出合理解释,恐怕更是困难。

可以说,爱因斯坦所说的发生在甲系乙系的相对性的动钟变慢和动尺变短效应,这不过是爱因斯坦头脑里的假设猜想、虚拟想象的时空图像、物理模型。在头脑外的实际情况中,不存在相对性的动钟变慢和动尺变短。爱因斯坦所说的因为乙系相对甲系存在高速运动,所以,在乙系发生了巨大的动钟变慢和动尺变短效应,这也是爱因斯坦头脑里的假设猜想、虚拟想象的时空图像、物理模型。如果高速运动导致的巨大的动钟变慢和动尺变短效应,只在乙系发生,在甲系却不会发生,那就不符合相对论时空观的“相对运动效应”的逻辑了。

2.5甲系乙系测到的速度值关系,应该由实验来决定

——假设出“足够慢时钟”和“足够短量尺”,可以暂时救急

在追光实验中,在理论研究上说,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,追光者等乙系观测者,如果他们使用特制的时钟量尺,按照需要缩小时间值,或者按照需要放大长度值,的确可以测得光束相对追光者的光速值就是C2=299792458米/秒,在数量上就是“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“巨大速度值”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“巨大速度值”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,在爱因斯坦头脑里假设猜想、虚拟想象的时空图像中,在相对论时空观这种时空理论、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。

——甲系乙系测到的速度值关系,应该由实验来决定

在追光实验中,对于乙系实际存在的观测者来说,实际上他们可以使用自己的时钟量尺,独立地进行测量实验,测量获得有关的距离值和速度值。

例如针对乙系时钟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,甲系原点观测者及其时钟量尺、追光者(乙系原点观测者)及其时钟量尺、点光源及其发出的光束,他们作为质点,重合在甲系乙系原点处。此刻,相对追光者而言: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=0+△T时刻暂停图(△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),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独立地测量确定如下结果:远离追光者的地球甲系原点观测者和地球,相对乙系原点的距离值和速度值分别为△S1和V1=△S1/△T,可以有V1=△S1/△T=v1=△s1/△t=299792457.5米/秒(这正是爱因斯坦的两系互测等速假设);向月球飞行的光束,相对地球甲系原点的距离值和光速值分别是△S2和V2=△S2/△T;光束相对追光者的距离值和速度值分别为△S3和V3=△S3/△T。

在一般情况下,如果暂时还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独立地测定的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=299792457.5米/秒,v2=299792458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测量结果来决定,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。

2.6对头脑假设猜想,必须做观察实验实践逻辑检验

形象地比喻,实际的宇宙就像大象,科学家就像摸索大象和想象大象的盲人探索者。科学家对宇宙大象进行认识活动的方法,科学的认识方法,包括如下主要内容:确定认识对象,进行眼睛观察,进行仪器实验,进行科学实践,产生头脑反映,给出语言描述,进行逻辑推理,进行数学描述,提出假设猜想,建立理论模型,实验逻辑检验,应用提高完善。

使用科学认识方法,科学家可以把宇宙大象某一方面和某一层次的内容反映进头脑里,在头脑里产生大象反映、大象图像。科学家可以使用语言文字、数学公式、图画图示、符号数据等形式,对其头脑里的大象反映、大象图像给出描述,构建关于宇宙大象的理论图像、科学理论。

一般情况下,科学家建立的科学理论、理论图像,包括如下内容:眼睛看到的现象,仪器实验的结果,实践获得的认识,头脑反映的内容,语言文字的描述,逻辑推理的结果,数学公式的内容,假设想象的模型,综合起来的图像。

对于科学家奉献的关于宇宙大象的理论图像、科学理论,大众学进自己头脑里,就可以在自己头脑里仿造科学家头脑里“原版的”大象图像、理论图像。

应该指出,实际的宇宙大象,科学家头脑里“原版的”大象图像、理论图像,大众头脑里“仿造的”大象图像、理论理解,三者有关系,但是却不是一回事。

一般情况下,根据科学理论与实际宇宙大象的相符程度、具体关系,可以把科学理论分为两种类型。

一是工程技术人员建立的科学理论,主要内容包括:眼睛看到的现象,仪器实验的结果,实践获得的认识,头脑反映的内容,语言文字的描述,逻辑推理的结果,数学公式的内容,综合起来的图像。这样的科学理论、理论图像,类似写真描述,大多都与实际的宇宙大象高度相符。

二是理论物理学家建立的科学理论,主要内容包括:基于眼睛观察、物理实验和科学实践的内容,在理想条件下,对研究内容进行简化,突出重点因素,省略次要因素,建立数学公式,建立假设模型,建立理论图像,建立科学理论。

如上所述的物理学理论、理论图像,有可能因为理想化而远离实际,简化掉了关键因素,制造了认识空白,其中的假设模型,还有可能虚构出了大象翅膀,掩盖了大象脑袋,导致了认识错误。

如上所述的物理学理论、理论图像,它们不是宇宙大象本身;不是关于宇宙大象的录像和拍照;不是全景写真,不是全息图像。不过是在头脑思维中,对宇宙大象进行假设想象,给出了理想化假设性的描述而已。它们的有些内容与实际的宇宙大象可能比较符合,有些内容跟实际的宇宙大象可能完全不符。

一般地说,科学理论、理论图像,是建立在基本概念、基本前提、逻辑推论、逻辑体系之上的大象图像、理论图像,所以,科学理论必须内部逻辑自洽、符合逻辑规律,这是对科学理论的第一个基本要求。其次,科学理论、理论图像,是实际宇宙大象的反映和描述,所以,科学理论必须最大限度地符合实际、符合观察、实验和实践中的事实,这是对科学理论的第二个基本要求。

因此,通过逻辑检验和观察实验实践检验,就可以对科学理论、理论图像的优劣真伪进行检验,做出判断。科学界,整体上如上所述,理论物理学也是这样子,没有例外和特殊。

本文经常提到的“在理论研究上”,就是概指在头脑思维中,在理想条件下,在假设模型中,在理论图像中,讨论具体问题,得到假设认识,得到猜想结果。使用上述方法得到的假设结论,也需要使用逻辑、观察、实验和实践等方法,进行严格检验,判断优劣真伪。

3、交叉学科时空观,给甲系乙系建立统一的国际单位制

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。

3.1给甲系乙系建立统一的国际单位制,极其重要

在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。

3.2 使用t时刻暂停图方法,研究时空问题

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。为了看清光信号延迟效应,避免把“看到的同时”和“实际的同时”混为一谈,可以使用暂停法和暂停图,来研究和解决问题。参见图4。

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。

在理论图像中、物理模型中可以说,在t时刻暂停图中,在静止不动、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,明确区分“实际的同时”和“看到的同时”,避免混为一谈。

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。

在甲观测者所持时钟显示t秒时,给宇宙“按下暂停键”,可以获得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时刻的宇宙变化过程,构成了△t时间过程图。使用△t时间过程图,就可以对两个时钟的时间值关系,以及两个量尺的长度值关系进行研究。

应该强调,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时刻暂停图和△t时间过程图,建立科学模型,跟使用质点方法,建立科学模型大同小异,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,惯性系就是不受任何外力作用的参照系。

质点、惯性系、t时刻暂停图和△t时间过程图等,虽然在实际情况中可能无法存在,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,都是理论图像、科学模型,指出了“在理论研究中是那样子”。而眼睛观察和仪器实验发现的,大多是“在理论研究中是那样子”的近似情况。

3.3使用时钟量尺测量时间值长度值

——计量学规定,必须使用时钟测量时间值

在物理学中,时间这个名词术语、物理概念,对物质的可观测时间现象给出了定性描述。例如一个人从生到死,会经历一个一个具体状态,经历一定的变化过程,可以被眼睛观察到,可以被仪器测量到,这就是时间现象。

时间值是定量描述时间现象的物理量。为了对可观测时间现象给出定量描述,计量学约定了国际单位制的“秒”:铯133原子振动9192631770次所需的时间定义为1秒。在计量学中提供国际单位制“秒”的装置,是“第一时钟”。

可以说,在现实中使用的各种时钟,都是“第一时钟”的代表物。各种时钟显示的“1秒”时间值,都是“秒”的代表物。人们在实际情况中使用的时钟,都是遵守国际单位制秒定义的科学仪器、测量工具。

把具体的时间现象,跟一个时钟显示的时间值进行比较,就可以观测确定时间现象的时间值和时刻值,给出定量描述。使用时钟比较测量时间现象的时间值,在计量学中有具体要求。在一些具体的实验和实践中,还有更详细要求。

应该指出,时间和时间值有关系,但是不是一回事。在以往,使用时间这个名词术语既指时间现象,又指时间值,导致了一些混乱和矛盾。在今后,需要注意,必要时,应该给予区别。

——计量学规定,必须使用量尺测量长度值和空间值

在物理学中,长度和空间这两个名词术语、物理概念,对物质的可观测长度现象和可观测空间现象给出了定性描述。例如一个人,身高是长度现象,所在位置、外观体积和内部结构等是空间现象,都可以被眼睛观察到,都可以被仪器测量到。

长度值和空间值,是定量描述可观测长度现象和空间现象的物理量。为了对可观测的长度现象和空间现象给出定量描述,计量学约定了国际单位制的“米”,光在真空中1/299792458秒内所经过路程的长度定义为1米。在计量学中提供国际单位制“米”的装置,是“第一量尺”。

在现实中使用的各种量尺,都是“第一量尺”的代表物。各种量尺显示的“1米”长度值,都是“米”的代表物。人们在实际情况中使用的量尺,都是遵守国际单位制米定义的科学仪器、测量工具。

把具体的长度现象和空间现象,跟一个量尺显示的长度值进行比较,首先可以观测确定长度现象的长度值;其次通过观测和计算,还可以确定空间现象的空间值,例如对物体的相对位置、外观体积和内部结构等给出定量描述。使用量尺去测量长度现象的长度值和测量空间现象的空间值,在计量学中有具体要求。在一些具体的实验和实践中,还有更详细要求。

应该指出,长度和空间是物理概念,侧重于定性描述物理现象。长度值和空间值是物理量,侧重于定量描述物理现象。它们有关系,但是不能混为一谈。在以往缺乏明确区分,导致了一定的混乱和矛盾,在今后,需要注意,必要时,应该给予区别。

3.4使用时钟量尺测量速度值,约定光速值

——计量学规定,必须使用时钟量尺测量速度值

平均速度值的定义是v=△s/△t,物理意义如下:运动物体的平均速度值,是相对参照物,测速起点的观测者和测速终点的两个观测者,他们使用量尺联合测得物体的运动距离值△s,使用时钟联合测得物体的运动时间值△t,计算二者的比率v=△s/△t,得到的实验量值。对平均速度值求极限,就可以得到瞬时速度值这个物理量。

在实际情况中,例如在科学实验和工程实践中,根据平均速度值定义,使用时钟量尺测量运动物体相对参照物的速度值,具体方法相当众多,基本原理和方法如下。

设在地面上有一个小汽车在匀速直线行驶。选定直角坐标系oxyz, 让小汽车沿x轴向正方向行驶。在直角坐标系x轴上分别选定测速起点x1和测速终点x2,让观测者甲一处在测速起点,让观测者甲二处在测速终点,让他们使用自己的时钟量尺测量小汽车的运动时间值和运动距离值。

设甲一使用自己的时钟测得小汽车途径测速起点x1的时刻值为t1,甲二使用自己的时钟测得小汽车途经测速终点x2的时刻值为t2,由此,他们可以计算获得小汽车的运动时间值为△t=t2-t1。甲一和甲二还可以使用他们的量尺测得小汽车在测速起点的坐标值x1和测速终点的坐标值x2的具体数值,由此,他们可以计算获得小汽车的运动距离值为△x=x2-x1。

这样,甲一和甲二就可以计算获得小汽车的平均速度值为v=△x/△t=(x2-x1)/(t2-t1)。这是测量速度值的基本原理。按照上述测量速度值基本原理,可以在各种具体问题中,具体问题具体解决,测量获得速度值。

——谈论速度值,必须说清六要素

应该强调,测量速度值,谈论速度值,都必须对速度值六要素给出详细说明:

1、运动物体是谁?

2、运动参照物是谁?

3、在运动参照物上如何选定测速起点和测速终点?

4、在测速起点和测速终点测量运动时刻值的时钟是否遵守计量学“秒定义”并同步运行?

5、在测速起点和测速终点之间测量运动距离值的量尺是否遵守计量学“米定义”?如需要使用多个量尺,它们是否为同长量尺?

6、使用时钟量尺测量运动时间值和距离值的具体方法是啥样的?如何计算平均速度值并确定测量误差?

无论是在实际中测量速度值,还是在理论上谈论速度值,都应该说清速度值六要素。否则,就可能产生有关的矛盾和争论。

——根据第一时钟和第一量尺,约定光速值C=299792458米/秒

根据国际单位制“米”约定,在提供国际单位制“米”的装置中,特定光在真空中1/299792458秒时间值里行进的路程,被约定为1米。这就相当于约定,在提供“米”的实验装置中,特定光相对装置本身,也就是相对静止在装置中的光源,特定光的平均速度值为v=Δs/Δt=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。这个特定的光速值,可以写成C=299792458米/秒。这相当于在特定条件下,使用“第一时钟”和“第一量尺”,观测确定的特定光相对光源的光速值为C=299792458米/秒,这相当于实验结果。

在物理学的电磁学中,人们约定真空中的介电常数和磁导率时,也约定在特定的条件下,特定的电磁波,相对电磁波源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出电磁波速度值是C=299792458米/秒的原因。这样约定的电磁波速度值,也相当于根据国际单位制,使用特定时钟和特定量尺测量确定了特定电磁波相对特定参照物的速度值,这也相当于实验结果。

应该指出,上述光速值和电磁波速度值C=299792458米/秒,都是特定条件下的约定,是基于国际单位制,针对特定光、特定电磁波、特定参照物、特定时钟、特定量尺、特定测量方法,所做的有限约定。不是针对所有单位制、所有光、所有电磁波、所有参照物、所有时钟、所有量尺、所有测量方法,所做的无限约定。所以,这样约定的两种速度值C=299792458米/秒,不具有无限推广的实验依据和理论依据。若无条件地推广到所有情况,就难以得到实际的时钟量尺测量实验的支持。

——在实际中测量速度值,一定会存在“测不准”

使用时钟量尺测量时间值、长度值和速度值,有两种具体情况值得认真研究。一是在实际情况中,在科学实验和工程实践中,使用实际的时钟量尺、真实具体地测量;二是在理论研究中,基于虚拟的时钟量尺、纸上谈兵地测量。

在科学实验和工程实践中,按照计量学要求,可以使用实际的时钟量尺,进行具体测量,获得关于时间值、长度值和速度值的测量数据。然后,可以进行数据处理,确定测量误差,得到实验结论。这样获得的结果,大多是近似结果。

首先,在科学实验和工程实践中,使用遵守国际单位制“秒”“米”的时钟量尺测量时间值、长度值和速度值的时候,时钟显示的时间值和量尺显示的长度值都可能发生波动和变化,这会对测量结果产生重要影响,因此会导致“测不准”。

在实际情况中,根据计量学要求和原理,所制造的时钟和量尺,都是开放复杂的巨系统、科学仪器。时钟显示的时间值,量尺显示的长度值,它们的工作稳定性,既跟时钟量尺的内部结构运动密切相关,也跟时钟量尺所受的外界作用和外部影响密切相关。

其次,在实验、实践和工程上,使用时钟量尺测量时间值、长度值和速度值的时候,因为测量技术和测量方法都存在局限性,因此,也会导致不可避免的“测不准”。

例如测量一个小汽车相对地面的速度值,需要在小汽车上选择确定运动点,代表小汽车的运动;需要在地面上选择确定测速起点和测速终点,作为测量依据。

那么,应该在小汽车上选择哪个点,来代表小汽车,来作为小汽车的运动点?在地面上应该如何选择两个点,作为测速起点和测速终点?

在原子层次说,小汽车的表面充满运动的原子,遍布运动轨迹“测不准”的电子云,在地面上的原子和电子也是如此。而希望中的小汽车代表点、运动点,地面上的测速起点和测速终点,却都是理想化的数学点,希望它们都是没有大小和形状,一直稳定不变的数学点,这种理想化的数学点,在实际情况中根本不存在、根本无法获得。

对于上述问题,计量学虽然有具体解决方案,但是,终究无法完全消除测量误差,无法彻底消除“测不准”。所以,在实际中使用时钟量尺测量获得的时间值、长度值和速度值,一定存在测量误差,一定是近似结果,只不过是近似程度不同而已。

在实际中测量时间值、长度值、速度值和光速值,总会存在“测不准”。但是,在有些物理学理论中,在有些物理课本中,经常可以看到测量时间值、长度值、速度值和光速值,得到了精确测量结果。

实际上,这样的精确测量结果,大多是在理论研究中,在头脑思维中,在理想条件下,在假设的物理模型中,基于假设出来的“秒”、“米”、时钟和量尺等,进行虚拟测量的结果,相当于假设想象出来的时间值、长度值、速度值和光速值。


如上所述,在理论研究中,在理想条件下,在头脑思维和假设的物理模型中,进行假设想象的测量实验,获得的时间值、长度值、速度值和光速值等,可能相当精准,但不过是理论研究中、理论图像中的假设值,或者是约定值。在实际情况中,可能根本测不到、无法获得这种假设值。所以,需要使用观察、实验、实践和逻辑等方法,对它们进行严格检验,判断优劣真伪。

3.5新时空观,给甲系乙系建立统一的国际单位制

——让甲系乙系拥有同步时钟同长量尺

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5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。

——使用△t=1秒过程图,给甲系乙系建立统一的国际单位制

在真空中惯性系理想情况下,在相对匀速直线运动的甲系乙系,设甲系原点处观测者所持时钟显示t1=0秒时刻值时,甲系原点处观测者给宇宙按下了暂停键,由此,他可以获得甲系时钟t1=0秒暂停图。

然后,在甲系时钟经历△t=1秒过程,显示t2=1秒时刻值时,甲系原点处观测者再次给宇宙按下暂停键,由此他可以获得甲系时钟t2=1秒暂停图。

如图6所示,把甲系t1=0秒暂停图画在上面,把甲系t2=1秒暂停图画在下面,把二者画在一张图上,可称之为△t=1秒过程图。根据△t=1秒过程图,可以对t1=0秒暂停图的内容和t2=1秒暂停图的内容进行比较研究,例如对比研究两个时钟的时间值关系,对比研究两个量尺的长度值关系。由此,可以对同步时钟和非同步时钟,同长量尺和非同长量尺等给出定义。

——关于同步时钟的定义

设如图6上图所示,在t1=0秒暂停图中:静止在甲系原点处观测者所持的时钟(以下简称为甲系时钟),显示着t1=0秒时刻值;静止在乙系原点处观测者所持的时钟(以下简称为乙系第一时钟),显示着T1=0秒时刻值;在乙系距离原点一定远处静止观测者所持的时钟(以下简称为乙系第二时钟),显示着T1′=0秒时刻值;在t1=0秒暂停图中,三个时钟显示的时刻值相等,t1=T1=T1′=0秒。

然后,如图6下图所示,在t2=1秒暂停图中:甲系时钟显示着t2=1秒时刻值;乙系第一时钟显示着T2=1秒时刻值,跟甲系时钟显示的t2=1秒相等;乙系第二时钟显示着T2′=0.5秒时刻值,跟甲系时钟显示的t2=1秒不相等;乙系第二时钟显示的T2′=0.5秒时刻值,跟乙系第一时钟显示的T2=1秒时刻值也不相等。

比较t1=0秒暂停图和t2=1秒暂停图的内容,也就是比较图6的上、下图,可以看到:甲系时钟显示△t=1秒时间值的过程,也就是从t1=0秒到t2=1秒的过程,跟乙系第一时钟显示△T=1秒时间值的过程,也就是从T1=0秒到T2=1秒的过程,同时开始,同时结束,过程等长;在△t=1秒过程图上,两个时钟显示的时间值读数一直相同;两个时钟显示时间值快慢相同。

对具有上述时间值关系的甲系时钟和乙系第一时钟,显示相等时间值,它们经历的过程也相等的两个时钟,可称之为同步时钟。对甲系时钟和乙系第一时钟具有的上述同步关系,可以写出如下表达式

(甲系时钟△t=1秒)=(乙系第一时钟△T=1秒)……(17)

在上面的等式中,等号左边括号里的内容,反映甲系时钟显示△t=1秒时间值的过程;等号右边括号里的内容,描述乙系第一时钟显示△T=1秒时间值的过程;上述等式反映了甲系时钟和乙系第一时钟显示“1秒”时间值的过程等长。

基于括号里的内容具有相等关系,写出类似(1)式这样的数学表达式,可称之为内容相等表达式。这是一种创新的定量描述方法,是一种创新的数学公式。

——关于非同步时钟的定义

比较图6的上、下图可以看到:甲系时钟显示△t =1秒时间值的过程,也就是从t1=0秒到t2=1秒的过程,跟乙系第二时钟显示△T′= 0.5秒时间值的过程,也就是从T1′=0秒到T2′=0.5秒的过程,同时开始,同时结束,过程等长;所以,甲系时钟显示的△t=1秒,乙系第二时钟显示的△T′=1秒,不是等长过程;甲系时钟显示△t=1秒时间值的过程短,乙系第二时钟显示△T′=1秒时间值的过程长;在△t=1秒过程图上,甲系时钟和乙系第二时钟显示的时间值读数不能一直相同;甲系时钟显示时间值快,乙系第二时钟显示时间值慢,两个时钟显示时间值有快有慢。

对具有上述时间值关系的甲系时钟和乙系第二时钟,在相等过程中,显示不同时间值的两哥时钟,或者显示相等时间值,它们经历的过程不相等的两个时钟,可称之为非同步时钟。对于甲系时钟和乙系第二时钟具有的上述非同步关系,可写出如下表达式

(甲系时钟△t=1秒)=(乙系第二时钟△T′=0.5秒)……(18)

(甲系时钟△t=1秒)≠(乙系第二时钟△T′=1秒)……(19)

在等式(2)中,等号左边括号里的内容,反映甲系时钟显示△t=1秒时间值的过程;等号右边括号里的内容,描述乙系第二时钟显示△T=0.5秒时间值的过程;上述等式表示两个括号里的时间过程相等,物理内容相等,尽管两个时钟经历相等时间过程,所显示的时间值读数并不相等。

在不等式(3)中,不等号左边括号里的内容,反映甲系时钟显示△t=1秒时间值的过程;不等号右边括号里的内容,描述乙系第二时钟显示△T=1秒时间值的过程;上述不等式反映甲系时钟显示的△t=1秒时间值的过程,乙系第二时钟显示的△T′=1秒时间值的过程,不是等长的时间过程,不是相等的物理内容。对于(3)式,可称之为物理内容不相等表达式。

比较图6的上、下图可以看到:乙系第一时钟显示△T=1秒时间值的过程,跟乙系第二时钟显示△T′=0.5秒时间值的过程,具有过程等长关系。乙系第一时钟显示△T=1秒时间值的过程,跟乙系第二时钟显示△T′=1秒时间值的过程,具有过程不等长关系。在△t=1秒过程图上,乙系第一时钟跟乙系第二时钟显示的时间值读数不能一直相同,乙系第一时钟显示时间值快,乙系第二时钟显示时间值慢,两个时钟显示时间值有快有慢。

具有上述时间值关系的乙系第一时钟和乙系第二时钟,也是非同步时钟。对它们具有的非同步关系,可以表示为(乙系第一时钟△T=1秒)=(乙系第二时钟△T′=0.5秒)和(乙系第一时钟△T=1秒)≠(乙系第二时钟△T′=1秒)。

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。

——关于同长量尺的定义

如图6上图所示,在甲系时钟t1=0秒暂停图中,设静止在甲系原点处观测者所持的量尺(以下简称为甲系量尺),静止在乙系原点处观测者所持的量尺(以下简称乙系第一量尺),在乙系距离原点一定远处静止观测者所持的量尺(以下简称为乙系第二量尺),它们平行放置时,它们的起点刻度值恰好对齐。也就是甲系量尺的s1=0米刻度,乙系第一量尺的S1=0米刻度,乙系第二量尺的S1′=0米刻度,它们恰好对齐。而且,甲系量尺的s2=1米刻度,跟乙系第一量尺的S2=1米刻度,二者恰好对齐。乙系第二量尺的S2′=1米刻度,跟甲系量尺的0.5米刻度,彼此对齐。乙系第二量尺的S2′=1米刻度,跟乙系第一量尺的0.5米刻度,也是彼此对齐。因此,甲系量尺显示的1米长度值的距离,跟乙系第一量尺显示的1米长度值的距离,还有乙系第二量尺显示的0.5米长度值的距离,都是等长距离。

然后,如图6下图所示,在甲系时钟t2=1秒暂停图中,设甲系量尺、乙系第一量尺和乙系第二量尺,它们平行放置时,它们的起点刻度值仍然对齐。也就是甲系量尺的s1=0米刻度,乙系第一量尺的S1=0米刻度,乙系第二量尺的S1′=0米刻度,它们仍然对齐。而且,甲系量尺的s2=1米刻度,乙系第一量尺的S2=1米刻度,二者也仍然对齐。乙系第二量尺的S2′=1米刻度,跟甲系量尺的0.5米刻度,仍然对齐。乙系第二量尺的S2′=1米刻度,跟乙系第一量尺的0.5米刻度,也仍然对齐。这也就是说,t2=1秒暂停图的内容,与t1=0秒暂停图的情况,完全相同,没有变化。因此,甲系量尺显示的1米长度值的距离,跟乙系第一量尺显示的1米长度值的距离,还有乙系第二量尺显示的0.5米长度值的距离,仍然是等长距离。

比较t1=0秒暂停图和t2=1秒暂停图的内容,也就是比较图6的上、下图可以看到,甲系量尺显示的△s= 1米,跟乙系第一量尺显示的△S=1米,是等长距离;在△t=1秒过程图上,甲系量尺跟乙系第一量尺对齐的刻度,读数均相等。

对具有上述长度值关系的甲系量尺和乙系第一量尺,显示相等长度值,它们的空间距离也相等的两个量尺,可称之为同长量尺。对甲系量尺跟乙系第一量尺具有的上述同长关系,可写出如下表达式

(甲系量尺△s=1米)=(乙系第一量尺△S=1米)……(20)

在等式(4)中,等号左面括号里的内容,反映甲系量尺显示的△s= 1米的空间距离;等号右面括号里的内容,反映乙系第一量尺显示的△S= 1米的空间距离;上述等式反映了甲系量尺和乙系第一量尺显示的“1米”长度值的空间距离等长,物理内容相等。

——关于非同长量尺的定义

比较图6的上、下图可以看到,乙系第二量尺的“1米”,跟甲系量尺的“0.5米”是等长距离。所以,两个量尺的“1米”不是等长距离。乙系第二量尺的“1米”短,甲系量尺的“1米”长,在△t=1秒过程图上,除了起点刻度读数相同之外,甲系量尺跟乙系第二量尺对齐的其它刻度读数,均不相等。

对于具有上述长度值关系的甲系量尺和乙系第二量尺,在相等的空间距离上,显示了不同长度值;或显示相等长度值,它们的空间距离不相等的两个量尺,可称之为非同长量尺。对甲系量尺跟乙系第二量尺具有的上述非同长关系,可以写出如下表达式

(甲系量尺△s=0.5米)=(乙系第二量尺△S′=1米)……(21)

(甲系量尺△s=1米)≠(乙系量尺第二量尺△S′=1米)……(22)

上面的等式(5),反映甲系量尺的“1米”跟乙系第二量尺的“0.5米”是相等的空间距离,物理内容相等;上面的不等式(6),描述甲系量尺的“1米”跟乙系第二量尺的“1米”不是相等的空间距离,物理内容不相等。

比较图6的上、下图可以看到,乙系第一量尺的“1米”,跟乙系第二量尺的“0.5米”,也是等长距离;乙系第一量尺的“1米”,跟乙系第二量尺的“1米”,是不等长距离;乙系第一量尺和乙系第二量尺,是非同长量尺;在△t=1秒过程图上,乙系第一量尺跟乙系第二量尺对齐的刻度读数,仅有起点刻度读数相同,其它对齐的刻度读数均不相等。对于乙系第一量尺和乙系第二量尺具有的上述非同长关系,也可以表示为(乙系第一量尺△s=0.5米)=(乙系第二量尺△S′=1米)和(乙系第一量尺△S=1米)≠(乙系量尺第二量尺△S′=1米),

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。

通过以上讨论可以看到,两个时钟各自显示1秒时间值的时间过程,可以是等长过程,也可以是不等长过程;两个时钟在等长过程中显示的时间值读数,可以相等,也可以不相等。两个量尺显示的1米长度值的空间距离,可以是等长距离,也可以是不等长距离;两个量尺在等长距离上显示的长度值读数,可以相等,也可以不相等。

可以说,在图6所示△t=1秒过程图中,两个时钟能否成为同步时钟,就是由时钟显示时间值规律决定的。跟两个时钟的内部结构情况,所受到的外界作用情况等,密切相关。两个时钟的相对静止或相对运动,不过是表面现象,不是决定因素。同理,两个量尺能否成为同长量尺,就是由量尺显示长度值规律决定的。跟两个量尺的内部结构情况,所受到的外界作用情况等,密切相关。两个量尺的相对静止或相对运动,不过是表面现象,不是决定因素。

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。

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)……(23)

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”,而且甲系时钟跟乙系时钟不是同步时钟,甲系量尺跟乙系量尺不是同长量尺情况下,若甲系使用自己的时钟量尺测得一个光束的光速值是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是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)……(24)

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,不具有相同关系。

3.6 在爱因斯坦“闪光和火车”案例中,有九个事件

——在爱因斯坦“闪光和火车”案例中,总计有九个事件

爱因斯坦在1916年写了一本《狭义与广义相对论浅说》,在该书里,爱因斯坦使用“火车和雷击”案例,解释了他的同时的相对性观点。原文大意如下:

如图7所示,假设有一列很长的火车,以恒速 v 沿着如图标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体(坐标系);他们参照火车来观察一切事件。因而,在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定地点发生。而且完全和相对路基所作的同时性定义一样,我们也能相对火车作出同时性的定义。但是,作为一个自然的推论,下述问题就自然产生:

对于铁路路基来说同时的两个事件(例如A、B两处雷击),对于火车来说是否也是同时的呢?我们将直接证明,回答必然是否定的。

当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的,我们的意思是:在发生闪电的A处和B处所发出的光,在路基AB这段距离的中点m相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M为在行驶中的火车上AB这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候(从路基上判断),点M自然与点m重合,但是点M以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M处的一个观测者并不具有这个速度,那么他就总是停留在m点,雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里,也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上(相对于铁路路基来考虑)这个观测者正在朝着来自B的光线急速前进,同时他又在来自A的光线前方向前行进。因此这个观测者将先看见自B发出的光线,后看见自A发出的光线。所以,把列车当作参考物体的观测者就必然得出这样的结论,即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果:对于路基是同时的若干事件,对于火车并不是同时的,反之亦然(同时的相对性)。每一个参考物体(坐标系)都有他本身的特殊的时间;除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的,否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。(以上内容为爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》原文)

在爱因斯坦所举的“闪光和火车”案例中,因为存在光信号延迟,所以,路基上的观测者和火车上的观测者,都应该明确区分“发出闪光事件”和“看到闪光事件”,并给出严格准确的描述。参见图8。

在路基上建立直角坐标系oxyz,设x轴上有多个观测者,持有同步时钟和同长量尺,他们测到的时钟时间值和坐标值使用小写字母(t、x、y、z)表示,其中原点o处的观测者,这就是路基上m处的观测者。上述内容就是路基参照系,可简称为路基系。

在火车上建立直角坐标系OXYZ,设X轴上有多个观测者,持有同步时钟和同长量尺,他们测到的时钟时间值和坐标值使用大写字母(T、X、Y、Z)表示,其中原点O处的观测者,这就是火车上M处的观测者。上述内容就是火车参照系,可简称为火车系。

根据爱因斯坦讨论“闪光和火车”案例的条件,设当“雷击路基A处”和“雷击路基B处”无先后发生的时刻,给宇宙按下暂停键(第1按),那么在暂停态立体宇宙图像中,路基系观测者所持时钟显示着时间值t1,火车系观测者所持时钟显示的时间值是T1。参见图8.1。这就是路基系t1时刻暂停图,也就是火车系T1时刻暂停图。

在上述暂停图中,路基系m处观测者和火车系M处观测者恰好相遇,如果把路基系m处观测者和火车系M处观测者简化为质点,此刻他们恰好重合。

此刻,“雷击路基A处”事件已经发生,“雷击路基A处”的闪光也已经产生,但是却尚未离开A处,就像枪打出的子弹还在枪口处;此刻,“雷击路基B处”事件也已经发生,“雷击路基B处”的闪光也已经产生,但是也尚未离开B处,就像枪打出的子弹还在枪口处。

在上述情况下,对于“雷击路基A处”并发出闪光这个事件,路基系观测者可以使用自己的时钟量尺进行测量和计算,获得时间值和坐标值(t1、x1、0、0);对于“雷击路基B处”并发出闪光这个事件,路基系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,获得时间值和坐标值(t1、x2、0、0);这样,路基系观测者可以说:“雷击路基A处”这个发出闪光事件,跟“雷击路基B处”这个发出闪光事件,无先后,同时发生在t1时刻。上述两个“同时”的发出闪光事件,就是路基系的第一事件和第二事件,参见图8.1。

在上述情况下,对于“雷击路基A处”并发出闪光这个事件,火车系观测者可以使用自己的时钟量尺进行测量和计算,获得时间值和坐标值(T1、X1、0、0);对于“雷击路基B处”并发出闪光这个事件,火车系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,获得时间值和坐标值(T1、X2、0、0);这样,火车系观测者可以说:“雷击路基A处”这个发出闪光事件,跟“雷击路基B处”这个发出闪光事件,无先后,同时发生在T1时刻。上述两个“同时”的发出闪光事件,就是火车系的第一事件和第二事件,参见图8.1。

然后,暂停取消,运动继续。根据爱因斯坦讨论“闪光和火车”案例的条件,在“雷击路基B处”的闪光向火车后方传播,与火车观测者相遇被看见的时刻,给宇宙按下暂停键(第2按),那么在这个暂停图中,火车系观测者所持时钟显示着时间值T2=T1+△T1,参见图8.2。这就是火车系T2=T1+△T1时刻暂停图。

对于“雷击路基B处”发出的闪光被看到这个事件,火车系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,得到时间值和坐标值(T1+△T1、0、0、0);这样,火车系观测者就可以说:“雷击路基B处”发出的闪光被火车系M处观测者看到这个看到闪光事件,发生在T2时刻。这个看到闪光事件,就是火车系的第三事件,参见图8.2。

暂停取消,运动继续。根据爱因斯坦讨论“闪光和火车”案例的条件,在“雷击路基A处”的闪光,“雷击路基B处”的闪光,无先后到达路基系m处观测者的时刻,给宇宙按下暂停键(第3按),那么在这个暂停图中,路基系观测者所持时钟显示的时间值是t2= t1+△t。参见图8.3。这就是甲系t2=t1+△t时刻暂停图。

对于“雷击路基A处”发出的闪光被看到这个事件,路基系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,得到时间值和坐标值(t1+△t、0、0、0);对于“雷击路基B处”发出的闪光被看到这个事件,路基系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,得到时间值和坐标值(t1+△t、0、0、0);这样,路基系观测者就可以说:“雷击路基A处”发出的闪光被看到这个事件,跟“雷击路基B处”发出的闪光被看到这个事件,无先后,同时发生在t2时刻。上述两个“同时”的看到闪光事件,就是路基系的第三事件和第四事件,参见图8.3。

暂停取消,运动继续。根据爱因斯坦讨论“闪光和火车”案例的条件,在“雷击路基A处”的闪光向火车前方传播,追上火车系M处观测者的时刻,给宇宙按下暂停键(第4按),那么在这个暂停图中,火车系观测者所持时钟显示的时间值是T3= T1+△T1+△T2。参见图8.4。这就是乙系T3=T1+△T1+△T2时刻暂停图。

对于“雷击路基A处”发出的闪光被看到这个事件,火车系观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算,得到时间值和坐标值(T1+△T1+△T2、0、0、0);这样,火车系观测者就可以说:“雷击路基A处”发出的闪光被火车系M处观测者看到这个看到闪光事件,发生在T3时刻。这个看到闪光事件,就是火车系的第四事件,参见图8.4。

在上述情况中,在路基系t1时刻暂停图,也就是火车系T1时刻暂停图中,路基系m处观测者和火车系M处观测者恰好相遇并重合这个事件,是路基系和火车系的公共事件,就是路基系和火车系的第五事件。

事实表明,在爱因斯坦“闪光和火车”案例中,合计共有九个物理事件。可以说:爱因斯坦所说的同时的相对性,与光信号延迟,也就是闪光延迟存在密切关系;但是,爱因斯坦没说清闪光延迟;没说清物理现象包括起点事件、中间过程、终点事件;没说清发出闪光事件是一回事,看到闪光事件是另一回事;没说清路基系观测者面对两个“同时”的发出闪光事件,以及两个“同时”的看到闪光事件,合计四个事件;没说清火车系观测者面对两个“同时”的发出闪光事件,以及两个“不同时”的看到闪光事件,合计四个事件;没说清两个观测者还面对彼此相遇并重合事件这个公共事件,这是共同的第五事件,这样合计算来,就有九个事件。

可以说,爱因斯坦所说的同时的相对性,就是对九个物理事件的一部分内容,给出了割裂描述;爱因斯坦混淆了发出光信号事件,以及看到光信号事件;爱因斯坦把看到光信号的先后,当成了物理事件发生的先后。这就是爱因斯坦狭义相对论同时的相对性被争论100多年的主要原因之一。

实际上,在狭义相对论中,爱因斯坦给出了两种同时的相对性假设:一是在上述“雷击和火车”事例中所说的同时的相对性;二是爱因斯坦根据洛伦兹变换推理出的数学公式形式的同时的相对性。这两种同时的相对性,都是假设,物理意义却大不相同,并非一回事。

4、综合结论

根据计量学和物理学的测量速度值要求,对科学实验和工程实践中的测量速度值活动进行概括总结,就可以设计出六人六钟六尺测量速度值实验,就可以测量和研究u1、u2、C1、C2、v和V等九个速度值。这是伽利略变换和洛伦兹变换共同的实验基础,也是牛顿绝对时空观,爱因斯坦相对论时空观和交叉学科时空观共同的实验基础。是各家时空观都能接受,也必须接受的公共认识。

简而言之,在爱因斯坦狭义相对论时空观中,在相对匀速直线运动的甲系乙系,关于甲系情况的那一半内容,也就是爱因斯坦介绍的科技工作者进行观察、实验、实践和研究取得的时空认识,大多都是正确的;关于乙系情况的那一半内容,也就是爱因斯坦描述的他头脑里的假设猜想和虚拟想象,时空图像和物理模型,那些充满矛盾和争论的内容,都是错误的。不过,对于上述存在于乙系的头脑假设猜想、虚拟想象、时空图像和物理模型,爱因斯坦一直自觉不自觉地给它们挂上了观察、实验、实践和逻辑的招牌。

爱因斯坦在头脑里假设猜想,获得时空图像,创建狭义相对论时空观之后,因为在头脑之外找到了一些相似事物、类似情况;一方面爱因斯坦等人使用狭义相对论时空观对相似事物、类似情况进行了解释;另一方面相似事物、类似情况被当成了狭义相对论时空观的支持证据;因此,爱因斯坦等人就认为他头脑里的假设猜想,就是对头脑之外实际情况做出了一一对应的描述;有很多人把爱因斯坦时空观和有关说法学进头脑之后,他们也认为学进头脑里的爱因斯坦时空观和有关说法,就是对头脑之外实际情况的写真描述;所以,当他们面对关于爱因斯坦时空观的质疑批评、创新超越的说法和观点时,他们头脑里就会条件反射地启动有关内容,给出辩解的思想活动和身体言行;然而,他们一直不知道自己头脑里的爱因斯坦时空观有对有错而且有致命错误,他们一直把假设猜想的“大象翅膀”当成真的,认定是正确内容,据此就否认“大象脑袋”是真实存在、否认“大象脑袋”是正确内容。

研究表明,100多年来,从爱因斯坦首创,到相对论专家接力,相对论时空观作为爱因斯坦和人们头脑里的假设猜想、时空图像,它已经形成闭环结构、话术套路;在相对论时空观中,爱因斯坦头脑里的假设猜想和虚拟想象,环环相扣;在头脑之外找到的相似事物和类似情况,镶嵌其中;解释辩解和话术套路,随处可见、随时出击;循环论证和因果反转,此起彼伏、遥相呼应。爱因斯坦的时空观,就像历史上的地心学说,可以解释许许多多现象,变成了在一段时间里不可动摇的权威理论。

有很多人,他们不知道自己学进头脑里的爱因斯坦时空观有对有错且有致命错误;就像手机里工作软件和间谍软件共同存在共同运行,手机自己不知道;就像人工智能被训练把真理和谬误都接受都传播,人工智能自己不知道;实际上,不止是在爱因斯坦相对论上他们如此,关于很多事物,他们头脑里都是正确思想和错误思想并肩而立,都在控脑,他们自己却不知道;就像他们身体里健康内容和疾病内容共同存在,都在活动,他们自己不知道那样。

然而,100多年来,与爱因斯坦时空观有关的很多矛盾和争论,都是因为爱因斯坦头脑里的假设猜想跟头脑之外的实际情况不相符合造成的。一些严重不相符合的案例,无法被消灭,终于发展成了打破闭环的致命缺陷,颠覆大堤的毁灭洞穴,演化成了致命错误,发展成了致命危机。

通过追光实验等,进行交叉学科研究,人们就可以看清围绕爱因斯坦时空观产生100多年矛盾和争论的根本原因,以及致命错误和致命危机的发展趋势和必然结局。这样,人们就可以更上一层楼,走向科学新天地。

在相对匀速直线运动的甲系乙系,两个参照系使用统一的国际单位制,非常重要,必须做到。在甲系乙系,如果不使用统一的国际单位制,甲系乙系的很多物理量,就无法直接比较。就需要经过一种换算关系,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。

根据交叉学科时空观,在一定条件下,可以给甲系乙系建立统一的国际单位制。根据时钟显示时间值规律和量尺显示长度值规律,相对匀速直线运动的甲系乙系可以具有统一的时间单位“1秒”,可以具有统一的长度单位“1米”,可以拥有同步时钟,可以拥有同长量尺。

可以说,关于实际情况中,相对匀速直线运动的甲系乙系观测者独立地进行研究活动,例如各自使用国际单位制的“秒”“米”和时钟量尺,测量对方的速度值,测量同一光的光速值,研究伽利略变换和洛伦兹变换的实验基础和理论基础等,从伽利略到牛顿,再到麦克斯韦和爱因斯坦,他们都有认识空白。对于应知必知的内容等,他们都缺乏必要了解。

在今天,在大学和中学物理课本中,针对爱因斯坦时空观和牛顿时空观的认识空白,应该积极地发展完善,积极地发展交叉学科时空观,增加有关内容,升级完善教科书。这可以推动科学认识进步,推动技术产品发展。应该高度重视,应该立刻行动。

5、参考文献

[1]宋健.航天纵横[M].北京:高等教育出版社,2007

[2]李惕碚.宇宙物理基础[M].北京:科学出版社,2021

[3]黄福芸等.计量知识手册[M].北京:中国林业出版社,1987

[4]戚进勤等.科学哲学手册[M].上海:上海科学技术出版社,1990

[5]吴家国等.普通逻辑[M].上海:上海人民出版社,1979

[6]孔汪周等. 社会心理学新编[M].沈阳:辽宁人民出版社,1987

[7]爱因斯坦著,范岱年等译. 爱因斯坦文集(第二卷)[M].北京:商务印书馆,1977

[8]张元仲. 狭义相对论实验基础[M].北京:科学出版社,1994

[9]齐新.智胜爱因斯坦——方法与实践[M].呼和浩特:内蒙古教育出版社,2006

[10]齐新.交叉学科时空观指出更多真相,推动爱因斯坦和牛顿的时空观发展完善[EB/OL].(2023-04-28)[2024-02-20].https://coaa.istic.ac.cn/preprint/3608099.

6、作者致谢

在本文撰写过程中,曾得到全国政协原副主席、国家科委原主任、中国工程院第八届主席团名誉主席宋健院士的大力支持和指导;曾得到清华大学天文系原系主任、清华大学教授、中国科学院高能物理研究所研究员李惕碚院士的大力支持和指导;得到研发团队成员一如既往地鼎力支持;得到众多好友和有关人士的热情支持和推动;在此表示衷心感谢。

7、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。


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