西安電子科技大學(xué) 楊升山

一、狹義相對(duì)論提出的背景是什么

在19世紀(jì)時(shí)，物理學(xué)可以說是進(jìn)入了頂峰，牛頓力學(xué)一統(tǒng)天下，但也蘊(yùn)藏著巨大危機(jī)，那就是一系列新發(fā)現(xiàn)沖擊著牛頓力學(xué)。1885年，法國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，X射線具有很大的穿透能力，能透過木板，肉體，鐵板等物質(zhì)。1896年，法國物理學(xué)家柏克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾元素放射出一種射線，它不需要強(qiáng)烈的電場能穿透各種物質(zhì)，1898年，法國科學(xué)家居里夫婦發(fā)現(xiàn)了鐳元素，并發(fā)現(xiàn)鐳的放射性比鈾還大百萬倍，它所放射的射線是由三種不同性質(zhì)的射線組成，帶正電的α射線是有氦的原子核組成的，這樣在鐳的射線中就產(chǎn)生一種新的元素氦，這一系列的新發(fā)現(xiàn)沖擊著原子的不可入性的形而上學(xué)觀念，也顯示原子核中蘊(yùn)藏著巨大的能量。同時(shí)麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)也有了長足的發(fā)展，許多實(shí)驗(yàn)都給與了證實(shí)，預(yù)言的結(jié)果能被發(fā)現(xiàn)，但是與經(jīng)典力學(xué)有矛盾，人們?yōu)榱藢ふ宜^[以太]，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，就是赫赫有名的麥克爾遜-莫雷的光的干涉實(shí)驗(yàn)，結(jié)果并沒有得到預(yù)想的結(jié)果，使人對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生了懷疑，加上依據(jù)電磁理論制造的速度選擇儀從沒有測出速度超過光速的粒子，用經(jīng)典理論計(jì)算就與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合，怎樣調(diào)和這些矛盾，人們想了許多辦法。

人們不敢懷疑速度選擇儀測量高速粒子時(shí)出現(xiàn)了測量誤差，就從另一方面去尋找原因。設(shè)想不同的物體具有各自獨(dú)立的時(shí)空數(shù)據(jù)，是其中一個(gè)方法，代表人物就是當(dāng)時(shí)荷蘭物理學(xué)家洛侖茲。荷蘭物理學(xué)家洛侖茲總結(jié)出了一個(gè)變換式，就稱為洛侖茲變換。就是為了調(diào)和這些矛盾的。在20世紀(jì)初，愛因斯坦推出了他的相對(duì)論理論，由于能夠解釋大多數(shù)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，仍然把經(jīng)典物理學(xué)看成近似的敘述，狹義相對(duì)論就是在這種情況下被承認(rèn)的。

如科普著作《物理世界奇遇記》中說：“究竟是我們騎得快，還是街道變得短，這又有什么不同嗎？我需要跑過十個(gè)交叉路口才能到達(dá)郵局，如果蹬得快一點(diǎn)，街道也就會(huì)變得短一些，而我們也就到得早一些。瞧，我們事實(shí)上已經(jīng)到了?！睂?shí)際上，這種說法就是要求能夠解釋過去就行了，至于是不是科學(xué)的解釋，那是用不著去關(guān)心的。在自然科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)沖擊物理學(xué)經(jīng)典理論的浪濤中，許多科學(xué)家滿足于能夠解釋自然現(xiàn)象，“狹義相對(duì)論”的產(chǎn)生正好迎合了這種思潮。速度、行程、時(shí)間這三個(gè)測量出的數(shù)據(jù)不協(xié)調(diào)了，肯定有一個(gè)數(shù)值不正確。

二、測量的基本方法

測量一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度，只能使用測量者手中的尺與時(shí)鐘。不需要考慮被測物體使用什么樣的時(shí)空基準(zhǔn)。只要是參與對(duì)敵測量的人，都很清楚這個(gè)現(xiàn)象。因?yàn)閿橙耸遣粫?huì)像我們透漏他們的時(shí)空信息的。使用它們的時(shí)空信息是不可能的。再說被測物體大多都是沒有生命的，他們也不可能向測量者提供他們的時(shí)空信息。物理運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，使用不同的測量基準(zhǔn)就會(huì)得到不同的測量數(shù)據(jù)。人們沒有必要在不同的參照系使用不同的比較基準(zhǔn)。只不過人們選定的比較基準(zhǔn)都有局限性。一個(gè)比較基準(zhǔn)不可能適用自然界所有的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。所以比較基準(zhǔn)也是可以更換的。所以相對(duì)論是用的方法是愚弄人的方法。把物理學(xué)引上了一條不歸路。

三、產(chǎn)生這個(gè)理論的原因，是對(duì)時(shí)間與空間的本質(zhì)認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤

現(xiàn)代物理學(xué)讓不同的運(yùn)動(dòng)物質(zhì)有不同的空間的做法，是對(duì)測量方法的誤解，是對(duì)時(shí)間與空間本質(zhì)認(rèn)識(shí)不清楚。人們把習(xí)慣上的省略忽落不計(jì)，才造成這個(gè)現(xiàn)象。日常現(xiàn)象大家常見不怪，但從日?，F(xiàn)象中領(lǐng)悟出時(shí)間的本質(zhì)的人并不多。

牛頓從蘋果落地領(lǐng)悟出萬有引力，我就從商店里擺著的千奇百怪的時(shí)鐘上領(lǐng)悟出了時(shí)間的本質(zhì)。下面提出三個(gè)問題：

1.時(shí)鐘為什么能指示時(shí)間？

2.時(shí)鐘放在商店里時(shí)為什么大部分不能指示時(shí)間？

3.為什么現(xiàn)在有那么多的時(shí)間計(jì)量方法？也就是那么多型號(hào)的時(shí)鐘為什么能指示相同的時(shí)間？

人們把對(duì)過程的計(jì)量結(jié)果稱為時(shí)間。自然界給出的只是沒有數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，人們要研究他們的規(guī)律，需要數(shù)量化。物質(zhì)是客觀存在的，但對(duì)物質(zhì)變化的過程的量度是人為的。

大家看看，現(xiàn)在人們使用的時(shí)間數(shù)據(jù)分為兩類。一類是：當(dāng)取樣周期數(shù)選定為1時(shí)，是人們選定的比較基準(zhǔn)的周期計(jì)數(shù)，另一類是：當(dāng)在取樣周期數(shù)不為一時(shí)，使用的是選定的設(shè)備的周期計(jì)數(shù)與設(shè)定的取樣周期數(shù)的比較結(jié)果。所以人們使用的時(shí)間數(shù)據(jù)是人為的。這個(gè)數(shù)量化的過程是人為的。得到的數(shù)據(jù)也就是人為的了。

讓不同的運(yùn)動(dòng)物質(zhì)有不同的空間的做法是完全沒有必要的。

四、沒有認(rèn)清光線只不過是一個(gè)傳遞媒介，它是一個(gè)地理獨(dú)立的物質(zhì)。更要認(rèn)清光在我們認(rèn)識(shí)自然中的作用

一個(gè)物體的是否存在，是否運(yùn)動(dòng)，與光線的存在與否并無關(guān)系（嚴(yán)格來說在有光子碰撞物質(zhì)時(shí)，會(huì)使物質(zhì)受力。）

詳細(xì)敘述請(qǐng)看【發(fā)表在《科技視界》2013年第6期，在190頁的文章】

五、關(guān)于光速

其實(shí)，在牛頓力學(xué)中就是用這四種光速不變。這四種如下。

一個(gè)光源向周圍發(fā)射出的光子都有相同的運(yùn)動(dòng)速度。

光線在真空中不受外力作用時(shí)，保持原來的運(yùn)動(dòng)速度不變。（其實(shí)是慣性定律的應(yīng)用）。

在同一個(gè)參照系中，不同光源發(fā)射出的光的速度是相同的。

以波動(dòng)理論描述光線的運(yùn)動(dòng)，光的速度只與傳遞它的介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。也就是說，在于媒介相對(duì)靜止時(shí)進(jìn)行測量，它的速度是相同的。

人們?cè)跀⑹鑫锢韺W(xué)問題時(shí)，最常使用的是下面兩種說法。

測量者的運(yùn)動(dòng)不影響測量出來的光速。其實(shí)多普勒頻移就是對(duì)這個(gè)說法的否定。

在愛因斯坦的相對(duì)論中，光速是首先確定的，要求時(shí)間與長度的變化來保證光的速度不變。