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董树功 董盛巍:评相对论的三大原理

 物理网文 2015-01-13

相对论有三大原理:

董树功 <wbr>董盛巍:评相对论的三大原理

一、
相对性原理:

运动的“相对性原理”是由伽利略首先提出的,在伽利略的相对性原理中,时间是确定的,长度是确定的,对于处于不同状态的观测者来说:运动是相对的。这种方法可以简化对运动的认识,从而得出正确的结论,并便于人类对解析运动问题时的操作,这种方法在解决人类可直接观测到的宏观范围内普遍适用。

爱因斯坦的“相对性原理”:是以“光速不变”为确定的假设,时间和长度为相对的,这种原理被认为在微观、高速时适用,维相者将迈克尔孙·莫雷实验作为“光速不变”的证据,而爱因斯坦本人并没有将迈克尔孙·莫雷实验作为“光速不变”证据,爱因斯坦只是用“光速不变”来建立速度叠加关系和质速关系,其它相对论理论是通过广义相对论的“等效原理”演绎出来的,因此在爱因斯坦的狭义相对论中“光速不变”仅仅是一个假设。

因此爱因斯坦的《相对论》中的时间、长度是相对的,速度(光速)是确定的,与伽利略相对性原理中的时间、长度的确定性和速度的相对性完全相反,是完全对立的,是丝毫没有相同之处的。伽利略的“相对性”正确并不等于爱因斯坦的“相对性”正确。

 

二、光速不变原理:

首先明确一点,爱因斯坦在“相对论”中,没有提出他的论证只在真空中成立,而是在所有空间成立,维相者宣称“真空光速不变”,这与爱因斯坦的“相对论”不符,况且,现代理论认为宇宙中没有绝对真空,也就没有真空光速,人类现在所测量到的光速都不是真空光速。

由于现在的理论认为;宇宙空间处处充满物质,以人类的技术手段是无法得到绝对空的空间,这样,一切光都是在充满介质的空间中运动,因此“真空光速不变”永远是证明不了的猜想,这是讨论光速的理论基础和现实基础。

以下为使非理论物理专业和很久没有思考物理理论的人士很好地理解,将对一些基本概念做简单解释。

(专业人员可以跳过……)

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折光率:是指光在某一介质中的速度是真空光速与现有理论值的倒数。折光率不同,光速不同,折光率越大,光速越小。

根据折光现象:在同一介质中,不同频率的光具有不同的折光率,也就是:在同一介质中,不同频率的光有不同的弯折角度和速度。

结论:不同频率的光的光速不同。(光速不是确定的,现有流行的光速只是个近似值)

根据折光现象:相同频率的光在不同介质中,具有不同的折光率,也就是:在不同的介质中,同一种频率的光,具有不同的速度。

董树功 <wbr>董盛巍:评相对论的三大原理

董树功 <wbr>董盛巍:评相对论的三大原理

结论:介质的性质决定光的速度,光的速度与原有运动速度无关,只与介质的性质有关。由一种介质进入另一种介质时,光的速度必然变。光速的改变与时间无关,只与介质的性质有关,这样我们就可以合理解释了
GPS现象是由介质(主要是地球大气)对光速的影响造成的。

大量实验还表明:一些介质的温度、密度、压强的变化都改变光的折射率,也就是:介质的温度、密度、压强的变化都改变光的折射角度和速度。

结论:光的弯折角度和速度随着介质温度、密度、压强的变化而变化。这样我们就可以合理解释可以合理解释μ子现象和光的弯折现象

现有知识还使我们知道:不同的介质对不同频率的光具有不同透光率,由于以上我们论证了:不同频率的光具有不同的速度,所以:不同的介质只容许那些频率和速度与它相适应的光通过,其它的光都被散射或吸收而过滤掉,这样,介质的性质决定了可以在其中运动的光的频率和速度。(光速不变的原因)

结论:在确定的介质中,确定频率的光具有确定的速度。超过确定速度的光将被过滤掉,这样,我们难以检测到超光速现象

光在不同介质中的速度不同是大量实验证明的。在地球大气对高频光的过滤现象中,早晨与中午的极大区别表明:光通过介质的距离越长,高频光被散射的越多,光谱越红移。这就合理解释了宇宙光谱红移现象。

通过以上论证,我们可以得出以下明确的结论:光速是由介质的性质决定的,与原有运动状态无关,在自然界中,光速随着介质的性质变化而变化,光速是可变的。

时间:时间是人类为了区分自然现象发生前后间隔而规定的同一确定的标准,它所表示的是过去、现在、将来这样一种均匀延续的顺序。它只有先、后之分,(在研究复合旋转运动时)没有明确的方向性,它与空间维度具有本质区别。它是人为制定的普适的标准,不与某一几率事件的存在而改变,否则就不是标准。而宇宙的运行规律更不会因为某些人认识的局限和混乱而改变。

长度:长度同样也是人为制定的一个确定的普适标准,它是人类为测量或计算两点的距离而规定的统一的数值,其大小与几率事件无关,宇宙间的无数的物质之间距离更不会因某一微小物质的运动而改变,荒谬的只能是那些思维混乱的地球人。

光速只与介质的性质有关,由于人类无法得到绝对真空,真空中光的运动规律只能去想象了。但是它无法改变时间、长度和空间。

标准的制定是人类理智的伟大进步,没有统一的标准,人类难以正常交流,为了牵强符合一个与大量现象相违背的假设,而破坏理智的象征,一定是这些人的脑子有了问题。

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由“光速不变原理”演绎的“质速关系式”,被认为是“光速不变”的伟大成果,而质速关系式是根据电子加速实验提出的,在相对论中电子的加速实验没有考虑电磁场的传递速度,只要加入电磁场的传递速度,就可以得出:电子的加速度越来越小是由于电磁场的传递速度与电子的瞬时速度的速度差越来越小造成的,而质量不变:

 

v:为电子的(瞬时)速度,c:电磁场(电磁力)的传播速度,也就是光速。

用以上公式计算电子加速实验,既可以得出电子的加速度,又合理解释了:使用电磁场给电子加速,电子在接近光速加速越来越困难,是由于电磁场的传播速度与电子的“瞬时速度”的“速度差”越来越小造成的,电子的质量与速度无关,更不因速度接近光速而变得“无大。因此相对论的“质速关系”不成立,“光速不变原理”不成立。

 

三、等效原理:

现在我们再来看看今日大学学教材是怎么论证“惯性质量”等于“引力质量”的:

今日大学物理讲到:爱因斯坦建立广义相对论时惟一的实验依据是m= m。这样一来,引力场就和加速的效应等价。在一个在引力场中自由降落的参考系内,物体完全失重,此参考系和一个没有引力场、没有加速度的惯性系等效,任何物理实验都无法把二者区分开来。这种等效只能是局部的,(见《新概念物理学·力学》赵凯华、罗蔚茵 P403

以上讲述是很清楚的:······这种等效只能是局部的······

北京师范大学刘辽教授、赵峥教授在他们编著的《广义相对论》中讲到:

等效原理:

惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的

对等效原理的几点讨论。

等效原理的适用范围:

我们必须强调两点,第一,等效性仅在局部时空范围(即一个时空点的邻域)内成立。第二,等效仅仅是指动力学效应而言。

首先谈谈第一点,我们知道惯性离心力是和半径R成正比;

F1R

而引力是半径R的平方成反比的;

FgR-2

所以,虽然二者在无穷小的局部空间范围内是等效的,但在大的空间范围内则是显然不同的。

再谈第二点,等效原理所说惯性场和引力场不可分,只是动力学效应,更确切地说,就是指局域的加速效应。引力与惯性力毕竟有本质的不同,引力场对时空产生一种内禀效应,使时空弯曲,而惯性力场无此效应,因而没有理由认为这两种场的一切物理效应都等价。所以甚至有的学者,例如Synge,试图根本否定这一原理(见《广义相对论》刘辽、赵峥 P9

从以上两种的论述中表述的已经很明确:等效原理只是在无限小的空间的“效应”等效,在大范围内是不等效的。

再看看爱因斯坦的相关论述:

爱因斯坦在他的《狭义与广义相对论浅说》中讲到:如果正如我们从经验中所发现的那样,加速度是与物体的本性和状态无关的,而且在同一个引力场强度下,加速度总是一样的,那么引力质量与惯性质量之比对于一切物体而言也必然是一样的,适当地选取单位。我们就可以使这个比等于一,因此,我们就可以得出下述定律:物体的引力质量等于其惯性质量(见《狭义与广义相对论浅说》[]爱因斯坦 杨润殷 北京大学出版社 P51

从以上爱因斯坦本人的论述中可以明确看到:只有在同一个引力场强度下······引力质量与惯性质量之比 是一样的。注意:仅仅是引力质量与惯性质量之比”是“一样的”,而不是“引力质量与惯性质量”的“数值”是“一样的”,这就是说,如果引力场强度不同,“引力质量”就不同,那么引力质量与惯性质量”就不一样了,引力质量与惯性质量之比”也就不一样了。爱因斯坦在以上的论述中混淆了“比值”与“数值”概念。“等效原理”是广义相对论的唯一理论依据。爱因斯坦将无限小的空间和某一特定状态下的所谓“效应”,扩展到一切物理过程和整个宇宙空间。不是思维革命。而是典型的以偏概全的“混账”逻辑。难道无限小可以等于无限大吗!要想让等效原理成立,那么就必须承认:“局部等于整体”,“无限小”等于“无限大”,如此理智错乱!                                                                                                                                                                                                                                      

2014·12·25于北京

主要参考文献:

1 赵凯华、罗蔚茵. 力学[M]. 北京:高等教育出版社   2004

2 赵凯华,、陈熙谋. 电磁学[M]. 北京:高等教育出版社   2003

3 赵凯华. 光学. [M]. 北京:高等教育出版社    2004

4 赵凯华,、罗蔚茵.热学[M]. 北京:高等教育出版社   2005

5 赵凯华,、罗蔚茵.量子物理[M]. 北京:高等教育出版社   2001

6 [] 阿尔伯特·爱因斯坦(). 周学敏等(编译). 相对论[M]. 北京:北京大学出版社   2007

7刘辽, 赵峥. 广义相对论[M]. 北京:高等教育出版社   2004

 

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