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运动相对性表述与狭义相对论的潜在危机(MP30)

2017-09-17  物理网文


―当代物理主流理论的常识悖论之十九
作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文所述的运动相对性表述,是指狭义相对论中对运动的相对性表述,见本文(四)有两个方面,它面临的潜在危机就涉及当代主流物理理论的第十九个常识悖论。

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我们知道,爱因斯坦创建狭义相对论有如下两个公理化原理:

1狭义相对性原理。指所有惯性系参照系不可区分。物理学中对运动的描述都需要有确定的参照系,该原理就是根据对运动描述的这种需要所做的一种人为规定,实际即是物理理论形式化表述中的一种观念

2光速不变原理。指无论在何种惯性参照系中观察,光在真空中的传播速度都不随光源与观察者的相对运动而发生任何改变,始终是一个常数量。

依照电磁学理论,光在真空中传播速度为(ε0μ0)^(-1/2),ε0和μ0分别是真空“点”位置的电容率与磁导率。真空中光速为常数量,就是由真空“点”位置本身的电磁特性决定的;这是确凿无疑的事实。因此该原理表述的也即是真空存在的一种既定事实

爱因斯坦创建狭义相对论的绝妙之处在于,他认为在不同的惯性参照系无统一的同时性,如此再使用光速不变原理,通过洛仑兹变换就得到了惯性运动的所有相对性结果

(二)

狭义相对论原理中惯性参照系,也就是保持了相对静止或匀速直线运动状态的参照系,原理内容也即是说它们的运动速度在物理理论表述中的意义完全相同,不可区分。

构成真空中光速是常数量的事实说明,真空“点”位置有特定的物理意义,是保持绝对静止状态的位置,也构成了保持绝对静止状态的惯性参照系。即光传播的真空是绝对静止的参照系,对此就简称是绝对惯性参照系。保持相对静止或匀速直线运动的参照系,也称是相对惯性参照系。

狭义相对论原理所述的惯性参照系,就是相对惯性参照系。

由粒子构成的现实世界就源自真空。光速不变原理作为由真空存在形成的特定事实,具体内容也就是确定了真空是绝对惯性参照系,它也向人们庄严宣告:现实世界起源于一个绝对静止的优越的惯性系!

任意两个相对惯性参照系与绝对惯性参照系,它们之间的运动关系表示如图所示。从图示即可得:在对运动的描述中,任意两个相对惯性参照系AB完全等价,但它们相对于绝对惯性参照系C并不等价。即在对运动的描述中,任何不同相对惯性参照系相对于绝对惯性参照系的真空都具有可区分性,在物理理论表述中并不完全等价。

(三)

相对惯性参照系都要保持相对静止或匀速直线运动但在现实世界:

1、由于由粒子组成的微观领域有量子效应,实际的单个原子、分子总要做无规则热运动,任何构建微观领域存在物的参照系,都绝不可能是惯性系。

2、由原子、分子组成的常见存在物,又总要随天体公转或自转,宇宙学领域任何天体都是非惯性状态因此任何构建于这些存在物参照系,同样也都不可能是惯性系。

由此,构建现实世界任何存在物的参照系都不可能是惯性系。也即狭义相对论原理所述的相对惯性参照系,决不可能构建现实世界的任何存在物;真正的相对惯性参照系,都只能构建于形成了绝对惯性参照系的真空之中。

(四)

在爱因斯坦创建的狭义相对论中,对运动的相对性表述是如下两个方面

1、所有相对惯性参照系都是平权的,真空不是优越的绝对惯性参照系。

2、狭义相对论原理所述的惯性参照系,都构建于被描述的运动存在物之上,其运动速度也都是相对惯性参照系之间的相对运动速度。

上述这两个方面也就是狭义相对论中、对运动相对性表述的具体内容。如作者在《对狭义相对论时空方面的两个普遍性误读(MP22)》一文所述:狭义相对论是描述存在物做惯性运动的正确理论,也是当代高能科学技术领域重要的理论依据。但它运动相对性表述,却使理论自身具有了潜在危机,具体有如下三个方面:

1、由于狭义相对论原理所述的、构建于实际存在物的惯性参照系都不真实,这就使狭义相对论的整个理论的构建基础面临了不真实的潜在危机。

2、由于光速不变原理是以真空的绝对惯性参照系为依据,而狭义相对性原理又是以相对惯性参照系为依据,这就使狭义相对论的公理化前提因为存在尖锐矛盾、而使演绎的逻辑体系面临了不再成立的潜在危机。

3、由于狭义相对论中存在物的运动速度、都是相对惯性参照系之间的相对运动速度,对演绎就必然形成了众所周知的孪生子佯谬、飞船佯谬、梯子佯谬及转碟佯谬,这也就意味着理论的演绎结果面临了与事实不符的潜在危机

演绎结果面临的潜在危机就使理论结果与实际存在的基本事实完全矛盾,而演绎的逻辑体系面临的潜在危机,也就违背了推理必须保持前提具有内在一致性的逻辑常规。因此,狭义相对论对运动相对性的表述,同样也就形成了地地道道的常识悖论。 

(五)

在粒子物理学中,对粒子高能碰撞使用狭义相对论,都选用了质心坐标系来描述粒子运动,这实际上也就是把参照系构建在了质心这个真空位置上。即在当代高能科学技术领域使用的狭义相对论,其惯性参照系实际都是真空这个优越的绝对惯性参照系,而不是相对惯性参照系。狭义相对论中对运动相对性表述虽然使理论面临了三个方面的潜在危机,但在理论的实际应用中却又都自动做了矫正,使理论仍得到了正确使用。

容易理解:在狭义相对论的形式化表述中,只要把运动都视为是相对于绝对惯性参照系的运动,理论中的所有潜在危机将自动消除,当然它的所有佯谬也就不复存在了。对此,作者以后将会写专门文章再做具体介绍。

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第十九个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。作者的原则是:以无可?辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据,而不使用华丽的数学表述。这是因为离开了基本事实的数学并不是物理学,而不服从逻辑常规也就不可能是数学的正确应用。







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