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1、20.2 论“绝对时空”与“相对时空”里速度矢量的不同合成规则叶建敏温州 （DANIEL ABRAHAM）325000目的：通过论文使我们明白：不同时空对特定矢量有特殊要求就决定了不同时空的矢量合成有特殊的合成规则、不同时空及其矢量有本质区别，不同时空里的不同合成规则的矢量是有不同的概念与意义、不可等同；矢量都可以合成、不同时空有不同合成规则的本质就是矢量所在的时空本质不同。关键词：绝对时空、物质场时空、相对论时空、平移对称性、加利略变换、相对性假设、光速不变假设、光速不变现象、正相关、实验精度、 质变、 量变、等效假设、引言：在牛顿时代的“绝对时空”理论里“伽利略变换”与“相对性假设”都是自
2、洽的、“伽利略变换”是“相对性假设”的数学表达式、“相对性假设”构建的“数学时空”就是“绝对时空”。在“绝对时空”里各种矢量值都是无上限的，如“伽利略变换”与“相对性假设”里的速度值；所以，“伽利略变换”与“相对性假设”的内在数理规定就决定了它们对速度矢量的合成是遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”（速度的平方就是其各个分量的平方和）的。那么在由“相对性假设”与“光速不变假设”共同构建成的“闵时空”里对速度矢量的合成是否还遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”？若不是，那么就有新的规则。若我们还是用“绝对时空”里的速度矢量合成规则来计算“闵时空”里速度矢量的合成，那肯定是错误的。而“闵时空”
3、是由“相对性假设”与“光速不变假设”共同构建成的“数学时空”，其与由“相对性假设”单独构建成的“绝对时空”是有本质区别的，所以“闵时空”里对速度矢量的合成与“绝对时空”里的对速度矢量的合成是绝对不一样的、是不再遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”的。若我们在计算“闵时空”里速度矢量的合成时，还是用“绝对时空”里的速度矢量合成规则，那肯定是错误的。一、“闵时空”里的速度矢量合成规则不再是“正交归一基底平行四边形合成规则”1.1“相对性假设”、“伽利略变换”与“爱因斯坦变换”都无物理意义而物理错误在伽利略的年代无电磁场与万有引力场的概念，所以伽利略提出的“相对性假设”与“伽利略变换”就当然只针对
4、经典力学了；而后的麦克斯伟与牛顿等物理学家沿用“相对性假设”与“伽利略变换”到电磁场与万有引力场里。而当电磁场与万有引力场物理理论被研究比较深入时，以及“洛伦兹变换”与“M-M实验”等众多实验被提及讨论与理论交流时，爱因斯坦重新明确提出“相对性假设”同样在电磁场与万有引力场里适用，但经典力学、电磁场与万有引力场不再对“伽利略变换”协变，而是对“爱因斯坦变换”协变。这样，爱因斯坦就把经典力学、电磁场与万有引力场等理论从“绝对时空”带到了“闵时空”。这是巨大的进步，但是“闵时空”与“爱因斯坦变换”的无物理性问题就随之而来了；因“伽利略变换”由“相对性假设”推导出而与其等价、“相对性假设”与“光速不
5、变假设”构成“爱因斯坦变换”，即“伽利略变换”与“光速不变假设”构成“爱因斯坦变换”，“闵时空”与“爱因斯坦变换”里都有“伽利略变换”。一个允许速度无上限（“相对性假设”）与一个要求速度有上限（“光速不变假设”）矛盾并存而构成“闵时空”与“爱因斯坦变换”，这在数学与物理上都不成立的，其无物理性与错误都出在“相对性假设”上。所以“相对性假设”与“绝对时空”都无物理意义而错误；同理，“闵时空”亦然。而“相对性假设”就是“无质量点的运动规律在所有惯性系里都有相同的形式”，就说明“相对性假设”不是一个物理性的物理规律、仅是一个无物理性的错误物理理论，因为一个正确的物理规律是适合所有参考系的，而不是只适
6、用于惯性系；这就是“相对性假设”的先天错误。再则，由“相对性假设”的内在数理推导出来的结论就是无物理性的；例如，A 与B 是两平行匀速运动的物体，当 A 开始受力加速、而 B 没受力加速；根据“相对性假设”，A 就可以说自己没有在受力加速、而说是 B 在受力加速；这种无视物理动力学、而只考虑运动学得出的结论是明显与物理实际不符合而错误的。速度可以有相对之说，而受力加速就无相对之说；这就是“相对性假设”、“伽利略变换”、“绝对时空”、“闵时空”、“爱因斯坦变换”在物理上的定性错误。因此，无论“相对性假设”、“伽利略变换”、“绝对时空”、“闵时空”、“爱因斯坦变换”在物理上的是否定性错误，“绝对时
7、空”与“闵时空”里的速度矢量合成规则就是不一样的、“闵时空”里的速度矢量合成规则不再是“正交归一基底平行四边形合成规则”。1.2 “绝对时空”里的速度矢量的“正交归一基底平行四边形合成规则”在“绝对时空”里的速度值是无上限的，“伽利略变换”与“相对性假设”的内在数理规定就决定了其对速度矢量的合成是遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”的（如图）。所以，在“绝对时空”里计算速度值时用“正交归一基底平行四边形合成规则”，当然是正确的、图中以上各个等式都成立。若我们在计算“闵时空”里速度矢量的合成时，还是采用“绝对时空”里的速度矢量合成规则，那么肯定是错误的、即第五个等号是不成立的。1.3 “闵时空
8、”里的速度矢量合成规则不再是“正交归一基底平行四边形合成规则”“闵时空”是由“相对性假设”与“光速不变假设”共同构建的“数学时空”，其与“绝对时空”有本质区别的，所以“闵时空”里速度矢量的合成与“绝对时空”里速度矢量的合成是绝对不一样的、是不再遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”的。即在“闵时空”中，若上图第 5 等式成立、速度矢量合成遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”，那“闵时空”的度规就没有“相对论协变性”、“闵时空”就是“绝对时空”。所以说第 5 等式的两边是不同性质时空的速度矢量合成规则，这个等号是想当然的沿用了“绝对时空”的矢量合成规则，就是不自觉地“偷换”等式两边的物理量的时
9、空属性。不同时空就有不同的矢量合成规则，若两个时空之间对所有标量、矢量的合成规则是一样，那么这两个时空必定为同一时空、“闵时空”与“绝对时空”就没有区别了。这个大发现将改写所有物理教科书上的有关这一内容的证明过程，是物理大发现、是微分几何数学上的大发现；这个大发现说明我们的物理学已经进入了“相对时空观”的时代，而数学上对于矢量合成还是错误的停留在“绝对时空观”的时代。二、不同性质的时空有不同的矢量合成规则物理教科书与微分几何等数学教科书上都错误的运用了在“绝对时空”里才适用的“正交归一基底平行四边形合成规则”来计算“闵时空”里的速度合成，这就说明所有这些教科书的作者都犯了一个共同的大错误。在“
10、绝对时空”里的“正交归一基底平行四边形合成规则”的基础上得出的“闵时空”里的“爱因斯坦变换”就是犯了逻辑循环论证的错误与数理前提的错误。另，所有矢量与标量的合成与时空的维度是没有关系的，而与不同时空的性质有关，教科书的编写者却忘记这个、或没有考虑到这个而错误的扩大了使用范围。2.1 矢量的不同合成规则与不同性质的时空有关矢量的不同合成规则与不同性质的时空有关，“闵时空”与“绝对时空”的构建基础的不同就有不同的本质，所以“闵时空”里速度矢量的合成与“绝对时空”里速度矢量的合成是绝对不一样的、不再遵循“正交归一基底平行四边形合成规则”的。当然，在“闵时空”中有些矢量值是无上限的，这些矢量的合成可以
11、与“绝对时空”的矢量合成规则一样，但是“闵时空”中的速度矢量值是有上限的,所以第 5 等式不成立。而所有的教科书在讨论各种“数学时空”的矢量合成时，是都在“数学时空”的各种矢量值无上限的前提下进行的（没有自觉地意识到各种“数学时空”之间的本质区别），所以才让所有看书的人都错误地认为: 矢量的合成与时空的性质无关。某“数学时空”的各种矢量值都无上限,就是类“绝对时空”；某“数学时空”的某个矢量值有上限,就是类“闵时空”。用类“绝对时空”的矢量运算规则去运算类“闵时空”的某个有上限的矢量值就是错误的。2.2 “闵时空”里速度矢量合成用“绝对时空”里的矢量合成规则的案例分析在“闵时空”里的速度矢量合
12、成用“绝对时空”的“正交归一基底平行四边形合成规则”来运算，肯定就是错误的（如下图）。以上例子中错误使用矢量合成规则的案例分析： 这是在运用“绝对时空”的矢量合成规则得出“闵时空”里的“爱因斯坦变换”的前提下的一种逻辑循环论证，是错误的。 与前面（图 1 第 5 等号）同样的错误，时空中不是所有的量都可以这样合成的。三、“绝对时空”、“闵时空”与“物理时空”的区别，及“时空的一般化”理论3.1 “伽利略变换”、“相对性假设”、“绝对时空”三者等价“伽利略变换”是“相对性假设”的数学表达式，“绝对时空”是由“相对性假设”或“伽利略变换”单独构建的“数学时空”的通俗名称，所以“伽利略变换”、“相对
13、性假设”、“绝对时空”三者等价。三者都要求时空在速度等各种物理量变化的前提下保持时空的均匀不变性，即要求时空与速度等各种物理量无关而独立存在的、要求时空与“物质质量及运动状态”无关；都要求对速度的取值范围都是无穷大而没有上限。现在三者等价关系的指明，为理解“相对性假设”的脱离物理实际规律的物理定性错误提供了理论依据。而“相对论”的“闵时空”就是由“相对性假设”与“光速不变假设”共同所构建的“数学时空”，因为“光速不变假设”已经包含“相对性假设”，所以亦可以说“闵时空”是由“光速不变假设”构建的“数学时空”。“闵时空”虽然已经表明时空是相对的，但还是把无物理性的“相对性假设”带进来，这就使“闵时
14、空”还是一个无物理性的“数学时空”、仅比“绝对时空”更接近“物理时空”而已。再则，“相对性假设”要求光速无限大、与“光速不变假设”要求光速有上限在物理上是矛盾的，所以“相对性假设”与“光速不变假设”在物理上是矛盾的、无法构建一个有物理性的“数学时空”。所以，“绝对时空”与“闵时空”都无物理意义。“物理时空”就是由“光速不变现象”物理事实构建的时空，比较于由“光速不变假设”构建的“闵时空”，“闵时空”就是“物理时空”经“相对性假设”去物理性而虚化后的时空，或者说“闵时空”去“相对性假设”而物理化后的时空就是“物理时空”。所以，“物理时空”同样是时空相对的时空。由此可知，“绝对时空”、“闵时空”与
15、“物理时空”里都有相对运动，但“绝对时空”与“闵时空”里无动力学物理规律、并与物理动力学矛盾，只有“物理时空”里有动力学物理规律。3.2 在数学理论与分支上确立与开启了一个新的数学分支了我们以前认为现代数学已经把数、图形、方程、时空等的“一般化”都建立起来了，现在发现还差很远。1）数的一般化数论2）图形的一般化拓扑学3）方程的一般化泛函分析4）空间的一般化微分几何、纤维丛理论等现在我们发现“微分几何、纤维丛理论等”数学原来还仅仅是某类时空的一般化理论，远远还不是“时空的一般化”理论。只有将各种时空对各种量的特定要求的合成规则都包括进来研究，才能建立真正的“时空的一般化”理论； 就是说我们已经在
16、数学理论与分支上确立与开启了一个新的数学分支了“时空的一般化”理论，在黎曼、陈省身等伟大科学家的基础上又向前推进一步。参考书目 1. 数学物理学百科全书第 1 卷 科学出版社 2008 年 中英文版 2. 普通物理学（上中下）三册 高等教育出版社 1982 年版 3. 光怪陆离的物质世界 商务印书馆 2008 年版 4. 广义相对论引论 北京大学出版社 1997 年版 5. 电动力学简明教程 北京大学出版社 1999 年版 6. 量子力学原理 北京大学出版社 2008 年版 7. 时空和运动着的物质 贵州人民出版社 2000 年版 8. 物理宇宙学讲义 北京大学出版社 2002 年版 9. 高等数学 浙江大学出版社 1992 年版 10. 高温超导物理 北京大学出版社 1998 年版 11. 量子力学导论 北京大学出版社 1998 年版 12. 核反应堆动力学基础 北京大学出版社 2007 年版 13. 简明量子场论 北京大学出版社 2008 年版 1
