爱因斯坦错了---定稿

《爱因斯坦错了---定稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《爱因斯坦错了---定稿（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 爱 因 斯 坦 错 了 ！ 陈鸿 广州 2013年5月 目 录 爱因斯坦错了！ .1 第一部分 相对论的时间观和空间观的形成基础及理论推导过程.2 第二部分 如何才是完善的相对性原理？.8 第三部分 如何才是正确的光速不变原理？.10 第四部分 介质概念与以太概念的区别.17 第四部分 如何才是正确的同时性概念？.18 第五部分 如何证明光的传播依赖于介质？.23 第六部分 介质如何影响观测？.25 第七部分 如何评估相对论？.31 参考文献 .33 1爱因斯坦错了爱因斯坦错了爱因斯坦错了爱因斯坦错了！ 爱因斯坦相对论中的光速不变原理 （光速相对于任何参考系不变） 与逻辑的直接矛盾， 以及由

2、其理论推导出来的诸多与常识相悖的结果，使人怀疑、难以接受其理论。通过严谨 细致的思考，发现作为爱因斯坦相对论两大公设之一的光速不变原理（光速相对于任何参 考系不变）是不符合逻辑的、错误的、自相矛盾的。正确的光速不变原理需要参照物，也就需要介质。由介质入手，可以正确描述和理解光速不变原理。正确的光速不变原理与相 对性原理没有冲突。 爱因斯坦相对论中对同时性的理解也是错误的，形成了其对观察到的事件发生时刻的 错误观念，也就是错误的时间观。用正确的同时性概念，简单地进行数学运算，就可以还 原事件发生的真实时刻。 爱因斯坦相对论中由错误的时间观出发而形成的空间观，也因时间观的错误而注定是 错误的。 2

3、第一部分第一部分第一部分第一部分 相对论的时间观相对论的时间观相对论的时间观相对论的时间观和空间观和空间观和空间观和空间观的的的的形成基础及理论推导形成基础及理论推导形成基础及理论推导形成基础及理论推导过程过程过程过程 在1905年，爱因斯坦在当年第17卷的物理学年鉴杂志中发表了三篇论文，其中以提出时空新理论的论动体的电动力学最为人乐道。在这篇论文中，爱因斯坦建立了 狭义相对论，并由此推出了那个著名的质能方程：E=mC2。 在这篇论文中，爱因斯坦把伽利略力学运动的相对性原理扩展开来，使之包括所有物 理定律，又把“光速相对于任何参考系不变”提升为公理。在把两者合并起来考虑时，却 发现彼此不相容，

4、同时，他认为，不同参考系的人，对同一事件的发生时刻有不同的看法， 也就是同时性是相对的。为了使两者同时成立，他选择使用了洛伦兹变换，通过这种变换， 他推导出，运动的尺子将缩短，运动的钟要变慢，而且任何物体的运动速度都不能超过光 速。这也就是“狭义相对论” 。 这样的理论，对我们普通人来说，是个相当大的冲击，因为其提出的时间观和空间观 都与我们日常的观念不一致。在物理学界，也仍然有不少质疑的声音，只是这些质疑的声音没有能够提出足够的证据来形成有效的反对意见。 现在我们先来按照爱因斯坦相对论的思路，来分析一下其时间观和空间观的形成基础 及理论推导过程。在这一章里，考虑到篇幅的节省，也就是读者看这本

5、书的时间的节省， 对与主题没有太大关系的章节，我就不去作详细的说明了。如果感兴趣的读者，可以自行 查找合适版本的书来进行了解。但是，我在不加改变也不加质疑地按照其原本（包括用词 及其意思）来讲述这个理论的基础及推导的过程中，也将会对其中的一些用词用语特别的 标示出来，以灰色底色显示，以帮助读者能在读到我在后面章节提出的新理论时更方便地 查找。 根据凤凰出版社编辑出版的相对论 ，相对论的基础结构是这样的： 第一节 几何命题的物理意义 这一节也就是讲欧几里得几何学里面的命题与物理学的联系。不作赘述。 第二节 坐标系 在这一节中，主要是讲坐标系中测量距离的方法。欧几里得几何的图形，代表刚性坐 标系，

6、由刚性固体上的位置，发展到非直接连接的空间中的位置，由平面坐标，发展到空 间坐标。最后得出的结果是：在空间中，对事件位置的每一种描述都必须围绕所参考的刚 体1展开；所得出的关系以假定欧几里得几何学的定理适用于“距离”为依据；而一刚体上 的两个标记是“距离”在物理学上的习惯表示。 1 即刚性固体。 在外力作用下各部分体积和形态都不会发生变化的物体。 刚体是力学中的一个科学抽象概 念。实际物体都不是真正的刚体，但在很多场合，物体大小和形状的变化对整个运动过程影响很小，把 它看作刚体可使问题大为简化。 3第三节 经典力学中的空间与时间 在这一节中，举出一个例子，一列火车正沿着路基匀速行驶，一乘客站在

7、车厢窗口松 手丢下一块石头到路基上。不考虑空气阻力影响的话，乘客看见石头沿直线落下，而人行 道上的行人则看到石头沿抛物线落下。由此例子推断出，独立存在的（物体运动）轨线是 不存在的，存在的是相对于特定参考物体的轨线。然后，提出了时间在描述运动中的必要 性，需要时间来对物体（在运动过程中）每一点所对应时刻来进行说明。 第四节 伽利略坐标 在这一节中，爱因斯坦对伽利略-牛顿力学的基本定律之一，惯性定律，作了这样的表 述：一个自由质点永远以恒定的速度运动，或者说，一质点在离其它物足够远时，一直保 持静止状态或匀速直线运动状态i。如果使用一个与地球牢固连接的坐标系，那么，相对于 于该坐标系，每一恒星在

8、一个天文日中的运行轨线都是一个具有莫大半径的圆，这个结果 与惯性定律的陈述相反ii。因此，如果我们要遵循惯性定律的原则来考察恒星的运动，就只 能参照恒星在其中不做圆周运动的坐标系iii。若惯性定律对于一坐标系的运动状态而言是 成立的，该坐标系即为“伽利略坐标系” 。最后说，伽利略-牛顿力学诸定律只有对于“伽 利略坐标系”来说才能认为是有效的。 第五节 相对性原理（狭义） 这一节先是说明：如果一质量M相对于一坐标系K做匀速直线运动，则该质量M相对于第二个（相对于K做匀速平移运动的）坐标系K1亦做匀速直线运动。由此推导得出：K1是相对于K做匀速运动而无转动的坐标系，自然现象的运行相对于坐标系K1与

9、相对于 坐标系K一样依据同样的普遍定律。这称为狭义相对性原理。 然后说到地球在环绕太阳的轨道上运动，因而我们可以把地球比作火车车厢，只不过 这节车厢是以每秒大约30公里的速度行驶。 如果相对性原理不正确， 我们就应该预料到地 球的运动方向在任一时刻都将随时会在自然界定律中表现出来，而且物理系统的行为也随 其相对于地球的空间取向而定。因为公转速度的方向的变化，所以地球不可能相对于假设 坐标系K0处于静止状态。 然而， 最小心仔细的观察也从没显示出地球实际空间的这种不同 方向的物理不等效性，也就是各向异性。这一论据强有力地支持了相对性原理iv。 第六节 经典力学中的速度相加定理 这一节用一个例子来

10、说明，火车车厢以恒定的速度v在铁轨上行驶，并且由一个乘客在车厢里以速度w沿行驶方向从车厢一头走向另一头，那么，对于路基而言，该乘客的速 度为W=v+w。而且随后宣称，这样的定律，在随后将会看到，其实是不成立的。 第七节 光的传播定律与相对性原理的表面抵触 这一节的内容非常重要，所以我将会比较大的篇幅来描述。 首先是讲到光在真空中沿直线以速度C=300000公里/秒传播，而且这个速度在所有各 色光线中都一样。还提到荷兰天文学家德西特通过对双星的观察，也指出，光的传播速度 并不依赖于发光物体的运动速度。跟着一句：光的传播速度依赖于其“在空间中”的方向 这样一种假定，就其本身而言也是不可能成立的。

11、爱因斯坦跟着提出了问题，他说，简而言之，我们可以假定关于光在真空中的速度C是恒定的，这一简单的定律已为学校里的孩童所确信。但谁会想到这个简单的定律竟会使4逻辑思维周密的物理学家遇到极大的困难呢？ 下面是摘抄其原文： “当然，涉及到光的传播过程（对于所有其它的过程而言却是也都应如此） ，我们必须 参照一个刚体（坐标系）v来描述。我们再次选取路基作为参考系，不过路基的空气我们假 设已经被抽空。如果一道光线沿着路基发出，根据上面的论述，光线的前端相对于路基是 以速度C传播的。如果车厢仍然以速度v在铁轨上行驶，其前行的方向与光线传播的方向相同，不过速度要比光速小得多。这条光线相对于车厢的传播速度即是我

12、们需要研究的问 题。前一节的推论显然在这里可以适用，因为光线在这里便是相对于车厢走动的人。人相 对于路基的速度W由光相对于路基的速度代替，w是所求的光相对于车厢的速度，于是得 到：w=C-v。 “于是光线相对于车厢的传播速度就出现了小于的情况。 “但是该结果与本章第五节的相对性原理相抵触。因为就像所有其它普遍的自然界定 律一样，真空中光的传播定律，作为参考物体的不论车厢还是路轨，都必须是一样的2。但 从前面的论述看来，这一点似乎不可成立。如果速度C是所有的光线相对于路基的速度， 那么由于这个理由，相对于车厢传播的光就必然服从另一定律。这个结果与相对性原理相 抵触。 “在此种抵触下，似乎除了放弃

13、相对性原理或真空中光的传播的简单定律外，我们别 无它法。但保留相对性原理是仔细阅读上述论述的读者几乎一致的意见。这是因为相对性原理的自然与简单给予了人们很大的说服力，因而真空中光的传播定律就必须由一个能与 相对性原理一致的比较复杂的定律所取代。然而，理论物理学的发展使我们不必继续这个 进程。经典电子论的创立者、具有划时代意义的H-A-洛伦兹对于与运动物体相关的电动力 学和光学现象的理论研究表明，他在这个领域中无可争辩的经验产生出关于电磁现象的一 个理论，而该理论必然能够推导出真空中光速恒定定律理论。因此，尽管没有任何实验数 据表明有与相对性原理相抵触之处，但许多著名的理论物理学家对相对性原理还是比较倾 向于舍弃的观点。 “相对论就是在这个关头出现的。由于其对时间和空间物理概念的分析，相对性原理 就与光的传播定律没有丝毫抵触之处了。如果将这两个定律进行系统地贯彻，就能得到一 个逻辑严谨的理论，借以区别于推广了理论的狭义相对论，而对于广义理论，我们将留待 以后的时间再去讨论。 ” 第八节 物理学的时间观 在这一节，首先举出两处雷电闪光的例子，尝试解决如何用观测的方法来判断两件事 在实际情况中是否“同时”发生，进而提出了“同时性”定义的需要，要求这个定义必须 能够提供一个方法，以便能使物理学家可以用这个方