忽略多普勒频移确定的同时不是逻辑同时


 

    
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2003,4公布于潜科学网站

一种客观实在有多种客观反映是至理,也是能用多种方法验证一种客观存在的原因。只能用光信号对钟(验证同时和不同时)相当于承认一种客观实在只有一种客观反映。“相对同时的量”与对钟信号的速度有关,说明该“量”的大小是不确定的(即相对同时的公认量是定义的)。忽略已经发生了的多普勒效应的影响很难得到符合逻辑的结论。既定因果关系中的原因和结果之间是由客观规律联系着的,不应该与观察者的运动状态有关。相对性原理的成立是以否定既定因果关系的客观性(认为它与观察者的运动状态有关)为条件的,因此相对性原理的某些推论必然与经验世界不符。

 

  一列高速行驶的火车,车头A′点和车尾B′点各有一个反粒子.A′点上的反粒子与路基系中的A点上的一个粒子相互掠过而湮没,产生一次闪光(事件1).B′点上的反粒子与路基系中的B点上的一个粒子相互掠过而湮没,也产生一次闪光(事件2).在路基系中观察,事件1和事件2同时发生.闪光信号可通过光纤和真空向火车的中点 M′和路基系中AB的中点M传播。

如果路基系中的观察者认为事件1和事件2的光源都是在路基系中,就一定会发现火车的中点M′迎着A点发出的光子运动而背离B点发出的光子运动。故,M′点先接收到事件1的光信号而后接收到事件2的光信号(即火车系中的观察认为M′点的接收时间差产生的原因是事件1与事件2同时发生)。根据同一点的同时与观察者的运动状态无关可知,乘客也承认M′点的确是先接收到事件1的光信号而后接收到事件2的光信号,也发现事件1和事件2分别发生在A′、B′两点。这样,火车系中的观察者通过忽略多勒频移和承认光速不变而认为事件1先于事件2(即存在接收时间差)的原因是同时具有相对性。路基系中的观察者认为事件1先于事件2的原因是接收者与光源之间有相对运动(与前述原因大相径庭)。多年来人们一直认为这一推理过程是完美的。但是,推理时忽略了多普勒效应对结果的影响,光源所在的惯性系的划分方法也是值得怀疑的,认为“同一种因果关系中结果是绝对的而原因是相对的”(即认为已经发生的事物的同一种因果关系中的结果不变而原因与观察者的运动状态有关)未必符合逻辑。

实际上,A、A′两点重合时发出的那个光子的光源所在的系统是下列三个系统之一:①火车系;②路基系;③火车系与路基系折衷的系统。不应该一会儿认为是路基系一会儿认为是火车系。如果是②,则M′点上的仪器就会在接收到事件1和事件2的光信号的同时能反映出两个方向的光波的多普勒频移。火车上的乘客也就知道自己迎着事件1的光信号运动而背离事件2的光信号运动,从而不能仅根据“先接收到事件1的光信号后接收到事件2的光信号”的事实,得出事件1先于事件2的结论(还应该考虑到发生了多普勒效应的事实)。由于多普勒频移反映的是接收者与光源之间的相对运动,因此,只要光源不是静止在火车系之中,火车上的乘客就必须从M′点接收到发自两端的光信号的时间差中扣除与多普勒频移量对应的那部分时间差。如果是①,则M点上的仪器就能测出多普勒频移,路基系中的观察者也必须根据多普勒频移和接收时间差两种事实来判断两接收事件的同时性。如果是③,则M点和M′点上的仪器都能测出多普勒频移。相对论本身不能确定从两惯性系交界处发出的光子的光源一定与甲系相联系而不与乙系相联系。若肯定光源在甲系之中而不在乙系之中,就肯定了甲系与乙系不等价。

讨论A、A′只发出一个光子(在真空中传播)的情况。在路基系中观察认为该光子发自路基系中的A点并在路基系的空间中传播,在火车系中观察却又认为该光子发自火车系中的A′点并在火车系的空间中传播。相当于在路基系中承认M′点上的仪器能测出该光子的多普勒频移而在火车系中又否认M′点上的同一架仪器能测出该光子的多普勒频移。很明显,同一架仪器接收相同的光波不可能既测出了频移又未测出频移。如上所述,在现有教科书中由理想实验得出“同时”具有相对性的结论,完全是由随意变更光源所在的系统,忽略客观存在的多普勒频移对判断的影响,认为已经发生的因果关系中的原因具有相对性,而得到的(是定义的概念而不是客观实在)。洛伦兹变换经受不住理想实验的检验。

 

一般都可以找到一种实在的多种客观反映,这是颠扑不破的哲学原理。在确认夸克的过程中,就是确信夸克的存在有多种不同的客观反映,然后根据多种不同反映推测夸克的存在。由这一原理可知,当事件1和事件2在路基系中同时发生时,路基系中的观察者就可用办得到的符合逻辑的任何信号校验这两个事件是否同时。从逻辑的角度看,没有充足的理由认为只能用光信号对钟。如果用不同速度的信号对钟能导致相对同时在量上有差异就不得不怀疑“与对钟信号速度有关的相对同时”的真实性。计算这样的相对同时也是毫无意义的。

设那列火车在路基系中的影子的长度为30万公里,火车的速度为0.5c.光纤中的光速为0.99c.计算发自B′点而通过火车上的光纤向M点传播的光子相对路基系的速度υB,υB =(0.99c+0.5c)/(1+0.99×0.5)=0.9967c.用算术中追及问题的算法可得到发自A、B′两点的光信号到达M点所花的时间分别为0.3542s和1.0066s.Dt=1.0066s-0.3542s=0.6524s就是利用火车系内光纤中的亚光速信号确定的路基系之间的“相对同时的量”。从逻辑上看,我们不能找到否认这一计算结果的理由。可是,若将对钟信号换成真空中的光信号,则由相同的方法或直接由 Dt′=(Dt-Dχ•υ/ c2)/(1-υ2/c2)½ 可得,对应的“相对同时的量”为0.6667s(不等于0.6524s)。计算表明,相对同时的量与对钟信号的速度定量有关。

如果 a 接收器与原发光子之间有相对运动,会导致两种结果: b 发生多普勒频移; c 光信号产生时处于中点之上的接收器不能同时接收到发自两端的光信号。在光讯号对钟的过程中, a b c 三者之间是相互关联的,只要测出了多普勒频移(即 b 是客观存在),则 c 的最有可能的原因是 a 而不是“同时”具有相对性。 a c 之间的因果关系不是一个定义就能切断的(强行切断有违科学精神)。

无论是在自然界还是在人类社会中,一个既定因果关系的原因和结果之间都有着内在的必然联系。也就是说,原因引起结果所遵循的是不以人们的意识为转移的不随观察者的运动状态而变的客观规律。认为既定因果关系与观察者的运动状态有关的理论所犯的是否认客观规律的重大错误。从哲学上看,一个既定因果关系就是一个客观实在,应与主观意识和无干扰地观察无关。承认已经发生的(或既定的)因果关系与主观感觉有关就是承认客观实在与主观感觉有关。既定因果关系与观察者的运动状态有关是指通过改变观察者的运动状态而改变了主观感觉,从而改变了既定因果关系中的原因和(或)结果,以及它们之间的逻辑联系的实际效果。也就是通过无干扰地观察而改变了既定因果关系中的逻辑联系。仅改变观察者的运动状态而改变了已发生了(或既定的)因果关系中的逻辑联系的物理机制是什么呢?如果是运动学效应,则运动学效应就应有“不施加任何影响而能改变事物的历史和现状”的功能。可是,我们知道,在类时空间中,即使是神仙、上帝也不能“改变事物的历史和不施加影响地改变事物的现状”。

如果一个因果关系中的原因和结果间的逻辑联系是一条物理学定律,那么通过无干扰地观察(或仅改变观察者的运动状态)而改变了这个因果关系,就等于承认这条物理学定律的实际作用与观察者的运动状态有关(即与惯性系的选择有关)。显然,要想承认“物理学定律的数学形式与惯性系的选择无关”,就必须承认“物理学定律的实际作用与惯性系的选择有关。”我们都知道,是应该追求形式的完美还是应该追求实际效果的客观性。

也许有人认为,改变观察者的运动状态仅改变“原因”而不改变“原因”与“结果”之间的逻辑联系的规律性。已经建立并成为历史的因果关系中的原因也是历史,已成为历史的事物是客观实在,不能通过改变观察者运动状态而改变。如果说起作用的原因都是(且只能是)表现感觉(或表象),就很难保证根据表观原因推测出的结果都是客观的。由于同一客观事物有多种不同的表象,因此,据表观原因加客观规律推测出的结果(结论)可以是相互矛盾的。

参考文献

[1] 涂润生,尽快结束关于狭义相对论的争论[J],吉首大学学报(自然科学综合版),第22卷第2期,2001,36--37。

[2] 涂润生,用易达成共识的理论判决标准检验狭义相对论,相对论再思考[C]. 北京:地震出版社,2002,173174.

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涂润生(1959),男,1981年毕业于黄冈师专化学系,从1987年开始从事产品质量监督检验管理工作,1992年晋升为质量监督工程师。总结出了质量规律,建立了非线性经济学。通过导出测不准关系具有决定论和非决定论的双重意义而论证了“测不准关系与经典运动规律兼容”在此基础上将量子力学的多个基本假设缩减至一个,从而大大美化了量子力学。在深入认识相对论方面创造了“实在性判”等有说服力的方法,提出了“同时的相对性不是逻辑结论”等论据充足的见解。论证了建立求能欲概念和创新欲概念的必要性。在山东师大学报、黄冈师范学院学报、吉首大学学报、宁夏工学院学报、标准化报道、发明与革新,等杂志上发表论文20多篇。