在超严格审查中狭义相对论能过几关？

涂 润 生

 2003,5公布于潜科学网站

【摘要】狭义相对论对一些现象和逻辑命题不能做出前后统一的解释（或说明）。主流科学家利用这种“不统一”的解释来回避狭义相对论的矛盾（追求“能解释”而不顾“不统一”）。设计一套严格的审查程序，狭义相对论只能过“应用比较成功”这一关，逻辑自洽性和与经验世界相符性这两关不能通过。“能用则用、不能用则不用”的应用原则决定了在某些方面有成功应用不表明“完全与经验世界相符”。作为时空革命策动源的“回路光速不变”却不能无歧义地表明不存在绝对运动。光源运动不能给光子一个对应的初速，场强为零的真空中每个光子走过的路径只能是绝对静止的。最重要的立论依据是校对作螺旋运动的两只钟和绝对静止系统的确定方法所得到的共同结论。

关键词：相对论，经验世界，思维实验，判别用的公理系统，实在性判据，绝对静止系统。

分类号：O412·1

目前关于相对论的争论有愈演愈烈之势，两派势力对相对论的赞誉和抵毁有天壤之别。争论已持续了一个世纪，仍然没有一个权威而客观的定论，浪费了不少资源。所以，有必要对相对论做一次超严格的审查，以便迅速作出判断。狭义相对论必须明确回答下列问题：

（1）狭义相对论的理论体系是否自洽？

（2）狭义相对论的推论与经验世界是否完全相符？

（3）相对论效应是否都是真实的效应？

（4）迈克尔逊-莫雷实验能说明任何体系中光速都不变吗？

（5）对钟方法是否只有唯一的一种？

（6）能否找到保持狭义相对论的优点并克服其缺点的理论？

其中前两个问题是关键问题，其他问题是为深入讨论前两个问题服务的。现将审查结果分述如下：

1 狭义相对论的理论体系不自洽

爱因斯坦（Einstein）曾就德国的“反相对论公司”说过，如果相对论是错误的，只要一个教授就可以证明，没有必要成立“反相对论公司”。如果每个人都很理智、正直和善于自我批评，这话一点也不假。如果有许多人证明了相对论有逻辑矛盾，而相对论支持者死不承认，就应另当别论（详见例1）。

【例1】有甲、乙两个惯例系（也是两种运动状态的两个人），甲认为乙系内的钟慢于甲系内的钟，而乙又认为乙系内的钟快于甲系内的钟。在数学上或逻辑学上看，这是矛盾的。可是相对论的支持者不承认这种矛盾。理由是“没有统一的快慢顺序”，即不同运动状态的观察者对于两只钟的快慢顺序没有统一的认识。“个人意见保留”只是不计较矛盾不是消除了已存在的矛盾。两只钟的快慢顺序随观察者的运动状态而变，必然导致“甲、乙两只钟没有统一的快慢顺序”。在无干扰的情况下，观察者改变运动状态，客观存在的两只钟是根据什么物理机制改变快慢顺序的呢？洛伦兹（Lorentz）变换只能描述变化的量而不能阐释变化的物理机制。如果那两只钟是机械钟，那么它们俩（或它们中的一个）改变走时快慢必须受到变化的力的作用（即时钟快慢改变必须与时钟内部应力或外部力场的改变对应）。观察者改变运动状态所产生的信息一点儿也没有传递到那两只钟上，在这种情况下，钟的快慢仍然变化，需要下列四个条件之一：a.钟的变化是神力推动（导致）的；b.存在无信息传递的超级相互作用；c.钟的快慢变化不需要物理机制；d.唯一的客观实在有非统一的表观结果，用表观的观察结果代替客观实在。相对论支持者往往选择条件c或d。但选择d犯的是盲人摸象的错误，条件c信奉的是“无因之果”，而没有原因的结果是不可预料的，它没有理由严格地符合相对性原理之下的洛伦兹变换。可见对于“时间疑难”中的逻辑矛盾，相对论支持者只能采取死不承认的态度而不能解决掉。有人认为相对论效应全是“影象效应”。但是这样一来又不能说“已有的实验证实了狭义相对论效应。”可见，相对论的形式体系只能在“以现象代替本质、以表观代替客观”和“逻辑不自洽”两者之间做出选择。

既然找不到未受任何干扰的两只钟改变快慢顺序的机制，就应该认为未受任何干扰的两只钟的快慢顺序不随观察者改变运动状态而改变。这叫做反证法（或排除法），是常用的逻辑方法。

【例2】有A、B两个慢性系，它们各有一只静止的钟（钟a和钟b）。当a和b第一次相遇时，将a和b的读数同时调拨到零，与此同时a和b开始按各自系统中的一条渐开线运动，相对运动的线速度相等。当a和b再次相遇（如图1所示，是办得到的）时，a和b的时间读数中哪个更大？根据相对论可知：在A上观察，b的读数小于a的读数，但在B上观察，b的读数大于a的读数。a、b第一次相遇时读数T_a1和T_b1同时为零是没有争议的，当a、b第二次相遇时，若T_a2=0.20微秒和T_b2=0.21微秒已被B上的观察者观测到了，是完全真实的，那么，由光速与光源的运动速度无关可推知：载有T_a2=0.20μs信息的光信号和载有T_b2=0.21μs信息的光子是同时从a、b第二次相遇的空间点P₂­上发出的，其他惯性系中的观察者原则上都可同时接收到这两种光信号。换言之，只要光速与光源的运动状态无关，那么，在同一空间点上同时发生的光子（即使它的源的运运状态不同）都能同时到达任何一个观察者的视膜网（这正是双星影象不发生畸变的原因）。可见，在B同时观察到了T_a2=0.20μs、T_b2=0.21μs的前提下，在A上也能同时观察到T_a2=0.20μs、T_b2=0.21μs。即同一点上的同时是绝对的。

这个例子能严格地证明相对性原理对于钟慢效应不成立（即钟慢效应不是双向的），有力地支持例1的结论。

【例3】有甲、乙两个惯性系，甲系中有一个静止的裸光源S，S在甲钟指示的t₁和t₂两个不同时刻分别发生一次闪光。从一个闪光点发出一次闪光，波阵面可围成一个球（简称波前球）。那两次闪光将产生两个波前球（球1和球2）。在甲系中观察，球1和球2是同心球。在乙系中观察，根据光速与光源的运动状态无关可得到球1和球2不同心的结论，而利用洛伦兹变换将甲系中的两个同心球——球1和球2变换到乙系中来却可得到与球1、球2对应的两个扁同心球—球1′和球2′。如果否认球1′和球2′是乙系中的观察者直接观察到的球1和球2，就必须否认洛伦兹变换是真实的时空变换；如果承认洛伦兹变换是真实的时空变换，则乙系中的观察者必须承认球1和球2既同心又不同心。矛盾无法消除。将甲系中的两次闪光事件改为放两次球状焰火事件，甲、乙两系中的观察者都承认那两个焰火球是同心的。由于光速与光源的运动状态无关，乙系中的人实际观测结果也是那样。这表明空间中的两个球不可能既同心又不同心。李文秀在文[1]中严格地论证了狭义相对论的另一些逻辑矛盾。下面的每次论证都可以强化第1节的主题。

2  狭义相对论与经验世界不尽相符

与狭义相对论相符的实验，由于符合期望而被很快传颂。与狭义相对论不符的实验中，一部分被牵强附会地认为符合相对论的推论，一部分没有被发现，还有一部分是反对相对论的人发现了而支持相对论的人置之不理。一种理论成立需要的充要条件是“实验无一例外地支持该理论”。相对论做不到这种“无一例外”。

2.1  不支持狭义相对论的思想实验

思想实验也称思维实验，实际上是一种逻辑分析方法。经不起思想实验检验的理论必然存在逻辑矛盾，也就不能与经验世界完全相符。思维实验不受物质条件限制，可设计出许多。第1节中的例2就是一个很有说服力的思想实验。下面再列举几个，以便说服老顽固。

【例4】在k′系中放置一架灵敏度足够高的双臂天平，臂与x′轴平行。在天平的两铁基吊盘下方各置一块电磁铁（两块电磁铁完全相同）。当电磁铁处于关闭状态而天平达到了平衡时，用两根脆弱细线斜拉住天平两臂和支柱。然后同时开启那两块电磁铁。k′系中的观察者必能观察到细线仍然完好无损。但在x轴与x′轴平行并沿x′轴运动的惯性系k中观察，由狭义相对论的相对同时推测，那两块电磁铁的开启不再是同时的，天平臂会受到非零转动力矩的作用而发生摆动，细线会被拉断。同一根细线不可能处于既断又不断的状态，因此，在k和k′两系中的观察者要么都能看到细线已断，要么都能看到细线未断（不可能一个看到已断而另一个看到是完好的）。如果k′系中的观察者看到细线完好无损，k系中的观察者必然也看到细线未断。这样，若同时的相对性是客观的，k系中的观察者就必须想信“对于一个运动的物体而言，一个非零转矩不能引起真实的旋转。“非零转动力矩能导致旋转”是一条经典物理定律（规律），相对论以维护物理学定律协变为目的却得到了必须破坏物理学定律协变的结果。

【例5】设一节固有长度为10米的火车在路基上以0.866c的速度行驶，路基前方有一个固有长度为8米的大坑。由尺缩效应和惯性系等价可知：在路基系中观察，火车收缩为5米可轻松地掉入8米长的坑内；在火车上观察，坑长收缩为4米，车头和车尾一样重的火车可越过此坑。相对论的支持者不能回答，火车是越过大坑还是嵌入坑内。

如果说同时的相对性和其他相对论效应都非真实的“影象效应”，那么，狭义相对论就是不可验证的（不能说狭义相对论已被实验验证了），狭义相对论也就不能算是时空理论^[2]。如果认为钟慢效应是真实效应而尺缩效应是影象效应，则相对论速度的变换没有意义，由洛伦兹变换得到的光速不变与前提中的光速不变就不相同。没有充足理由认为洛伦兹（Lorentz）变换中的时间变换是真实的而空间变换是非真实的。如果是那样，取极限时怎样从洛伦兹变换过渡到加利略变换呢？

2.2  不支持狭义相对论的真实实验

原子钟的双向环球航行实验证明了单向的运动的钟变慢，却怎么也证明不了双向的钟慢。相对论的核心是相对性原理（即不同惯性系之间等价）。人们从来没有验证相互观察都是对方的钟变慢就是从来未验证狭义相对论的核心。更何况 用“绝对运动的钟变慢”能将这个实验结果解释得更好（该实验表明，在地球表面观察，钟慢效应不是相对的）。可以肯定的是，向西运动的铯原子钟比地面上的钟走得快。它表明，在地面上观察，横向多普勒频移（Doppler shift）公式不适用。可是，其他实验多次证实了在地面上的观察，辐向多普勒频移公式是适用的。在地面上观察慢速运动光源，洛伦兹变换下的多普勒频移公式既适用又不适用是很不协调的。这不是一级近似和二级近似的问题，而是地面系与喷气飞机系之间辐向多普勒频移具有相对性而横向多普勒频移不具有相对性的矛盾问题。故原子钟的双向环球航行实验不支持狭义相对论的核心——相对性原理。

从宇宙空间高速射向地球的μ子比静止在地球上的μ子寿命长，是一个客观的事实。在与μ子相联系的惯性系U上观察也必须承认这一事实。可是，若在U上观察认为静止μ子的寿命比地球上的μ子的寿命长，显然与相对论的推论不符。没有理由认为站在地面上只能考虑钟慢效应而站在U上只能考虑尺缩效应。故μ子寿命实验不支持“钟慢效应是相对的”。

没有用实验方法验证钟慢的双向性和尺缩的双向性，就不能说狭义相对论无歧义地被实验证实了。电动力学相对性原理不能被实验证实的现象与电动力学相对性原理存在逻辑矛盾的结论（见例1）是一致的。正是有了例1中的结论，才使我们相信上述两个实验的主格调是不支持狭义相对性原理。

2.3  狭义相对论与实在性原则不符

实在性原则就是实在性判据，也是一种公理系统。它是从经验世界中抽象出来的。与一般的理论公设不同的是，实在性判据的每一条都是可以证明的（实验方法或逻辑方法）。

【公理a】一个事件在同一个系统中的坐标与观察者的运动状态无关。证明：一个事件是由其发生时间和发生地点来决定的，只要衡量事件的钟和尺没有变更，已发生事件的时间地点是不再发生变化的。公理a的另一种叙述是，在不改变度量事件的钟和尺的前提下，事件的坐标不变。

【公理b】同一空间点上的同时是绝对同时。证明见例2。

【公理c】两惯性系（或两个物体）之间的相对惯性运动状态与观察者所选择的惯性系无关。证明：设惯性系B相对于惯性系A的速度为V_B，惯性系C相对于A的速度为V_c，速度是向量、符合向量运算法则。站在C上观察，A的速度为V_c，B的速度为V_B+V_c，A、B的速度差为（V_B+V_c）- V_c =V_B，V_B可以是零或任意有限值，C为任意的惯性系。另一种证明方法是，物体A和物体B之间的相对运动状态改变需要力的作用，无干扰地观察不能向A或B施加力，故A、B之间的相对惯性运动状态不受观察者无干扰地改变运动状态的影响（例如a、b相对静止，改变测量的钟和尺不能使a、b由相对静止变为相对运动）。

【公理d】不同惯性运动状态的时钟的快慢顺序与观察者所 选择的惯性系无关。证明：例2已论证了线速度不变的两只钟的快慢顺序与观察者的运动状态无关。这种“无关”的原因是观察者改变运动状态不能改变钟的内应力和外部力场。在同样的原因下，不同惯性系内的钟也就不会因观察者改变运动状态而改变快慢顺序。许多实验已证实时钟的快慢，只是线速度的函数而与加速度无关。这一事实与例2的证明一起证明了公理d。

【公理e】任何事物都不会发生没有原因的变化，即任何变化都不会没有实在的物理机制。换言之，如果无变化的内因，无干扰地观察就不会引起任何客观的变化。证明：因果关系成立，一切结果都应有实在的原因。若观察不能对被察对象产生影响，那么，改变观察者的运动状态只能改变表观观察结果。

【公理f】无干扰地测量是对事物固有状态和性质的感知，表观感知可以是多样的，但在稳定期内的事物的固有状态和性质是既定的和单值的。证明：公理e的证明也是本公理的证据，另外，无数实验事实证实了非量子体系中的物体都是这样，它是定域实在论的必然结果。微观粒子是否遵守公理f,不影响狭义相对论的大局，故另文讨论。公理e、d、f有强关联，公理d和公理f是公理e的不同表现形式。

【公里g】光速与光源的运动状态无关。证明：光子的静质量为零，其发射不符合F=ma的牛顿运动定律，源的运动不能带给光子一个非零的初速度。迈克尔逊-莫雷（Michelson-Morley）实验和双星观察实验被认为证实了光速与光源的绝对运动速度无关。第4节的论述是对公理g的一种比较详细的证明。

【推论1】在场强为零的真空之中，一次闪光所形成的波前球的球心是绝对静止的。证明：既然像公理g所述的那样，运动的光源不能给予发射的光子一个非零初速，而惯性系等价又会出现例3中的矛盾，那么，场强为零的真空中一次闪光所形成的波前球的球心就没有运动的理由（机制），即它只能是绝对静止的。同理可得到，场强为零的真空中的光子走过的路径是绝对静止的，两个光子路径的交点是绝对静止的。宇宙中3k微波背景辐射的无数个路径交点的集合，组成了真空中的绝对静止系。绝对静止系的确定方法为绝对静止系存在的观点打下了坚实的基础。

在场强为零的真空中作绝对运动的光源上的观察者可以利用“实测光子路径与抛物面顶点切面的法线偏离的角度”来计算该光源的绝对运动速度 u_x/c =tgα、u_y/c = tgβ、u_z/c = tgγ，u=√u²_x+u²_y+u²_z=c√tg²α+tg²β+tg²γ(详细说明见例7)。

【推论2】物体的形态轮廓与观察者的运动状态无关。这是由公理a和公理c得出的推论：既然物体的轮廓线上各点的坐标及两点之间的相对静止都与观察者的运动状态无关，物体的轮廓就与观察者的运动状态无关。也可以直接证明该推论：由于光速与光源的运动状态无关，因此，即使被观察物体旋转，从物体表面发生（或反射出）的连续光都能将物体的外轮廓信息忠实地传送到各种运动状态的观察者的视膜网内（例如双星的观察）。至于运动物体收缩，那是物体的轮廓与物体的运动状态有关而不是与观察者的运动状态有关。另外，前面的论证不支持“运动的尺收缩”的结论。

【推论3】粒子在同一个惯性系中的运动路径与观察者无干扰地观察无关，也与观察者所在的惯性系的选择无关。把粒子的运动分解为相距无穷小的无数事件，则由公理a就可得到推论3。

把相对论当作教条的表现之一是，把相对论当作绝对正确的标准来评价不同观点。有人为批判相对论的理论文章下的评语是，该文与相对论不符所以不可接受。这样的审查者显然已从审查委托人要求的仲裁和审判的高度下滑到了原告或被告的位置上了。一个审判官能说“原告的观点与被告的观点不符所以原告错了”吗？希望读者把自己提高到仲裁的高度看待上述公理。

【例6】甲系中有一个静止的裸光源S，S发出一次闪光后形成一个波前球。在甲系中观察，该球的球心相对于甲系静止。但在乙系中观察，S是个运动的光源，由光速与光源的运动状态无关及不存在绝对静止系的前提可知，那个波前球的球心又必须静止在乙系之中。当甲、乙不是同一个惯性系时，同一个球心既相对于甲静止又相对于乙静止是不可能的（违反公理c）。

【例7】设乙系中有一个与甲系相联系的运动光源s，有一根弓形刚杆将s与一块靶牌相连（见图2）。甲系中的人用几何方法瞄准靶上的b点发射一个光子。在乙系中观察，由于运动的光源s不能给予光子一个横向初速，而光源与靶之间又是真空不能横向牵引光子，因此在光子从s到达靶这段时间里，靶相对于已发出的光子路径垂直移动了bc的距离。故乙系中的观察者可看到那个光子穿过c点（而不是甲用几何方法瞄准的b点。假设靶上的b、c两点恰好都有一个小孔，孔的直径比那个光子的波长大许多）。图2中的线矢1为乙系中的观察者观察到的光子的实际传播路径，虚线2为乙观察到的光子的表观路径，虚线3为甲用几何法确定（预言）的光子运动路径，线4为连接光源s和靶的刚杆，α是光行差角。如果不存在绝对静止系，各不同惯性系等价，则在甲上观察，s是个静止的光源，利用一个抛物面确定的光子发射方向就是光子的真实发射方向〔即那个光子应穿过b点（或孔）〕。同一个光子不可能既穿过b孔又穿过c孔。可见，如果惯性系完全等价，就会得到违反实在性原则的结果。以前也有人谈及例7，但都错误地认为：在乙系中观察，光源s与靶之间的真空仍属于甲系的空间，对光子有100%的横向牵引作用，从而得到那个光子只能穿过b孔的错误结论。除非甲系优于乙系，否则乙系中的观察者不会相信光源的运动或场强为零的空旷的真空空间能横向牵引光子，也就不会相信那个光子是穿过b孔的。

3 认为相对论效应是真实效应和影象效应都有问题

相对论的支持者往往根据辩论的需要而交替地选择相对论效应是真实效应（例如在解释钟慢效应实验结果时）和影象效应（如在解释有关尺缩的思想实验结果和真实实验结果时）。为了达到维护相对论的统一目的而根据辩论需要有时选择“相对论效应是真实效应”有时选择“相对论效应是影象效应”，只能蒙骗初学相对论的学子。实际上犯的是“相反的原因导致相同的结果”的逻辑错误。

若认为狭义相对论是时空理论，则必须承认相对论的一个隐含的前提是，物质及其特性只是时空特性的反映，洛伦兹变换和爱因斯坦场方程就是联系时空变化与物质变化的纽带。由此可见，如果认为洛伦兹变换描述的相对论效应是影象效应就必须否认狭义相对论是时空理论，认为钟慢效应真实而尺缩效应不真实更是大错而特错。如果认为相对论效应是真实的效应，则无法解决例5中揭露的矛盾，还会引出另一些矛盾（见例8）。

【例8】K′系有一个绝原子光源，并沿x′轴发射了一个用来定义秒的光子。这个光子在K′系中有c′=λ′ν′的关系。现在站在k系中将c′、λ′、ν′分别变换到k系中来。由洛伦兹变换可知，变换过来的c=c′，变换过来的λ＞λ′,ν＞ν′，λν＞λ′ν′＞c′(或c)。也就是说变换过来的c、λ、ν之间不存在c=λν的关系。如果相对论效应是真实的，那么变换过来的c、λ、ν就是K系中一个对应的静止光源发出的光子的波速、波长和频率，它们之间应有c=λν的关系。如果相对论效应是影象效应，那么变换过来的c、λ、ν就在K系中找不到真实的对应也就不能保证真实的物理学定律协变（此例是不能保证c=λν协变）。

例8也能说明狭义相对论不自洽。

4  回路光速不变不能表示绝对静止系不存在

迈克尔逊-莫雷实验和一些相关实验表明在地表引力场空间中回路光速不变。它们不能强硬地表明在无引力场的真空中回路光速不变。即使这些实验能表明任何空间中回路光速都不变，也不能否认绝对运动存在。

回路光速不变是由两个因素共同决定的：①光源的运动不能改变回路光速；②观察者的运动不能改变回路光速。因素①的原因是光源的运动不能给予光子一个对应的初速度从而造成光子的速度与光源的运动状态无关。因素②完全可用矢量合成法则推导出来。设观察者相对光源有一个速度u，光源是绝对静止的，那么，观察者测得的光子正向速度为c+-u，而逆向速度为c-+u，平均速度为[(c+-u)+(c-+u)]÷2=(c++c-)÷2。可见，双程光速与观察者的绝对运动速度无关。如果光源不是绝对静止的而是有个绝对速度u0，则上述速度计算公式变为[(c++u0-u)+(c—u0 +u)]÷2结果仍然等于(c++c-)÷2。双程光速与观察者和光源的绝对惯性运动状态都无关。这表明，即使绝对运动存在，场强为零的真空中，迈克尔逊-莫雷实验的零结果也是必然的。如果地表引力场对光子没牵引作用，该实验能表明双程光速与观察者和光源的绝对运动无关。

迈克尔逊-莫雷实验结果的另一种解释是：地球表面的较强引力场对光子运动有100%的牵引效率。这样，即使地球有一个绝对运动，静止在地表上的观察者也不能测出回路光速有变化。对于迈克尔逊-莫雷实验结果，可以同时采用这两种解释也可只采用其中的一种。

单程光速与光源的运动状态无关只有一个原因：光源的运动不能给予光子一个对应的初速。它不能表明绝对运动不存在。只有在无引力场的真空中单程光速与观察者的运动状态无关，才能表示绝对静止系不存在。正是回路光速不变的事实不能否认绝对运动，才需要将“相对性原理”当作另一条基本假设。

回路光速不变是个事实，但对它的利用是多种多样的：有人将它曲解为单程光速衡定（正统相对论的建立就是如此）；有人用它否认绝对运动（相对论的建立需要这样做）……这两种利用方式都缺乏充足的理由。

5  对钟方法不是唯一的

有人认为除了用光信号和光速不变原理对钟外，不可能有其他的科学对钟方法^[3]。这是一个过早的结论。因为一种客观实在必有多种反应，人们可用多种方式去感知同一种客观实在。说一种客观实在只有唯一的客观反映方式，只能用唯一的方式去感知，一定是受到了认识的局限。一旦突破了认识的局限，就能够为一种客观实在找到多种感知方式。

我们利用同一点上的同时的绝对性使对钟信号在关键环节不跨系传递，从而实现了对钟信号传递的多样性。

【例9】一列火车在路基上高速行驶。路基一侧有一道墙，墙上靠火车的一侧挂有小包炸药（炸药包与炸药包之间的距离超过殉爆距离）。火车靠墙一侧安有两个雷管（车头A′点一个，车尾B′点一个），雷管底部与路基系的墙上的小炸药包之间的距离短于殉爆距离。在火车上同时引爆A′和B′两处的雷管，那两个雷管又引爆了挂在路基系的墙上的A、B两处的小炸药包。由于同一点上的同时是绝对的，因此，火车系和路基系中的观察者都承认A、B两处的小包炸药的爆炸在火车系中是同时事件。又由于A、B两处的小炸药包爆炸事件是路基系中的事件，因此，路基系中的观察者可以根据“以相同速度传播的信号能否同时将A、B两处发生爆炸的信息传送到AB的中点M”来判断A、B两处的爆炸事件是否同时发生。可以利用的信号有光速信号、光纤中的亚光速信号、导线中的电脉冲信号、铯气室中的超光速信号、无风的空气中声音信号、钢轨中声音信号，甚至地上跑的玩具车（只要它们的速度控制精度足够高）。所利用的原理也不限于光速不变原理，而是更为广泛的速度对称原理。

上述思想实验不能说明同时是相对的。文[4]证明了爱因斯坦“火车实验”因忽略了多普勒频移而不能说明“同时”具有相对性。除洛伦兹变换外所有理论分析（或逻辑分析）都不能得到“同时具有相对性”的结论。

6 有许多替代相对论的理论

相对论揭开了时空认识的新篇章，同时给人类带来了许多矛盾。为了克服这些矛盾，出现了许多替代理论^[5]。其中最突出的一类替代理论是相对绝对论——承认绝对静止系存在又承认绝对运动的钟变慢，绝对运动的质量变大。这类理论又有两个分支：一是仍为时空理论，二是只讨论（描述）实物变化的非时空理论^[6]。替代理论种类繁多由此可见一般。不是没有一种替代理论正确，而是这些理论在定量上与相对论之差在高阶效应区，用实验方法暂时难以验证，关键是没有受到权威的重视。这从一个侧面反映了说相对论是唯一正确的理论为时尚早（我们认为缺乏其他理论与相对论公平竞争的学术环境）。

7 相对论有什么意义？

相对论使人类认识到时空是可变的是相对的。在实践中也发挥了巨大的作用。相对论在应用上的成功，一方面得益于它能反映部分客观现实，另一方面得益于它压制了其他更正确的理论的问世和广为传播（例如，主流刊物和学术交流活动都拒绝批评相对论的报告）。相对论在应用上比较成功的事实^[7]又巩固了它的统治地位，形成了一种恶性循环，几乎使相对论的支持者想信相对论是绝对正确的终极理论。

量子相对论不能建立起来的事实使许多人相信相对论有明显的缺陷。

【例10】玻尔半径公式为a₀≡ћ ²/me²，其中m是氢原子中的电子和核的约合质量。该半径公式已被波动力学严格证实了，并使a₀成了量子力学中的一个基本长度单位。设K′系中有一根固态氢尺，在相对于K′系运动的K系中观察，由m₀=m√1-ν²/c²可知，运动氢原子中的m增大，a₀减小，运动的氢尺在横向和纵向都收缩。可是根据洛伦兹变换描述的时空变化可知，运动物体只能在运动方向上收缩。此例表明，相对论通过量子力学预言的纵向收缩与时空理论吻合而横收缩与时空理论不符。也表明建立相对论量子力学仍然有逻辑困难。量子力学在应用上比相对论更成功，因此，不能说这种逻辑困难是量子力学不正确引起的。

既然相对论在逻辑上存在许多问题，为什么可在实践中成功地应用相对论呢？主要原因是，地球表面的引力场空间在许多场合可看作一个“局域的绝对静止系。”这样一来，即使有绝对静止系，在人类的主要活动空间中也可用相对于地表的相对速度代替绝对速度而得到许多正确的结论。但是，不是所有的惯性系都是局域绝对静止系（只有像地球表面那样对光子有100%牵引效率的非惯性系才最接近局域绝对静止系）。所以，承认有局域绝对静止系（即类绝对静止系）不等于承认惯性系之间等价。当我们在地球上观测河外星系时就要出现较多的困难（因为被观测物体已不在地球表面附近那个类绝对静止系之中了）。

请重温例2提示的矛盾并自问：狭义相对论的理论支柱可靠吗？如果主流科学家有意为护短而违背科学精神，那一定是科学的黑暗时期。

参考文献

[1]Li Wenxiu,Logical Inconsistencies in Special Theory,Galilean Electrody-namics[J],10,1999。

[2]谢素原，谢璇，相对论的精髓与谬误，相对论再思考[C]，北京：地震出版社，2002，236。

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[5]宋正海等编，相对论再思考[C]，北京：地震出版社，2000，1～278。

[6]涂润生，地道的相对绝对论，宁夏工学院学报[J]，1997，9（3）:115～120。

[7]G.司蒂文逊，G.W.凯尔密司特著，沈立铭译，狭义相对论[M]，上海：上海科学技术出版社，1979，53～119。

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。