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破除光速不变的迷思

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对相对论认知的一大障碍无疑就是光速不变原理。光速不变这个结论无疑是正确的,但爱因斯坦把它作为相对论的基本公设则是错误的。只有认知到光速不变不是基本公设,而是导出定理,才能正确认知相对论。
(1)相对论是普适物理理论,不是特定的光学理论
正因为相对论是普适物理理论,因此任何正确的物理理论都必须首先满足相对论的约束,包括在相对论之后面世的量子力学,也必须满足相对论的要求(早期的量子力学不满足相对论,所以就不得不改为满足相对论要求的量子场论了)。
一个普适的物理理论,却以一个特定的光学特性来作为推理基础,显然是荒谬的,物理逻辑上是错误的。因此在这一点上,我们不能迷信爱因斯坦,该否定的就要坚决否定。
(2)相对论的核心公式不是光速不变
相对论的核心公式是运动合成公式(1维)

这个公式是普适的物理公式,对任何物理过程均适用。而经典力学的运动合成公式则是

这是两者根本的区别所在。
注意,我特别指出,相对论运动合成公式中的常数c,我把它称为普适物理常数,并没有把它称为光速。道理很简单,普适公式中的常数自然是普适常数,而不是特定什么物质的速度。这是物理逻辑的自然。
(3)光速不变是定理而不是公理
在运动合成公式

中,如果令u=c,则得到光速不变定理:
反之,如果令,则可解出 |u|=c。
也就是说,光速不变,它的正命题与逆命题均成立。或者说,质点在任何参照系的速度不变,当且仅当它的速度为普适常数c。
这个逆命题,爱因斯坦原文是不存在的。不仅如此,我们是由普适的公式推导出特定的光学公式,而不是反过来,由特定的光学公式推导普适公式。
在这里,我们是由速度合成公式推导出光速不变原理的,而不是像《论动体的电动力学那样》反过来,由光速不变原理推导速度合成公式。由一般到特殊才叫演绎推导,否则叫归纳法了。
(4)普适常数c 的测定不依赖于光学
由于速度合成公式适用于任何物理过程,因此理论上,我们可以对任何物理过程来测定常数c 。
比如火车上有一物体以速度u运动,火车以速度v相对路基运动,则我们在路基上架设一台测速仪,精确测量物体相对于路基的速度,就可以算出普适常数c出来。
当然,理想很丰满,现实很骨感。由于c是一个极大的数,除非测速仪具有极高的精度(至少百万分之一的精度),这样的实验是没有意义的,误差不超过百万分之一的测速仪,恐怕目前的技术水平还做不到。
尽管如此,当u,v都接近于c时,对测速仪的精度要求就可以大大降低。因此目前的技术水平是可以支持对u,v接近于c时的测量的。
而u,v都接近于c,目前只有原子核衰变过程能够体现出来。因此,利用原子核衰变过程,在现有的技术条件下是可以测出普适常数c出来的(不依赖于光学)。
当然,直接利用光学,也是可以测出c的,而且更方便更准确。但我们逻辑上要清楚,在这里c不是光速,而是一个普适物理常数,只不过恰与光速相等而已。
(5)破除光速不变的迷思,才能正确认知相对论
相对论是普适的物理时空理论,不是光学的一个分支,也不是电磁学的一个分支。恰恰相反,电磁学,光学,乃至一切物理分支,都必须满足相对论的时空约束,才能得到正确的物理意义。


IP属地:广东1楼2018-12-10 08:35回复