對(duì)相對(duì)論時(shí)空觀的批判和改造

1、對(duì)相對(duì)論時(shí)空觀的批判和改造               一、時(shí)空概念的危機(jī)物理學(xué)是研究物質(zhì)的最簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，其最終目的是：找到物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、變化與相互作用的內(nèi)在聯(lián)系，以最少的假設(shè)，通過(guò)分析、推理解釋所有相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，預(yù)言新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在各自領(lǐng)域內(nèi)都分別取得極大成功的量子力學(xué)和相對(duì)論，是20世紀(jì)物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的兩大支柱，但是，在人們企圖把它們結(jié)合的時(shí)候卻遇到了難以克服的困難。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，非定域性是量子力學(xué)的一個(gè)基本屬性，但是，非定域性將意味著超光

2、速傳播，這與狹義相對(duì)論的基本假設(shè)矛盾。當(dāng)前，量子引力理論中的超弦理論的時(shí)空背景相關(guān)性，與圈量子引力理論中的時(shí)空背景無(wú)關(guān)性同時(shí)存在，是物理學(xué)中潛在的對(duì)于時(shí)空本質(zhì)不同態(tài)度的一次大碰撞，這種困難預(yù)示著物理學(xué)需要一次概念的變革，首當(dāng)其沖的就是時(shí)空。時(shí)空觀念是物理學(xué)中最基本的也是最重要的概念，不同的時(shí)空觀念將導(dǎo)致不同的理論研究方向，任何對(duì)于時(shí)空概念的更新和深化，勢(shì)必對(duì)整個(gè)物理學(xué)產(chǎn)生巨大的革命性的影響。“愛(ài)因斯坦時(shí)間膨脹”和“洛侖茲長(zhǎng)度收縮”，是支撐相對(duì)論時(shí)空變換和相對(duì)論整個(gè)演繹推理的基礎(chǔ)。為了比較物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的快慢程度，人們用“速度”這一概念來(lái)描述物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而為了定義“速度”這一導(dǎo)出概念，又必須引進(jìn)兩

3、個(gè)更基本的概念：“時(shí)間”和“空間”。比如，一個(gè)人在時(shí)間t內(nèi)跑過(guò)的路程是s， 則他的速度是:v=s/t更具體些，比如，有甲和乙兩個(gè)人，甲在時(shí)間12秒內(nèi)內(nèi)跑過(guò)的路程是120米， 則甲的速度是: V甲=120米/12秒=10米/秒乙在時(shí)間10秒內(nèi)內(nèi)跑過(guò)的路程是110米， 則乙的速度是: V乙=110米/10秒=11米/秒由此我們可知：乙跑得比甲快。在這里，描述空間的路程是如何定義的呢？這個(gè)好辦，只要大家統(tǒng)一約定一米有多長(zhǎng)就行了，制作這個(gè)一米長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)尺之后，就可以復(fù)制許多把與標(biāo)準(zhǔn)尺一樣長(zhǎng)的尺子，如果把一米分成100份，則每一份的長(zhǎng)度成為厘米；如果再把一厘米分成10份，則每一份的長(zhǎng)度成為毫米那么，時(shí)間又

4、是如何定義的呢？時(shí)間自古就作為最基本的概念引入到人們的日常生活中。在日常生活中，我們是采用地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周作為時(shí)間“年”的單位、月球圍繞地球公轉(zhuǎn)一周作為“月”的單位、地球自轉(zhuǎn)一周作為“天”的單位。在科學(xué)上，1967年第十三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)，采用以原子內(nèi)部輻射頻率為基準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，按新規(guī)定，“秒是銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間的躍遷所對(duì)應(yīng)輻射的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間”?？梢钥吹?，不論在生活中還是在科學(xué)中，我們對(duì)時(shí)間的定義都是采用“物體運(yùn)動(dòng)變化”的某種周期作為時(shí)間定義的方案。這種“周期”必須是穩(wěn)定的，人們對(duì)“周期”的測(cè)量必須是準(zhǔn)確的，由此而得到的“時(shí)間”概念才能夠具有客

5、觀性、可操作性。由此看出，我們?yōu)榱嗣枋觥拔矬w的運(yùn)動(dòng)變化”，必須定義“時(shí)間”這一概念，但為了定義“時(shí)間”這一概念，又必須借助“物體運(yùn)動(dòng)變化”的某種周期。這種做法顯然已經(jīng)陷入了循環(huán)邏輯這一“泥潭”。這也充分說(shuō)明，雖然“時(shí)間”的概念對(duì)人們來(lái)說(shuō)有些模糊因而不十分準(zhǔn)確，但人們定義的“時(shí)間”概念必定與“物體的運(yùn)動(dòng)變化”密切相關(guān)，不可分割。由此可見(jiàn)，“時(shí)間”和“空間” 這兩個(gè)概念的地位是不平等、不對(duì)稱的?！翱臻g” 的概念較形象、客觀、準(zhǔn)確，“時(shí)間” 的概念較抽象、主觀、模糊。我們必須牢記這一點(diǎn)。但是，有一點(diǎn)是可以肯定的，那就是：“時(shí)間”和“空間” 的概念，都是人們?yōu)榱嗣枋鑫镔|(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而建立起來(lái)的。雖然用空

6、間尺寸可以描述物質(zhì)的形狀和大小，但空間不是物質(zhì)；雖然我們可以同時(shí)使用“時(shí)間”和“空間” 概念來(lái)描述“物體的運(yùn)動(dòng)變化”，但時(shí)間也不是物質(zhì)。物理學(xué)所指的物質(zhì)脫離不了時(shí)間，因?yàn)槿绻麤](méi)有物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)變化也就沒(méi)有“鐘”，就無(wú)法定義時(shí)間。但“空間”卻是一種固有的存在，它可以脫離物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)而獨(dú)立存在。雖然，沒(méi)有物質(zhì)就沒(méi)有“尺”，因而無(wú)法測(cè)量空間的大小，但空間依然客觀存在。物質(zhì)總是存在于某一空間之中，它依賴空間，而空間的存在并不依賴物質(zhì)。比如，一塊冰必須占據(jù)一定的空間，但當(dāng)這塊冰不存在時(shí)（溶化或蒸發(fā)），它原來(lái)所占據(jù)的空間依然存在，并且，此空間的大小和形狀不會(huì)因?yàn)橛^測(cè)者的運(yùn)動(dòng)而改變。二、相對(duì)論 “時(shí)空”的矛盾

7、愛(ài)因斯坦建立狹義相對(duì)論基于兩個(gè)基本原理：“光速不變?cè)怼焙汀跋鄬?duì)性原理”。由這兩個(gè)基本原理，很自然得到在不同慣性坐標(biāo)系關(guān)于時(shí)間和空間的變換關(guān)系洛淪茲變換，在此基礎(chǔ)上，物體在不同慣性坐標(biāo)系中的速度、質(zhì)量、動(dòng)量、能量的變換式都因此而可求出。如果慣性坐標(biāo)系S'相對(duì)于固定在地球上靜止的坐標(biāo)系S，以速度u沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，x'與x在同一軸上， 且當(dāng)t=0時(shí)，O'與O重合洛淪茲時(shí)空變換為：x=(x-ut)1-(u2/c)-1/2         （1）t=t-(ux/c2)1-(u2/c)-1/2（2）洛

8、淪茲時(shí)空逆變換為：x=(x+ut)1-(u2/c)-1/2           （3）t=t+(ux/c2)1-(u2/c)-1/2（4）設(shè)k= 1-(u2/c) -1/2 ,在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系S內(nèi)的某一時(shí)刻（t=0），有一觀測(cè)者A靜止在S系內(nèi),他測(cè)量一條沿x軸放置的棒，測(cè)得該棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，由（1）得到：L0=x=k(x+ut) （5）在靜止坐標(biāo)系S內(nèi)的某一時(shí)刻（t=0，表示“同時(shí)”觀測(cè)），有另一觀測(cè)者B靜止在S系內(nèi),他測(cè)得該棒的長(zhǎng)度為x =L，則（5）式可以寫(xiě)為: L0=kL,或者L=L01-(u

9、2/c)1/2（6）因?yàn)?-(u2/c)1/21，所以LL0，即運(yùn)動(dòng)的尺子縮短，此即尺縮效應(yīng)。另外，在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系S內(nèi)的某一地點(diǎn)（x=0），發(fā)生一個(gè)事件（如兩次閃光），觀測(cè)者A測(cè)得事件發(fā)生的時(shí)間間隔為t，則由（2）式得t=t-(ux/c2)1-(u2/c)-1/2在靜止坐標(biāo)系S的觀測(cè)者B，測(cè)得事件發(fā)生的時(shí)間間隔為t，則由（4）式得：t=t1-(u2/c)-1/2（6）因?yàn)?-(u2/c)1/21，所以tt，即運(yùn)動(dòng)的鐘走時(shí)慢，此即鐘慢效應(yīng)，也稱“時(shí)間膨脹”。關(guān)于“鐘慢尺縮效應(yīng)”，雖然聽(tīng)起來(lái)是非?；奶频模捎诟鶕?jù)狹義相對(duì)論所作的一切推論，理論與實(shí)踐相符得非常好，因而狹義相對(duì)論的相對(duì)時(shí)空觀念完全被人

10、們接受，牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀念完全被人們拋棄。為了將“相對(duì)性原理”推廣到非慣性系，愛(ài)因斯坦利用黎曼幾何這一數(shù)學(xué)工具，建立了引力場(chǎng)方程，得出“時(shí)空”依賴于其周?chē)馁|(zhì)量分布，而具有“彎曲”的性質(zhì)。我認(rèn)為，黎曼空間的存在，在幾何上仍然存在嚴(yán)格的邏輯前提，然而，廣義相對(duì)論的整個(gè)理論體系非常缺乏形式表達(dá)與物質(zhì)對(duì)象之間的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。一系列實(shí)驗(yàn)上的巧合給了我們“空間大小可以變化”，甚至可以“彎曲”的假象，實(shí)際上，這種看法是十分荒唐的，我們不能僅僅因?yàn)閺V義相對(duì)論的理論與實(shí)驗(yàn)相符，就認(rèn)為它是正確的。由于狹義相對(duì)論的時(shí)空概念只具有相對(duì)意義，則“鐘慢尺縮效應(yīng)”也是相對(duì)而言的。也就是說(shuō)，在靜止坐標(biāo)系S的觀測(cè)者B，通過(guò)觀測(cè)得

11、到運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系S的“鐘慢尺縮”； 在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系S的觀測(cè)者A則認(rèn)為自己是靜止的，A看到坐標(biāo)系S的運(yùn)動(dòng)速度為-u，A通過(guò)觀測(cè)得到坐標(biāo)系S的“鐘慢尺縮”。 觀測(cè)者A和B都認(rèn)為對(duì)方的鐘走慢了，尺子縮短了。這一結(jié)論顯然是矛盾的，因而是不能令人滿意的。為了進(jìn)一步揭露以上時(shí)空概念的矛盾，我們?cè)賮?lái)看一個(gè)例子（請(qǐng)看下圖）：   ABCDE為較粗的、裸露的理想銅導(dǎo)線，按圖中連接則回路中有電流I通過(guò)。現(xiàn)將上圖作些改動(dòng)：（1）          該理想實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)離一切力場(chǎng)的地方進(jìn)行；（2） &

12、#160;        電路靜止在慣性坐標(biāo)系S內(nèi)；（3）          將A點(diǎn)斷開(kāi)，然后在該處串接一個(gè)燈泡；（4）          將C、D斷開(kāi)，在S系內(nèi)測(cè)得C、D的距離為1米；（5）          有一條靜止在慣性坐標(biāo)系S內(nèi)的銅棒，在S內(nèi)測(cè)得其長(zhǎng)

13、度為L(zhǎng)=1.1米，兩個(gè)端點(diǎn)為C和D；（6）          在慣性坐標(biāo)系S觀測(cè)，水平放置的銅棒CD緊貼銅導(dǎo)線，由C左端向D飛行，運(yùn)動(dòng)速度為u=0.99c；S系的觀測(cè)者測(cè)得銅棒CD的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.155米1米，燈泡不亮。（7）          在慣性坐標(biāo)系S系的觀測(cè)者測(cè)得銅棒CD的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1.1米，測(cè)得CD的長(zhǎng)度L=0.14米，1.1米，燈泡亮。顯然，依據(jù)狹義相對(duì)論，在不同坐標(biāo)系觀測(cè)我們得到了互相矛盾的結(jié)果。但是

14、，這種矛盾是不允許的，是被禁止的，因?yàn)槭录慕Y(jié)果是唯一的燈泡要么發(fā)光，要么不發(fā)光，二者必居其一。一個(gè)正確的物理理論必須對(duì)此進(jìn)行選擇并進(jìn)行令人滿意的解釋。這充分暴露了狹義相對(duì)論時(shí)空觀念的深刻矛盾。在前面我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，人類關(guān)于“時(shí)間” 的概念是抽象、主觀和模糊的，關(guān)于“空間” 的概念則是形象、客觀、和準(zhǔn)確的。因而，我們有理由相信：銅棒CD的客觀長(zhǎng)度L0=1.1米，CD的客觀距離為L(zhǎng)CD =1米。事件的結(jié)果應(yīng)該是：燈泡能發(fā)光！三、對(duì)“時(shí)空”概念的重新審查也許，如果沒(méi)有邁克爾孫莫雷的光速實(shí)驗(yàn)，人們永遠(yuǎn)不會(huì)接受“相對(duì)時(shí)間”的觀念，但是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是無(wú)可挑剔的，“光速不變”（光速是一個(gè)恒量，與光源的運(yùn)動(dòng)、觀

15、測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)）是鐵的事實(shí)，因此，“相對(duì)時(shí)間”是不可避免的。在慣性坐標(biāo)系S觀測(cè)，光速是c，x=ct；在慣性坐標(biāo)系S觀測(cè)，光速也是c，x=ct。因?yàn)閤x， 所以，tt，即“時(shí)間膨脹”是客觀、真實(shí)、必然的?！肮馑俨蛔儭闭怯捎跁r(shí)間的這一神秘原因引起的。但是，時(shí)間是一維的，它具有絕對(duì)的不可逆性，時(shí)間順序的絕對(duì)因果律，在本質(zhì)上不同于量子力學(xué)中的因果律，更不同于錄象倒放的逆過(guò)程。用于描述微觀粒子行為的“幾率”概念，違反了宏觀物體行為的因果律，那是允許的，它違反“常識(shí)”但不違反邏輯。而錄象倒放使我們能夠觀看復(fù)制的歷史資料，但我們卻一點(diǎn)也不能干預(yù)、改變歷史事實(shí)。因而，錄象倒放這種“時(shí)間倒流”不具有真實(shí)的意義

16、。只要是一個(gè)心智健康的人，決不會(huì)相信“時(shí)間倒流”。如果對(duì)“時(shí)間倒流不可能”這一基本邏輯不具有堅(jiān)定的信念，我們就無(wú)法建立任何科學(xué)定律。企圖制造“時(shí)間機(jī)器”的人，我奉勸他們連想都不要想，因?yàn)檫@比企圖制造“永動(dòng)機(jī)”的人愚蠢萬(wàn)倍。時(shí)間是連續(xù)的，它無(wú)始無(wú)終；宇宙是固有的存在，沒(méi)有開(kāi)始，也沒(méi)有結(jié)束。就算“宇宙大爆炸”是真的，那么，大爆炸前也是宇宙存在的另一種形態(tài)。但是，“長(zhǎng)度收縮”這一空間性質(zhì)是主觀、虛假的，是由于人們?cè)跍y(cè)量過(guò)程中的不慎引起的假象，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理即可校正。慣性坐標(biāo)系S相對(duì)慣性坐標(biāo)系S的速度為u（向右）。在S系觀測(cè)直尺的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L0，當(dāng)u不同時(shí)，在坐標(biāo)系S中觀測(cè)到無(wú)窮多個(gè)直尺長(zhǎng)度L1，

17、L2，L3在這些所有的直尺長(zhǎng)度的數(shù)值中,只有L=L0是唯一正確的，其余的值都是錯(cuò)誤的，因而必須修正。錯(cuò)誤的原因是：當(dāng)我們位于一個(gè)相對(duì)直尺運(yùn)動(dòng)的參照系時(shí)，測(cè)量其長(zhǎng)度不能“同時(shí)”測(cè)量直尺的兩端。正確的測(cè)量方法是（分為兩步）：第一次測(cè)量：“同時(shí)”測(cè)量直尺的兩端；測(cè)得銅棒CD的長(zhǎng)度為              L1=L01-(u/c)21/2（7）第二次測(cè)量：“延時(shí)”測(cè)量直尺的右端?！把訒r(shí)”的時(shí)間為：T=t1-1-(u/c)21/2（8）校正長(zhǎng)度為L(zhǎng)=X2-X1由（1）、（

18、3）兩式得L0=X2-X1=L-uT1-(u/c)2-1/2校正長(zhǎng)度L= L01-1-(u/c)21/2（9）由（7）、（9）兩式得到經(jīng)過(guò)兩次測(cè)量后，得到校正后銅棒CD的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L1+L=L0既然我們通過(guò)“同時(shí)”測(cè)量銅棒兩端的坐標(biāo)，而得到銅棒長(zhǎng)度偏短的錯(cuò)誤結(jié)論，說(shuō)明我們?cè)跍y(cè)量D點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，已經(jīng)“提前”進(jìn)行了，這種“提前”是客觀真實(shí)的，而用“同時(shí)”的方法反而成了主觀、錯(cuò)誤的了。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的根本原因是人們?cè)诙x“時(shí)間”的概念時(shí)的主觀性、模糊性、抽象性所帶來(lái)的，是因?yàn)槿祟惸壳暗恼Z(yǔ)言缺陷造成的。這有點(diǎn)象目前我們用語(yǔ)言來(lái)描述微觀粒子的量子行為一樣，用的是主觀、模糊、抽象語(yǔ)言，甚至于已經(jīng)破壞了我們?cè)谌?/p>

19、常生活中所建立起來(lái)的因果律，但是，量子力學(xué)并不因此而失去它的價(jià)值，反而更加閃耀著人類智慧的光芒。在物理上，標(biāo)尺的長(zhǎng)度必須為大家公認(rèn)，從而能夠?yàn)檎麄€(gè)科學(xué)世界制定一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，根本無(wú)需也不可能對(duì)于實(shí)驗(yàn)中決定于不同操作所出現(xiàn)的不同“觀測(cè)效果”作出同一化認(rèn)定。“空間”從屬于獨(dú)立的抽象形式系統(tǒng)，它僅僅是表現(xiàn)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)舞臺(tái)，是完全抽象定義的一種獨(dú)立存在，它僅僅是對(duì)一切物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)“空間尺度”所必須的量度，它與真實(shí)存在著的物質(zhì)世界完全無(wú)關(guān)，也與物質(zhì)對(duì)象是否存在“質(zhì)量”這樣的邏輯前提無(wú)關(guān)?！翱臻g”的這種“共同量度基準(zhǔn)”的存在，是一切科學(xué)陳述的必需。“空間”純粹是用來(lái)表現(xiàn)物質(zhì)世界的一個(gè)表述工具，是一個(gè)為表

20、述物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所提供的、具有抽象意義的獨(dú)立舞臺(tái)。在“宇宙大爆炸”之前，宇宙當(dāng)然是有“空間”的，“空間”提供了“宇宙大爆炸”之后的一個(gè)背景舞臺(tái)，只不過(guò)，此時(shí)的“空間”無(wú)法用“尺”這一“物質(zhì)”去量度，也沒(méi)有具有智慧的“人”進(jìn)行操作罷了。因此，作為表觀物質(zhì)世界的自然科學(xué)中一個(gè)最簡(jiǎn)單和最原始的概念，根本無(wú)需對(duì)作為度量標(biāo)準(zhǔn)的“空間”進(jìn)行特別的討論。“時(shí)間”和“空間”作為形式系統(tǒng)中兩個(gè)必須的、最原始概念，比對(duì)于“質(zhì)量”的認(rèn)定更為基本，范圍也更為廣闊。由此可得到以下結(jié)論：在不同慣性坐標(biāo)系中觀測(cè)，物體的長(zhǎng)度不變，即空間具有絕對(duì)性。黎曼幾何所描述的彎曲空間并不是真實(shí)的空間，黎曼幾何只是描述物理現(xiàn)象的一種數(shù)學(xué)手

21、段，但絕不是唯一手段，甚至可以認(rèn)為它是一種錯(cuò)誤的數(shù)學(xué)手段，因?yàn)樗鼘⒖茖W(xué)引導(dǎo)到了一條錯(cuò)誤的道路。愛(ài)因斯坦將不同單位的物理量構(gòu)造一個(gè)抽象的幾何“時(shí)空”，造成了科學(xué)史上從未出現(xiàn)過(guò)的空前邏輯紊亂。光線真實(shí)存在的彎曲狀況，是由大質(zhì)量星體的萬(wàn)有引力（改造后）造成的，不可能決定于“廣義相對(duì)論”中那個(gè)未知量和方程數(shù)都不同一、處處需要補(bǔ)充新的人為假設(shè)、演繹邏輯充滿紊亂的“度量張量”場(chǎng)。因此，牛頓關(guān)于空間具有客觀絕對(duì)性的觀點(diǎn)是正確的：“絕對(duì)的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無(wú)關(guān)、永遠(yuǎn)是相同的和不動(dòng)的。相對(duì)空間是絕對(duì)空間的可動(dòng)部分或者“量度”。 “空間”不是物體，它只是物體表演（運(yùn)動(dòng)）的一個(gè)“舞臺(tái)”，這個(gè)“舞臺(tái)

22、”是人們根據(jù)物質(zhì)的存在和運(yùn)動(dòng)而抽象出來(lái)的概念，“空間”既看不見(jiàn)，也摸不著。只有物體才有“大小”、“平直”、“彎曲”之分，“空間”不是物體，故無(wú)“大小”、“平直”、“彎曲”之分?？臻g是絕對(duì)的、均勻、連續(xù)性的；宇宙空間并非“有限無(wú)邊”，而是“無(wú)邊無(wú)際”的。但是，牛頓關(guān)于時(shí)間具有絕對(duì)性的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的： “絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自身在流逝著，而且由于其本性而在均勻地、與任何其它外界事物無(wú)關(guān)的流逝著，相對(duì)的、表觀的和通常的時(shí)間是通過(guò)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行的量度，我們通常就用諸如小時(shí)、月、年等這種量度以代替真正的時(shí)間”。 時(shí)間是一維的，即用一個(gè)參數(shù)就能夠表明所有事件發(fā)生的先后順序，時(shí)間標(biāo)架方向的選擇是確定的，不帶

23、有觀察者的隨意性。為了給出在空間不同點(diǎn)的事件的先后順序和時(shí)間間隔，需選取時(shí)間標(biāo)架，即在已定空間標(biāo)架的固定點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)鐘，并使空間所有相對(duì)靜止點(diǎn)上的鐘與標(biāo)準(zhǔn)鐘同步。選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)鐘記錄同一事件的時(shí)刻可能不同，但是兩事件發(fā)生的先后順序和時(shí)間間隔不會(huì)因鐘的不同而改變。但是，當(dāng)我們考察空間非相對(duì)靜止點(diǎn)上的鐘的時(shí)候，兩事件發(fā)生的先后順序仍然不會(huì)因鐘的不同而改變，時(shí)間間隔卻是不同的了！四、絕對(duì)靜止參照系和慣性參照系狹義相對(duì)論認(rèn)為，所有物體的運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的，所有慣性坐標(biāo)系中都是平等的，絕對(duì)靜止參照系是不存在的。在所有慣性坐標(biāo)系中，一切物理定律相同，在反映物理規(guī)律的數(shù)學(xué)形式上保持不變。因而，你無(wú)法通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)證

24、明你所在的參照系與別的參照系有何區(qū)別。我認(rèn)為，物體的運(yùn)動(dòng)既有相對(duì)性，也有絕對(duì)性，所有慣性坐標(biāo)系中不是平等的，絕對(duì)靜止參照系是存在的，“相對(duì)性原理”不具有普遍性，可以通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)證明你所在的參照系與別的參照系有何區(qū)別。首先，運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性大家都清楚，不必多說(shuō)。關(guān)于運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性，我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：在地球上有一個(gè)正在旋轉(zhuǎn)的陀螺，最大半徑為5cm，相對(duì)太陽(yáng)的轉(zhuǎn)速為4圈/秒，陀螺作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為：v=r1.3（米/秒）。但是，如果以旋轉(zhuǎn)的陀螺為參照系，太陽(yáng)作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為：V=R=1.5x101183.80x1012（米/秒）這一速度遠(yuǎn)大于光速。顯然，我們不能把以上兩種相對(duì)運(yùn)動(dòng)看成是等價(jià)的。

25、其次，所有慣性坐標(biāo)系中都不是平等的。例如：在遠(yuǎn)離一切力場(chǎng)的地方，有兩個(gè)以相對(duì)速度u運(yùn)動(dòng)的慣性坐標(biāo)系S 和S，對(duì)于固連在其上的觀測(cè)者A和A而言，到底是誰(shuí)的“鐘”走時(shí)更快呢？雖然這是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，但我們必須回答以上問(wèn)題而不可借故回避，就象伽利略的斜面慣性實(shí)驗(yàn)和愛(ài)因斯坦的電梯實(shí)驗(yàn)一樣，不能因?yàn)樗麄兪抢硐雽?shí)驗(yàn)而否定其重大意義。要回答以上問(wèn)題就必需要確定“絕對(duì)靜止參照系”：在地上觀測(cè)，地球是一個(gè)精確度較高的“靜止參照系”；在太陽(yáng)系觀測(cè)，太陽(yáng)的中心是一個(gè)比地球精確度更高的“靜止參照系”；在銀河系觀測(cè)，銀河系質(zhì)心是一個(gè)比太陽(yáng)中心精確度更高的“靜止參照系”；總星系的質(zhì)心是一個(gè)比銀河系質(zhì)心精確度更高的“靜止參照

26、系”；隨著時(shí)間的推移,人類的智慧不斷提高,人們可以不斷地繼續(xù)尋找下去，得到越來(lái)越精確的“靜止參照系”。也許，宇宙大爆炸的起點(diǎn)才是真正意義上的“絕對(duì)靜止參照系” 這是宇宙間唯一優(yōu)越的慣性參照系。也許，憑著人類的智慧永遠(yuǎn)無(wú)法找到真正意義上的“絕對(duì)靜止參照系”，但是，我們確信人類可以不斷逼近“絕對(duì)靜止參照系”，就象“絕對(duì)零度”和“理想氣體”不可能達(dá)到一樣，但我們可以不斷逼近它。確定“絕對(duì)靜止參照系”的意義在于，它有利于我們對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確的描述。一旦確定了“絕對(duì)靜止參照系”，我們就可以定義慣性坐標(biāo)系了：凡是相對(duì)絕對(duì)靜止參照系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系，就是慣性坐標(biāo)系。在牛頓力學(xué)和相對(duì)論中，定義慣性坐

27、標(biāo)系時(shí)都存在循環(huán)邏輯的矛盾。有了近似的“絕對(duì)靜止參照系”，我們就可以比較慣性坐標(biāo)系S 和S的速度，比較兩者中哪一個(gè)相對(duì)“絕對(duì)靜止參照系”的速度教大，則這個(gè)坐標(biāo)系的“鐘”走時(shí)較快。例如，從宇宙中高速飛向地球的子，比靜止在地球上的子壽命更長(zhǎng)；相對(duì)地球被加速（作高速勻速圓周運(yùn)動(dòng)）的子比靜止在地球上的子壽命更長(zhǎng)。五、“相對(duì)性原理”不具有普適性大自然既具有簡(jiǎn)單、和諧、統(tǒng)一的一面，也具有復(fù)雜、混亂、形式多樣的一面。要求所有物理定律在一切坐標(biāo)系中具有相同的形式（協(xié)變性），是人們美好的愿望，這是人類的主觀要求，這種主觀愿望必須服從于大自然的客觀實(shí)際。因此，對(duì)于“相對(duì)性原理”不具有普適性的事實(shí)無(wú)須大驚小怪。我們

28、知道，在不同慣性坐標(biāo)系中觀測(cè)，天空中飛鳥(niǎo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)果是不一樣的，“飛鳥(niǎo)的運(yùn)動(dòng)軌跡”算不算是一種“物理規(guī)律”呢？在不同慣性坐標(biāo)系中觀測(cè)，物體的坐標(biāo)、長(zhǎng)度、速度不同，同一事件所經(jīng)歷的時(shí)間間隔不同。下面我們將看到，在不同慣性坐標(biāo)系中觀測(cè)，物體的質(zhì)量不同，物體所受的萬(wàn)有引力也不同。相比之下，一種真實(shí)的存在，比一種人們主觀上要求的“協(xié)變性”更為重要?？茖W(xué)的任務(wù)正是使得我們建立的理論與“真實(shí)的存在”之間取得盡量小的誤差?！白匀弧⒑?jiǎn)單、和諧、統(tǒng)一”的科學(xué)美絕非大自然的客觀真實(shí)，它屬于意識(shí)范疇。六、關(guān)于光速不變?cè)韽睦碚撋峡?，麥克斯韋電磁理論要求光速不變；從實(shí)踐上看，邁克爾-莫雷的光速實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光速不變。因

29、而，從表面上看，狹義相對(duì)論的時(shí)空觀就是“光速不變?cè)怼钡谋厝煌普摚鋵?shí)應(yīng)該倒過(guò)來(lái)說(shuō)：正是“時(shí)間膨脹”這一原因，導(dǎo)致“光速不變”這一結(jié)果。因?yàn)?，我們只有定義了“時(shí)空”概念，才能得到“速度”的概念。所以，只要我們承認(rèn)“時(shí)間膨脹”，對(duì)“光速不變”就不會(huì)感覺(jué)到奇怪。當(dāng)然，我們還可以從以下角度對(duì)“光速不變”進(jìn)行更深入的理解：（1）          靜止質(zhì)量為0的物體，其在真空中的速度必為c。c為物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的“極限”速度，它充當(dāng)了“無(wú)窮大”的角色，因此靜止質(zhì)量為0的光子，它從靜止加速到c是瞬間完成的（不需要時(shí)間）。當(dāng)

30、光子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到c后，就不能再加速了，因?yàn)樽饔昧Φ膫鞑ニ俣纫脖幌拗圃赾之內(nèi)，這樣就沒(méi)有一個(gè)力能夠從光子的背后作用于它。但是，力能夠從光子的前面和側(cè)面作用于它，故光子可以減速，也可以彎曲。（2）          在真空中速度為c的物體，其靜止質(zhì)量必為0。物體的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關(guān)系滿足下式：   m=m0/1-(u2/c)1/2如果物體靜止質(zhì)量不為0，當(dāng)它在真空中速度為c時(shí)，其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量無(wú)窮大，而這是不可能的，所以在真空中速度為c的物體，其靜止質(zhì)量必為0。（3）  

31、;        靜止質(zhì)量為0的物體，慣性為零，保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性為零；例如，光子靜止質(zhì)量為0，當(dāng)光源的運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí), 光子并不能保留原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)v。光子的運(yùn)動(dòng)與光源不運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況一模一樣。另一方面，從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看，運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性，即“觀察者靜止而光源的運(yùn)動(dòng)速度為v”，與“光源靜止而觀察者的運(yùn)動(dòng)速度為v”是等價(jià)的，因此，“光在真空中的速度恒為c,與光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，與觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)”。（4）          光是波，當(dāng)波源靠近

32、觀察者時(shí)，波長(zhǎng)變小，頻率變大，但波長(zhǎng)與頻率的乘積不變，等于c,即=c；當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，波長(zhǎng)變大，頻率變小，但波長(zhǎng)與頻率的乘積不變，等于c,即=c。如果有一天人類發(fā)現(xiàn)宇宙中存在運(yùn)動(dòng)速度大于c的粒子，我們可以肯定它不是從靜止加速而來(lái)的，而是它本來(lái)的運(yùn)動(dòng)速度就大于c，而且，它的運(yùn)動(dòng)速度永遠(yuǎn)無(wú)法降低到c。七、廣義相對(duì)論的缺陷1、廣義相對(duì)論“奇點(diǎn)”的存在這個(gè)方程是高度非線性的，一般不能?chē)?yán)格求解。只有在對(duì)時(shí)空度規(guī)附加一些對(duì)稱性或其他要求下，使方程大大簡(jiǎn)化，才有可能求出一些嚴(yán)格解。在引力場(chǎng)球?qū)ΨQ的假定下，可以得到方程的史瓦西解。顯然，度規(guī)在=2MG/2和0處奇異（趨于無(wú)窮大）。但是,=2MG/2處的奇異

33、是由于坐標(biāo)系帶來(lái)的,可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系變換來(lái)避免。0處的奇點(diǎn)是本質(zhì)的。在奇點(diǎn)上，時(shí)空曲率和物質(zhì)密度都趨于無(wú)窮大，時(shí)空流形達(dá)到盡頭。不僅在宇宙模型中起始的奇點(diǎn)是這樣，在星體中引力坍縮終止的奇點(diǎn)也是這樣。在奇點(diǎn)處，“一切科學(xué)預(yù)見(jiàn)都失去了效果”，沒(méi)有時(shí)間，也沒(méi)有空間。無(wú)窮大的出現(xiàn)顯然是廣義相對(duì)論的重大缺陷。另外，對(duì)于廣義相對(duì)論的數(shù)學(xué)形式復(fù)雜性，世界著名物理學(xué)家波恩說(shuō)：“它的形式復(fù)雜得可怕”。把時(shí)間和空間這兩個(gè)具有完全不同抽象內(nèi)涵和不同物理學(xué)量綱的概念同一化，帶給人們的困惑和不解是無(wú)法揮之而去的，晚年的愛(ài)因斯坦不時(shí)流露對(duì)他那只時(shí)時(shí)需要加以校對(duì)的鐘，和那把處處需要校正的尺不滿。2、廣義相對(duì)論與量子理論

34、不相容量子理論是非常完備的科學(xué)理論，而廣義相對(duì)論和量子理論彼此間并不相容。 1920年，韋爾提出了一個(gè)將電磁場(chǎng)和引力場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)的電磁場(chǎng)幾何化的理論，他的基本想法是：把電磁場(chǎng)與空間的局部度規(guī)不變性聯(lián)系起來(lái)。韋爾的理論不僅沒(méi)有得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，而且也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。之后，瑞尼契、惠勒、米斯納等人也作了很多將電磁場(chǎng)幾何化的嘗試，都沒(méi)有獲得成功。人們也曾試圖將引力場(chǎng)進(jìn)行量子化，并從中尋求引力場(chǎng)與電磁場(chǎng)的本質(zhì)聯(lián)系，企圖用量子論的方法實(shí)現(xiàn)引力場(chǎng)與電磁場(chǎng)的統(tǒng)一。電磁場(chǎng)的場(chǎng)量子是光子，類似地人們欲將量子化的引力場(chǎng)的場(chǎng)量子稱為引力子。但經(jīng)過(guò)幾十年的努力，引力場(chǎng)的量子化嘗試連連失敗。廣義相對(duì)論運(yùn)用數(shù)學(xué)工具“黎曼幾

35、何” 和“張量分析”得到“空間彎曲”的結(jié)論，但我認(rèn)為，“彎曲的空間”只是一種運(yùn)算符號(hào)，它沒(méi)有物理意義，更不能描述真實(shí)的空間。例如，在分析簡(jiǎn)諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的規(guī)律時(shí)，用復(fù)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的結(jié)果描述可以簡(jiǎn)諧量，但復(fù)數(shù)并不是簡(jiǎn)諧量，復(fù)數(shù)本身沒(méi)有物理意義。又如，在量子力學(xué)中用“波函數(shù)” 進(jìn)行運(yùn)算能得到可觀測(cè)量，但“波函數(shù)” 并不是可觀測(cè)量，它本身沒(méi)有物理意義。 八、對(duì)萬(wàn)有引力定律的改造顯然，牛頓萬(wàn)有引力定律是有缺陷的，我們認(rèn)為該定律是一個(gè)正確定律極好的近似。為了便于進(jìn)行類比，我們來(lái)看一個(gè)電磁學(xué)現(xiàn)象：在一個(gè)范圍內(nèi)，同時(shí)有一個(gè)恒定的電場(chǎng)和磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)，其中，電場(chǎng)由帶電量為-Q（場(chǎng)源）的均勻球體產(chǎn)生。距離

36、球心r處，有一靜止檢驗(yàn)點(diǎn)電荷，帶電量為+q（qQ），其對(duì)場(chǎng)源的影響可忽略不計(jì)。則點(diǎn)電荷不受磁場(chǎng)的作用， Fc=0；所受電場(chǎng)力（庫(kù)侖力）為有心力，大小為：Fe =Qq/4r2（10）如果點(diǎn)電荷以速度v運(yùn)動(dòng)，則所受電場(chǎng)力仍滿足（1）式，同時(shí)，它還要受到磁場(chǎng)力（洛侖滋力）的作用，大小為：Fc =Bqvsin（11）為B與v的夾角，洛侖滋力Fc不是有心力，其方向恒與速度v的方向垂直，由左手定則確定?？芍鍋鲎塘c對(duì)點(diǎn)電荷不做功。萬(wàn)有引力F1=（GMm/r2）與（1）式很相似，因此，我們假定，在萬(wàn)有引力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的物體，除受引力F1之外，同時(shí)受到另一個(gè)類似洛侖滋力力（暫稱為附加力）F2的作用，F(xiàn)2是速度v的函數(shù)，其方向恒與速度v的方向垂直，在v 與r構(gòu)成的平面（密切面）之內(nèi)，指向曲率中心一方，大小為：F2=（GMmv2/r2c2）由此得到萬(wàn)有引力的精確表達(dá)式為：F=（GMm/r2）1+（v2/c2）=（GMm/r2）+（GMmv2/r2c2）（1