物理科学探疑-网友天空-系统观点-尹保华-时刻（间）相对论

时刻（间）相对论

尹保华

提要：从时空及时空度量的客观性、绝对性出发，通过具体的空间、时间测量理想实验，导出测量时刻、时间与客观时刻、时间的差异（这种差异的根源在于光速传播的有限性），从而说明测量时刻、时间对于客观物理量及不同参照点的相对性，给出了客观匀速直线运动的相对速度表达式。

关键词：时空绝对性 客观时刻 测量时刻 相对速度

Abstract: Based on the objectivity of space, time and their measuring, the author gives a ideal experiment of space and time measuring, educe the difference between true time and metrical time (this difference results from the finity of light speed), thus proves the relativity between metrical time and true time and the relativity between given reference points, gives the express formulas of relative velocity.

Key words: the objectivity of space and time, true time, metrical time, relative velocity

一、时间、空间及其度量

1．时空观与时空尺度的绝对性

    现实空间、时间是互相独立并不同于物质形式的客观存在。空间均匀、连续、各向同性；时间均匀、连续、单向流逝。

    用以度量空间的尺度和度量时间的时钟（如某种机械构造运行或某种原子行为的周期）具有时空不变性，亦即尺度和时钟具有时空普遍性或称时空绝对性。

    现实空间本身并不具有平直或弯曲等几何性质。

　　2．物质运动的描述

    广义运动指物质本身性质及其之间相对位置的任何改变。

    狭义运动指物质之间相对空间位置的改变，这也是运动学所研究的运动。下文中，无特别指出，均指狭义运动。

    我们无法描述质点在空间中的运动或相对于空间的运动（空间是无法直接作为参照物的），只能描述一物相对于另一物的运动，为此我们引入下述概念：

    参照物：被选取作为描述其它物体相对运动的任一物体。

    运动速度：沿用经典的速度概念，即在给定相对矢径位置平均速度的极限（包括数值、方向）。

　　3．物质运动事件的分类

    物质的广义运动称为事件。我们定义：

    颜色事件：除了物体相对于参照物的空间位置变化以外的所有性质变化。如由白变黑、由红变紫等，描述这类事件的参照物是物质本身或另一对比物。

    位移事件：物体相对于参照物的任何空间位置变化（包括转动）。狭义运动即位移事件。

　　4．位移事件空间的测量

    我们通过理想实验使其具有严格的意义。

    如图（一）所示，AO为双刻度测距尺，测距尺分别以A、O为起点标示刻度。不难证明，

    　　推论：物体间距离及其测量是绝对的，与所处时空及选取的参照物无关。

    ５．位移事件时间的测量

　　由于光速的有限性，我们观察到事件的时刻总是滞后于事件本身发生的时刻，为定量确定该滞后的时间及概念的明确，特定义：

　　（１）客观时刻（间）：用与事件进展时刻具有绝对同时性的理想时钟（始终与运动物体零距离，或信号传播速率无限大，其物理意义是时间延滞为零，以后文中统称为理想时钟）所测定的事件起始时刻称为事件持续的客观时间。

　　（２）测量时刻（间）：实验观察（利用光信号传递，即看到光信号到达）所测定的事件起始称为测量时刻，称为事件持续的测量时间。　

    下面分析位移事件时刻、时间的测量实验。

    如图（二）所示，O参照点为距离尺度CD 段的中点，以O点为刻度起点在OA、OD标有距离尺度，A为CD延长线上相对O静止的一点。在客观时刻从C、D沿CD直线同时放出相对于O参照点速度大小相等、方向相离的两个粒子。设在客观时刻两粒子均运行了距离 ，且由距离尺度及理想时钟可测出两粒子均相对于O参照点作匀速直线运动，速度（客观速度或绝对速度）,两粒子分别由C、D出发运行距离 的事件分别称作事件1、事件2。现在我们分别以O、A为参照点来分析时间测量。

　　A．以O为参照点

（１）理想时钟测量

　　对事件1、事件2均有：

B．以A为参照点

（１）理想时钟测量

　　对事件1、事件2均有：

对事件2有：

讨论：

（1）比较理想时钟测量，任以O、A为参照点，对事件1、事件2恒有起终时刻相同、持续时间相同。即使A相对于O有任意运动，结论仍成立。这就是牛顿的不同参照物的绝对同时性观点，它以无限大的思维速度代替了实际观测信号的有限速度。

（2）比较测量时钟测量与理想时钟测量的结果，测量时钟测量的时刻总是较理想时钟测量的时刻滞后了光子传递到测量点的时间；测量时钟测量的时间较理想时钟测量的时间的差异，与事件运动方向及对于测量时钟的相对位置有关。

    即使对于相对静止的不同参照点，测量的事件起、终时刻和事件持续时间也是不相同的，测量的事件持续时间可能长于或短于客观的事件持续时间。这是与任何其它相对论不相同的，也是任何相对论学者未曾发现的。

④、⑤两式是时刻（间）相对论的基础和灵魂，是各种唯心主义物理学的终结者。该两式及其对比和物理意义发现于2004年4月15日，命名之为4-4-15公式；即使按光速与光源的运动无关，在式中去掉速度，仍有此物理意义。

(3) 理论上，总可以(通过同一事件不同参照点测量的起终时刻，解出客观起终时刻把测量时刻还原变换为客观时刻。

（4）比较④、⑤两式，设事件运动相对于A参照点的测量速度为

①在事件运动指向A参照点时，

，符合常规速度合成结果。

②在事件运动背离A参照点时，

在事件通过A 点时测量速度不连续。

③可根据⑥、⑦式及下面⑧、⑨式等由测量速度推算客观速度。

（5）根据（4），考虑A不在CD直线上，推论：粒子相对于A参照点运动的测量速度为

①同一运动物体，对同一参照点，由于矢径 的大小、方向不同，有不同的值。

②同一运动物体的给定位置，对不在同处的两个相对静止的参照点，也由于矢径

④测量相对速度不再是常量。
⑤测量相对加速度并不意味一定与力学量相联系。

（6）根据（5），并考虑A相对于O的客观速度为 ，推论：粒子相对于A参照点运动的测量速度为

６．重申：测量时刻滞后于客观时刻及测量时间与客观时间的差异，根源在于光速的有限性，使得我们观察到事件的时刻总是滞后于事件本身发生的时刻。这是时刻（间）相对论成立的唯一前提。对同一位移事件，在不同位置观察到不同的持续时间，既不是由于时间或时钟的属性，也不是由于空间的属性，仅仅是测量相对位置不同的结果。这是认识对客观实在的反映的相对性。通常认为，眼睛看到（光子到达眼中）与事物发生是同时的或等间隔的，实际上并非如此。

7．测量光速实验分析

谈论光速，首先必须弄清光速的具体意义。

不管从光的粒子性或是波动性（实际上，光是粒子。光波与媒质中传播的机械波不同，即使观察者与光源或并不存在的媒质有相对运动，其观察频率也是恒定的，参见作者《光子论》）分析，光速都是具体相对于某参照物的而非抽象的、神秘的（如狭义相对论中）。

绝对的光速无非存在于两种可能的情形：（1）相对于光源（2）相对于辐射点的“绝对空间”。
如图（三）、（四）所示，图中O表示光源的位置，O1、O2、O3表示时刻t1、t2、t3时光源在绝对空间的位置，圆周分别表示时刻t1、t2、t3时所放光子（波）的目前位置，A为观察点 。

图（三）光源基点：光速关于光源各向相等

图（四）所示相对于辐射点“绝对空间”的光速不变缺乏物质基础。迈克尔逊－莫雷实验证明相对地球运动的“以太”媒介不存在，实验的结果存在几种可能的合理解释（如反射速度等于入射速度，其依据是能量守恒，解释简单、圆满），狭义相对论的解释是最荒诞的解释；如果存在相对地球静止的“以太”媒介，则相对地球匀速运动或加速运动的光源，其辐射光子对光源的速度就存在各向差异或加速度。因而，绝对的光速只能是光子相对于光源的速度。

    如果光源相对于参照点有运动，光子相对于参照点的速度必须计入光源速度（电磁波的多普勒效应、斐索实验、穆斯堡效应证明了这点）。否则，就必须证明光在与地球相对静止的“以太”类的空间（在这种神奇空间中，光在其中的运动速度恒为c得以成立，而与光源对以太的相对运动无关）中传播。

    实验测定的光速c等于光子的客观速度，它是光子相对于光源的速度。

    下面我们来分析测量光速的实验。

图（五）

二、牛顿力学的局限性及其发展

    前面的分析证明，除了因忽略光速的有限性导致绝对同时性外，牛顿力学时空观是完全符合客观的。

牛顿力学的局限性在于：

1．未区别客观时刻与测量时刻，因而也未区别客观时间与测量时间。

2．如果通过测量实验来测定速度，除了运动物体本身，牛顿力学中的惯性系实际是不存在的（惯性系要求信号传递速度无限大）。一物体的位移，即使对两个相对静止的参照点也有不同的测量运动速度。

3．用测量速度来描述运动时，伽利略变换及牛顿第二定律不成立。如果用客观速度（直接用客观速度、把测量速度还原为客观速度、通过思维等形式）来描述运动，伽利略变换成立，相应地牛顿力学定律仍精确成立。

4．在严格的物理意义上，动量等物理量中及相关的力学定律中，速度应是相对于给定参照物的客观速度。

5．根据时刻（间）相对论，古典力学定律经修改形式后可以用于解决微观高速粒子和宇宙学问题，并在许多问题上给出与以前不同的解释和结论（参见作者《质量—光子物理学》）。

三、唯心主义物理学的终结

1．狭义相对论的相对性原理（即一切彼此相对作匀速直线运动的惯性参照系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的）不成立。运动学相对性原理不成立，位移、运动速度对彼此相对作匀速直线运动的不同参照系是截然不同的。

2．洛仑兹变换在物理学上不成立（其荒谬性已被广泛批驳，此处略）。
3．广义相对论赋予空间几何意义并由引力决定不符合客观实际。
4．量子力学、宇宙学的结论要重新认识。
5．客体的对称性、作用相互性并不一定导致描述的对称性、相互性。想用对称性原理的数学形式来反映客观世界及相应物理量的多样性只能是主观的一相情愿，它是认识论上的一个误区。

作者声明：未经作者许可，不得使用、转载！

尹保华
（email: yybbhh1963@sohu.com 手机：13598522711 13839076167）

版权所有，保留一切权力，未经授权使用将追究法律责任 版权说明  © Copyright  Authors
物理科学探疑

返回首页