物理科学探疑--网友天空--系统观点--王建华--第四章、对“光速不变原理”的质疑

第四章、对“光速不变原理”的质疑。

王建华

第一节、光速不变原理与速率的定义相矛盾。

1、运动的真空惯性系有无数个。

    根据速率概念的定义，每一个物体运动速率的大小都是根据某一个参考系确定出来的。既然光子在宇宙真空中的速率等于C，那么光在宇宙真空中的速率C，就应该是根据宇宙真空参考系确定出来的。
假设在S系（宇宙真空系）中存在着一个静止不动的三维真空体A，此时光子在A真空体中的速率C_S等于宇宙真空中的极限光速C，即C_S＝C。

    由于任何一个惯性系的四维时空坐标都具有唯一性，因此R系（地球系）三维空间相对于S静止系三维空间来讲，在某一时刻只能拥有一个速率。而不能同时拥有多个速率。

    宇宙真空只有一个，但运动的真空惯性系可以有无数个。例如，在地球上把一个密闭的空间抽成真空，那么该密闭空间就是一个相对于宇宙真空运动的真空惯性系。

2、在无数个真空惯性系中，光速C为什么是相等的。

    假设在R系（地球坐标系）中也存在着一个相同的，静止不动的三维真空体B。由于R系在S系中以速率U沿着正X轴线的方向运动，因此R系中静止的B真空体在S系中，也是以速率U，沿着S系正X轴线的方向运动。
假设光子在B真空体中的速率为C_R ，当R系在S系中的速率U＝0时。由于B真空体相对于A真空体是静止不动的，因此光子在A、B两个真空体中的速率是相等的，即C_S＝C_R＝C。

    然而，当R运动系在S静止系中的速率U≠0时，B真空体相对于A真空体的速率为U。我们假设R系在S系中的速率U等于光速C，即U＝C。

    光速不变原理认为：在任何惯性系中，真空中的光速C都相同。与光源和观测者的运动状态无关。由此我们可以对光速不变原理提出如下的质疑。

    根据光速不变原理，光子P在A、B两个真空体中的速率都等于光速C。然而，由于A、B两个真空体是完全相同的，而B真空体此时相对于A真空体是以光速C运动的，由此相对论就必须分析说明，为什么光子在B真空体中的速率此时仍然等于光速C？

    此外，如果A真空体中的O_S点是S系的原点，而B真空体中的O_R点是R系的原点，假设自T_S＝T_R＝0的时刻起，原点O_S、O_R、光子P这三者重合，那么当光子P沿着X轴运动了一秒钟时间后。

    对于光子P所在位置来讲。自A真空体中观测，光子P和原点O_R两者此时到原点O_S的距离都等于30万公里。自B真空体中观测，根据光速不变原理，由于光子P在B真空体中的速率等于光速C，因此光子P到原点O_R的距离等于30万公里。

    然而，由于原点O_R到原点O_S的距离等于30万公里，因此自A真空体中观测，光子P到原点O_S的距离不仅等于30万公里，而且还等于60万公里了。真不知相对论如何解释这个矛盾的问题。由此可以确定：光速不变原理是一个错误的原理。

第二节、光速不变原理把客观事实及运动规律给颠倒黑白了。

    光速不变原理对于R系运动速率U的态度只能有两种。

    其一是，否认R系（地球系）速率U对S系和R系中的光速有影响。

    其二是，否认R系运动速率U对R系中的光速有影响，承认对S系中的光速有影响。

1、否认R系（地球系）速率U对S系和R系中的光速有影响。

    当光速不变原理否认速率U对S系和R系中的光速有影响时，如果用 “光速不变原理”来解释迈克尔逊——莫雷实验，那么光子在R系（地球系）中往、返所需要的时间T_R为。

而光子在S系（宇宙真空系）中上、下运动所需要的时间。

ΔT_S＝2T_S＝2d∕C

于是光子在R系与S系中运动的时间之差ΔT为。

ΔT＝ΔT_R―ΔT_S＝2d∕C―2d∕C＝0

由此我们下面向相对论提出三个质疑。

首先，相对论的时间坐标的变换式为：

上式中的β是坐标变换系数。既然被观测的事件是光子的运动，那么上式中的速率V＝C（光速）。

假设时间ΔT_R的变换系数为β，于是时间之差ΔT＝βΔT_R―ΔT_S。根据光速不变原理，由于时间ΔT_S＝ΔT_R＝2d∕C，因此ΔT＝βΔT_R―ΔT_S式中的时间变换系数β应该等于1，即β＝1。然而，把速率V＝C关系式，代入到变换系数,后，那么变换系数β的数值则等于无穷大。此时需要相对论回答的问题是：变换系数β是等于1呢，还是等于无穷大呢？

其次，把速率V＝C关系式，代入到上式后得下面的关系式：

此时需要相对论回答的问题是：光子的运动时间ΔT_R ，此时应该是ΔT_R＝2d∕C呢，还是ΔT_R＝0呢？

其三，相对论的距离变换式为

光子在S系和R系中往返的运动距离都等于2d即ΔX _S＝ΔX _R＝2d 。把该关系式代入上式后得下面的关系式：

此时需要相对论回答的问题是：光子在S系和R系中往返的运动距离ΔX_R是等于2d呢，还是等于0呢？

通过以上的分析推证可知，如果否认R系（地球系）速率U对S系和R系中的光速有影响，那么相对论在变换系数β、运动时间ΔT_R、运动距离ΔX_R这三者上，就会产生无法解决的矛盾。

2、否认速率U对R系中的光速有影响，但是承认对S系中的光速有影响。

根据光速不变原理，自R系观测，光子在S系中往、返运动的距离之和ΔX_RS为：

由于光速不变原理此时承认速率U对S系中的光子的运动距离有影响，因此光子在S系（宇宙真空系）中上、下运动的距离之和ΔX_S为：

运动距离ΔX_RS与ΔX_S之差ΔX 为：

上式运动距离ΔX_RS与ΔX_S之差ΔX ≠0。然而迈克尔逊—莫雷实验结果证明：光子的运动距离之差ΔX ＝0。这一事实此时对于光速不变原理而言，运动距离ΔX_RS与ΔX_S之间，也同样存在着一个使ΔX＝0的变换系数。

同前面第三章第二节中的分析推证一样。假设运动距离ΔX_RS的变换系数为β_RL， 而运动距离ΔX_S的变换系数为β_SL 。根据迈克尔逊—莫雷实验结果，我们可以得到使距离之差ΔX ＝0的关系式。

由上式可得到下面两个关系式。

                （4―1）

对于上式中的系数大小是否正确先不谈。单从数学上讲，上式变换系数β_RL与β_SL互为倒数关系即β_RLβ_SL＝1。而不是相等关系即β_RL≠β_SL。

由于相对论认为变换系数β_RL＝β_SL，而根据光速不变原理推证出的上式结果却是β_RL≠β_SL，由此可以确定：光速不变原理与β_RL＝β_SL关系式两者本身就是互相矛盾的。

3、根据光速不变原理推证出的变换式是错误的。

把（4―1）式与（3―6）式进行对比后可以发现：根据经典物理学推证出的S系变换系数,而根据光速不变原理推证出的S系变换系数,两者互为倒数关系。那么究竟谁正确呢？。
根据(4―1)式，相对论的变换式按照正确的逻辑因果关系应该表示为：

  由于,因此T_R＜T_S。此时，如果把R系中的运动时间T_R变换成S系中的运动时间T_S ，那么由于时间T_R的数值变大，因此从S系角度讲，R系中的运动时间T_R就会出现“时快效应”。然而，迈克尔逊——莫雷实验结果事实上出现的是“时慢效应”。从这一点讲，根据光速不变原理推证出的（4―1）变换系数是错误的。

    此外，为了使理论计算能与迈克尔逊——莫雷实验结果相符合，相对论利用相对性原理（即K＝K′关系式），把符合逻辑因果关系的上式，表示成了下式。

上式虽然与（3-8）式相同，但是从相对论分析推证变换式的初始阶段看，速率V应该是R系在S系中的速率U，不是被观测事件质点P在S系中的速率V_S 。相对论把速率V看成是质点P在S系中的速率V_S，这在理论上显然是错误的。

由以上的分析可以确定：根据光速不变原理推证出的变换系数和变换式都是错误的。

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