物理科学探疑--网友天空--系统观点--王建华--第一章、时空坐标变换关系中的基本概念
第一章、时空坐标变换关系中的基本概念。
王建华
第一节、S静止系和R运动系的定义。
1、时间、绝对时间。
简单地讲，时间就是有起点和终点的周期性运动过程。自然界里有许多周期性运动过程，其中一些被人们当作计时的标准。例如，地球自转一圈为一天；地球绕太阳转公转一圈为一年；还有钟锤的摆动、分子的振动等等也都可以作为计时的标准。
计时的标准有精度高、低之分。1967年之前，地球自转被认为是最好的计时标准。1967年以后，采用更稳定的“钟”作为标准，即以铯原子133Cs的基态超精细结构间的微波辐射周期T作为时间单位，T与1秒之间的关系是：
1秒=9,192,631,770 T
本文所使用的时间概念属于牛顿的“绝对时间”概念。
2、空间、绝对空间。
在一个箱子中可以放入一定数量的物体，这是箱子所具有的一种立体几何性质，这种立体几何的性质被称为“箱子的容积”。
在立体几何学中，容积的大小可以用三维空间坐标系（X、Y、Z）来表示。箱子容积的大小与箱子里所存放的物体属性，以及是否放入物体是没有关系的。我们设想存放箱子的容积无限地扩大，这样就得到了一个与任何物质无关的、绝对的三维空间。它就是牛顿的绝对空间。也是本文所使用的空间概念。
本文假定，所有惯性系的单位长度的计量标准都是相等的。
3、惯性系在宇宙真空中的速率有大有小。
假设地球、火车、质点P这三者，在宇宙真空系中沿着同一方向做匀速运动。自宇宙系观测，地球的宇宙速率U1＜火车的宇宙速率U2＜质点P的宇宙速率U3。
我们虽然不能定量的确定出地球、火车、质点P这三者在宇宙真空系中的速率，但可以定性的确定出地球、火车、质点P这三者在宇宙真空系中的速率谁大谁小。
例如，在地球运动方向上，当火车和飞机的运动方向相同时，火车的宇宙速率U2＜飞机的宇宙速率U3，即U2＜U3。
4、S静止系和R运动系的定义。
当S系与R系两者坐标轴的方向完全相同时。假设S系与R系两者在宇宙真空中都是惯性系，其中S系与R系两者宇宙速率的方向相同，而S系的宇宙速率US小于R系的宇宙速率UR，即US＜UR。
假设自S系中观测， R系以速率U沿着正X S轴线的方向运动。S惯性系与R惯性系两者之间的运动虽然是相对运动，但由于S系的宇宙速率US，小于R系的宇宙速率UR（即US＜UR），因此本文把宇宙速率较小的S惯性系，定义为“S静止系”（以下简称为S系），把宇宙速率较大的R惯性系定义为“R运动系” （以下简称为R系）。
一般地讲，“静止系”和“运动系”的区别仅仅局限于两个不同的惯性系之间。这种区别只具有相对性，不具有绝对性。虽然S惯性系与R惯性系相比较是“静止系”，但是当S惯性系与其它惯性系相比较时，它就可能是“运动系”了。同理，当R惯性系与其它惯性系相比较时，R惯性系也可能是“静止系”了。
由于光子在宇宙真空中的速率最大，因此光子坐标系相对于所有的惯性系来讲，都是“运动系”。此外，由于宇宙坐标系在宇宙真空中的速率等于零，因此宇宙真空系相对于所有的惯性系来讲都是“静止系”。
我们利用惯性系在宇宙真空中速率的大小做标准，把坐标轴方向完全相同的两个惯性参考系，明确地区分为“静止系”和“运动系”，可以容易地分析说明坐标变换式中的一些理论问题。
第二节、时空坐标变换过程中涉及到的理论问题。
1、时空坐标变换涉及到的理论要素。
分析推证时空坐标变换式的过程，涉及到理论要素如下：
要素一：两个坐标轴方向完全相同的惯性系。
要素二：一个宇宙速率较小的“S静止系”。
要素三：：一个宇宙速率较大的“R运动系”，以及它在S静止系中运动的速率U。
要素四：被观测的事件（光子或质点P的运动），以及该事件在S静止系中的速率VS，或在R运动系中的速率VR。
要素五：被观测事件在S静止系中的时空坐标（XS、YS、ZS、TS），以及在R运动系中的时空坐标（XR、YR、ZR、TR）。
例如，对于宇宙真空和地球两个惯性系来讲，当我们在地球上观测光子（或其它质点）的运动时，那么可以确定：宇宙真空是S静止系，地球是R运动系，而光子的运动是被观测的事件。
同理，当地球宇宙速率U1＜火车宇宙速率U2时，如果我们在火车坐标系上观测光子的运动时，那么可以确定：地面坐标系是S静止系，火车坐标系是R运动系，而光子的运动则是被观测的事件。
2、在不同的变换条件下，速率U与速率VS是变量。
对于不同的惯性系来讲，由于R系在S系中的速率U会发生变化，因此R系的速率U在坐标变换式中是一个变量。
同理，对于不同的观测事件来讲，由于被观测事件（光子或质点P的运动），在S系中的速率VS，或在R系中的速率VR，也会发生变化，因此被观测事件的速率VS（或VR），在坐标变换式中也是一个变量。
由于坐标变换式的分析推证过程，涉及U和VS（或VR）两个速率变量，因此坐标变换式中包含着速率U和VS（或VR）两个运动变量。
我们自S系和R系中，观测同一个事件时，可以得到两组不同的时空坐标。而坐标变换式的本质是：能把这两组不同的时空坐标进行等效的变换。即利用坐标变换式可以把S系的时空坐标（XS、YS、ZS、TS），等效的变换成R系的时空坐标（XR、YR、ZR、TR）。
第三节、自S系和R系观测，被观测事件质点P具有四种不同含义的速率。
对于分析推证坐标变换式的过程来讲，被观测事件质点P在S系中的坐标XS，具有两种性质不同的含义。
其一、坐标XS是指质点P到S系原点OS的几何空间长度，此时坐标XS不属于质点P运动变量的范围。
其二、如果被观测事件质点P在S系中具有速率VS，那么坐标XS是指质点P在S系中的运动距离即XS＝VS TS，此时坐标XS属于质点P运动变量的范围。
1、自S静止系观测，被观测事件质点P在S静止系中的速率VS。
自S系观测，被观测事件质点P在S系中的运动距离为XS，运动时间为TS。于是自S系观测，被质点P在S系中的速率VS为：
VS＝dXS∕dTS （1―1）
当被观测事件质点P为光子时，那么速率VS等于自S系观测，光子在S系中的惯性速率CS＝dXS∕dTS。
2、自S静止系观测，质点P在R运动系中的速率VSR 。
自S系观测, 被观测事件质点P在R系中的运动距离为XSR，运动时间为TSR 。于是自S系观测，质点P在R系中的速率VSR为：
VSR＝dXSR∕dTSR （1―2）
当被观测事件质点P为光子时，那么速率VS等于自S系观测，光子在R系中的速率CSR＝dXSR∕dTSR。
3、自R运动系观测，得到的质点P在R系中的速率VR 。
自R系观测，被观测事件质点P在R系中的运动距离为XR ，运动时间为TR 。于是自R系观测，质点P在R系中的速率VR为：
VR＝dXR∕dTR （1―3）
当被观测事件质点P为光子时，那么速率VR等于自R系观测，光子在R系中的速率CR＝dXR∕dTR。
4、自R运动系观测，得到的质点P在S静止系中的速率VRS。
自R系观测，被观测事件质点P在S系中的运动距离为XRS ，运动时间为TRS。于是自R系观测，质点P在S系中的速率VRS为：
VRS＝dXRS∕dTRS （1―4）
当被观测事件质点P为光子时，那么速率VRS等于自R系观测，光子在S系中的速率CRS＝dXRS∕dTRS。
在科学技术高度发达的今天，人们在分析推证坐标变换式的过程中，仍然没有在理论上搞清楚上面四种含义的速率。以至于相对论错误的原因至今还没有被发现。
5、相对论变换式中存在着一个重大的理论缺陷。
当我们利用坐标变换式分析解决实际问题时，需要搞清楚的问题如下。
问题一，谁是S静止系，谁是R运动系。自S系观测，R系的运动速率U是多大。
问题二，谁是被观测的事件？是光子，还是其它运动的粒子？
问题三，被观测事件质点P已知的时空坐标，是相对那一个惯性系成立的。即是S系的时空坐标（XS、YS、ZS、TS）。还是R系的时空坐标（XR、YR、ZR、TR）。
问题四，被观测事件质点P的速率是S系中的速率VS，还是R系中的速率VR 。
例如：当我们在地面上观测宇宙空间高能粒子的运动时，如果我们把地面看成是S静止系，那么我们所观测的事件就是宇宙中的高能粒子。而宇宙高能粒子在地面坐标系中的运动坐标，就是S静止系的时空坐标（X S、YS、ZS、TS）。
然而，如果我们在相对于地面以速率U做惯性运动的宇宙飞船上，观测宇宙空间的高能粒子时，那么自宇宙飞船上观测到的高能粒子运动坐标，就是R运动系的时空坐标（XR、YR、Z R、TR）。
对于上述宇宙高能粒子的运动来讲，式中的（XS、TS）是地面坐标系（静止系）中的时空坐标，而（X R、TR）是宇宙飞船坐标系（运动系）中的坐标。式中的速率VS则应该是宇宙高能粒子在地面坐标系中运动的速率。（注意：速率VS不是宇宙飞船坐标系的速率U）。
众所周知，相对论的坐标变换式如下：
相对论认为：上式中的XS是物体在S系中的运动长度，式中的XR是物体在R系中的运动长度。而V则是物体在S系中的速率。并由此确定：高速运动的物体会出现“尺缩时慢“效应。
相对论在此犯了两个严重的错误。首先，由于在坐标变换式的分析推证过程中，根本就没有涉及到物体本身的几何长度，而物体的运动长度XS和XR两者是指物体的运动距离，不是指物体自身的几何长度，因此相对论把“尺缩时慢“效应看成物体自身几何长度的变化是错误的。
其次，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VS 。事实上，质点P在S系中的速率VS应该被包括在坐标XS中，即XS＝VSTS。而相对论把速率V看成是质点P在S系中的速率VS ，这显然是错误的。
由于相对论变换式中仅包含着被观测事件的速率V，不包含R运动系在S静止系中的速率U，因此我们利用相对论变换式，就无法把宇宙空间高能粒子的S系（地面坐标系）时空坐标（XS、YS、ZS、TS），等效地转换成R系（宇宙飞船坐标系）的时空坐标（XR、YR、Z R、TR）。
根据上面的分析讨论可以确定：在相对论变换式中存在着一个重大的理论缺陷。
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