狭义相对论的错误根源及替代理论

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狭义相对论的错误根源及替代理论

肖军

【摘要】本文着重指出伽利略变换式是两惯性系间的坐标变换式，而洛仑兹变换式是电磁波相位不变变换式，两种变换式关于空间坐标定义不同。爱因斯坦混淆两种坐标导致狭义相对论存在许多逻辑错误和数学错误。

关键词狭义相对论坐标变换式电磁波相位不变变换式

在相对论产生之前，以绝对空间和绝对时间为基础的牛顿力学理论不但能够解释大量的力学现象，也能够经受住许多实践的检验。但是，到了19世纪末，人们在研究动体电磁规律，特别是研究动光源辐射的光波在空间中传播规律时，发现无论是在理论上，还是在实验上，都遇到了极大的困难。为了解决这些困难，1905年爱因斯坦提出了两个基本假设，并据此导出洛仑兹变换式及许多能被实验证实的结论。从两个基本假设提出至今，对其是非真伪一直争论不休，尤其是近年来，中外许多有识之士纷纷指出其理论在关于洛仑兹变换式的导出和应用等方面存在有明显的逻辑错误。但由于在真空情形它满足波动方程协变性，又能导出运动时钟延缓公式及质速关系式等重要推论。因而人们不太相信其理论中存在的错误是真实的，并对其错误采取视而不见、闭口不谈的回避做法。但是，有些问题不可回避，我们知道，对于电磁波，无论是在自由空间中，还是在介质空间中，由麦克斯韦电磁理论导出的波动方程的形式都是相同的。可是，在狭义相对论中仅能证明真空情形波动方程对洛仑兹变换具有协变性，这意味着狭义相对论理论与麦克斯韦电磁理论不是完全相容。对此问题在狭义相对论中是以理论仅适用于真空情形为借囗，拒绝讨论非真空情形波动方程的协变，这是不能令人接受的。另外，关于波动方程对伽利略坐标变换问题，在狭义相对论中所做的讨论也是错误的，因为它混淆了点的定位向量坐标和两点间向量坐标的区别。依据向量代数理论，坐标是分为与坐标系选择有关的点定位向量坐标和与坐标选择无关的两点间向量坐标。如点的定位向量坐标是指坐标系原点定位向量差的坐标，即的坐标与坐标系原点的位置无关。由于伽利略坐标变换式是点定位向量坐标变换式，它是同一时刻点分别到动、静两不同坐标系原点定位向量坐标间的变换式。而波动方程中的坐标是指同一时刻场点和源点的定位向量差，它与坐标系原点的选择无关。所以，波动方程对伽利略变换不是协变结果应是预料之中的事情。洛仑兹变换式中的坐标是用光波波长做为长度单位量取的两点间向量坐标，由于光源静止和运动时辐射光波的波长不同，因而，两种情形辐射同波数的两向量长度不可能恒等；其间必存在一个变换关系式。可以证明，这种变换式正是洛仑兹变换式。在相对论中由于混淆两点间向量坐标和点定位向量坐标，进而把伽利略变换式误看做是洛仑兹变换式在低速情形时的特例。从下面关于洛仑兹变换式导出过程不难了解到，洛仑兹变换式和伽利略变换式是性质不同的两种变换式。