物理科学探疑--网友天空--系统观点--杨世家--对两实验结果爱因斯坦解释的质疑
对两实验结果爱因斯坦解释的质疑
杨世家
甘肃省金昌市师范学校（737100）
Email: yashijia@163.com
[摘要] 运动磁体不能带动磁场。爱因斯坦对单极效应的解释回避和掩盖了磁体转动时它周围的磁力线是否随之转动的物理学实质问题；对环球航行原子钟实验结果的解释没有揭示原子钟变慢的物质作用机理。爱因斯坦的解释不符合他自己创立的相对论—不符合相对性理 ，相对论是自相矛盾的。推测一种新的解释，建议改造这种实验，预言得到新的结论。
[关键词] 磁体 旋转 不能 带动 磁场 电流 钟慢 相对论 矛盾
一 对单极感应现象解释的评论
| 如图1，A和D
是磁化可导圆柱形物体（永久磁体）的两个磁极，磁体绕对称轴AD以等角速度转动；AVB是静止在实验室中的导线，它的一端与磁体的一个磁极A滑动接触，另一端与磁体的赤道平面滑动接触（B点）。实验表明，在回路VBCA中有一稳定电流通过。 1 支持法拉第的观点 法拉第认为，磁体转动时它周围的磁力线并不随之运动，即磁力线静止在实验室内，这样回路AVBCA中的磁体部分BCA就是在磁场中运动的导体，它切割磁力线产生电动势造成回路AVBCA中的稳定电流。 显然，法拉第的观点和作者《运动磁体不能带动磁场》一文的理论和实验证明是一致的。 |
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2 反对韦伯（Weber ）的观点
韦伯的观点和法拉第的观点完全相反，他认为磁力线随转动的磁体一起运动，运动的磁力线切割静止在实验室中的导线AVB而产生了一个电动势，这个电动势使回路AVBCA中出现一稳定电流。
显然，韦伯的观点和作者《运动磁体不能带动磁场》一文的理论和实验证明是相违背的。
3 对爱因斯坦解释的批判
（1）爱因斯坦的解释
爱因斯坦在1905年的一篇论文中，曾用两个惯性系之间电磁场的变换关系解释了单极感应现象。
按照麦克斯韦—闵柯夫斯基电磁理论，电磁场的变换方程在一阶近似下是
其中，E′和B′是磁体静止的K′系中的场量（E′＝0）。当然，严格来说，方程（1）只适用于惯性系，但是在角速度不大的情况下，转动对电磁效应的影响可以忽略不计，方程（1）可近似的用于缓慢转动的情况。
根据（1），在实验室静止的K系下导体AVB中存在着电场
因此有电流 
（欧姆定律）产生，导线AVB两端的电动势则为
这个电动势造成回路AVBA中的稳恒电流（方程（2）中的 
是磁体的角速度）。
（2）对爱因斯坦解释的批判
① 对推导过程的批判
可以看出，爱因斯坦的解释仅是一个表面上的解释，这个解释回避和掩盖了磁体转动时它周围的磁力线是否随之转动的物理学实质问题，是纯数学的假设和推导，其过程没出说明对应的物质作用机理，没有揭示电流产生的真正根源。这是不能令人满意的。
其实，爱因斯坦的解释中，假定了E′和B′是磁体静止系K′下导体AVB中的场量（E′＝0）。E和B是在实验室静止的K系中导体AVB中的场量，V是K′系相对于K系的运动速度，即实验室K系中介质的运动速度
。
显然，在爱因斯坦的解释中，承认了介质在K′中静止，在K中转动；也就是等于承认了磁场、磁力线在K
′中静止，在K中转动。所以，爱因斯坦的解释等于承认了韦伯（Weber
)的观点，事实上不能回避和掩盖磁体转动时它周围的磁力线是否随之转动的物理学实质问题；既然承认韦伯（Weber
)的观点，再假定E′＝0就是不对的。
② 对推导结果的批判
按照爱因斯坦的推导结果；在K′系中看，导体AVB中E′＝0，
回路AVBCA中没有电流；如果在回路上接一个灯泡，则灯泡不发光。在K系中看，导体AVB中
回路AVBCA中有电流,,如果在回路上接一个灯泡，则灯泡发光。
在同一个实验中，静止在K′系中的观察者看不见灯泡发光，而静止在K系中的观察者又能看见灯泡发光，这与事实完全不符；可见，爱因斯坦的解释也不符合他自己创立的相对论—不符合相对性理 。可见，相对论自相矛盾。
二 对环球航行原子钟实验结果解释的质疑
环球航行原子钟实验结果在实验误差之内被认为与相对论时间膨胀效应的预言值相符（其实相差较大），但此效应只有在相对于地轴静止的惯性系中使用才能给出正确的预言，在其他参考系中又不能给出正确的预言。所以，相对论有矛盾。
1、狭义相对论的解释
如图2，按照狭义相对论的时间膨胀效应和广义相对论的“引力红移”效应所预言的总效应是
右边第一项是引力的贡献，它总是正的，即地面上的原子钟比空中的原子钟走得慢；第二项和第三项是运动学效应，其中第三项的正负与飞行速度的方向有关，对于向东飞行的原子钟这一项是负的，向西飞行时这一项是正的。
1971年Hafele和 Keating 完成了这种实验。在实验误差之内这些结果与方程（3）的预言相符（见表1）
2、对爱因斯坦解释的质疑
（1）爱因斯坦解释的逻辑错误
公式（3）中的第三项的正负特性与飞行速度的方向有关，对于向东飞行的原子钟这一项是负的，向西飞行的这一项是正的。运动钟的速度快慢并不是相对的，在惯性系中作圆周运动的钟变慢了，切向速度越大钟走得越慢。特别是当两只钟在同一圆周轨道内以大小相等的速度反向飞行时，虽然这两只钟之间存在相对运动，但这两只钟重新会合时它们的读数仍然是相同的。
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综上所述，在爱因斯坦解释中，要区分向东飞行和向西飞行—在相对于地轴静止的K系中看来，在飞机相对于地面向东飞行时，飞机上的钟总是比地面上的钟走得慢；在飞机相对于地面向西飞行时，飞机上的钟总是比地面上的钟走得快。既要区分相对于地轴静止的惯性系和相对于地轴运动的惯性系，这与相对性原理是矛盾的，这就充分暴露了相对论自身存在的矛盾。所以，环球航行原子钟实验结果不仅不是相对论成立的实验验证，恰恰相反，这项实验结果正好是相对论不成立的实验验证。 （2）爱因斯坦解释的本质缺陷
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（3）推测一种新的解释
爱因斯坦的解释没有说出原子钟变慢或变快的物质作用机理。在实验中，只是相对于地轴静止的惯性系飞行时，原子钟才变慢；根据本文中运动磁体不能带动磁场的论断可知：地球自转时，地球磁场不随之转动。因此，不难推测，环球航行原子钟在地轴静止K系中变慢，是地球磁场作用的结果—在磁场中运动的原子钟变慢了，这就是运动学效应；地球磁场随高度的变化就是“引力贡献”。
为了检验上述推测，笔者建议：在用于这种实验的原子钟旁外加适当强度的磁场，分别使外加磁场的方向与地球磁场方向相同或相反（相反时，可使外加磁场正好抵消地球磁场），再做实验，预计能有新的结果。当然，也可以在实验室中做类似的实验，就是让原子钟在磁场中运动，看它是否会变慢，还可以进一步研究原子钟的速率随外加磁场强度变化的关系。
另外，笔者建议：为了找到“钟慢”的真正原因，应作指向地磁南极和北极的环球航行原子钟实验。
参考文献：
1《狭义相对论实验基础》 张元仲 著 科学出版社 １９９４ 第６１－６５页；第９９－１０１页．
2《恢复“以太”假说，建立磁场模型》 杨世家 http://xdl2003.xiloo.com/
3《运动磁体不能带动磁场》 杨世家
Query Einstein’s Explanation of Two Experimental Results
Yang shi-jia
Jinchang Normal School in Gansu Province (737100 China)
Email yashijia@163.com
[Abstract] A moving magnet can’t drive the magnetic field .Einstein had explanted the
phenomenon of the single pole induction, which evades and covers up the physical essence
of the matter whether or not the magnetic force lines turn when the magnet turns; Einstein
had explanted the experimental result of a atom clock sailing round the earth, which can’t
reveal the mechanism of substance action that the atomic clocks become slow. Einstein’s
explanation is not in keeping with the theory of relativity that had been set up by
oneself －contradict the principle of relatively , the theory of relativity is self –contradictory
.Infer a new explanation; suggest reform the experiment; predicate to get a new conclusion
[Key words] magnet can’t drive magnetic field electric current atomic clock run slowly
the relativity contradictory
[作者简介]（1963年2月—）男，高级讲师。1980年以来一直研究相对论，发现相对论的实验基础及数理逻辑有问题。主要成果论文有：《迈克尔逊试验中公式
不成立》；《恢复“以太”假说，解释两类根源不同的波粒二象性》；《恢复“以太”假说，建立磁场模型》。
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