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爱因斯坦相对论疑析(1)

(2007-05-14 22:10:07)
 

斩龙刀,闲赋屠蚯蚓;   任蹉跎,细剐“相对论

                                    何潭光续评

 

    前文以不容商榷的态度及连根拔起的办法彻底反击了名噪一世的相对论

    由于文中言词狂傲,语言近乎恶毒。不仅浩如汪洋的爱氏子弟及其追随者不可容忍,即便是“相对论的反对派也难以认同。在这里我除了说声抱歉之外,附带的解释是:面对一个凌驾科界百年的怪胎及其制造者,和风细雨有用吗?

    为了进一步讲清道理,我尽量避免“相对论那套繁琐,枯燥而又故弄玄虚的作法,以个人的体会深入细致,简单明了地解释这个涉及哲学,物理学和数学三大范畴的课题。应该申明一下:我非科班,请勿以科班之眼光待我。但能对事不对人,则某幸甚至哉!

   相对论首先涉及的是一个哲学命题——时空观。作为新派的创教人,爱因斯坦全面否定了时间,空间的独立性。认为时空无常(随时依观察的立场而改变——同一坐标和相对运动坐标)而又有常(按爱氏提出的劳伦兹变换式,在两个有相对运动的物体间以一方的时间,空间来修正另一方的时间,空间)。他挑战的一方的代表人物则是牛顿。有趣的是:这两个人无论是天赋、才华、在科界留下的贡献都是不能同一而论的。用蚂蚁和大象进行称量和比较也不为过。

    哲学问题,必须思辨处理。“绝对概念”指向及存在与否成为首当其冲的问题。

    欧几里德几何里的基本要素,点、直线、和平面,实际都属于绝对概念,要用准确的语言对一个仅仅学过代数的人讲清这个貌似简单的问题实际不可能。不信你就演练一下――如何在一连串打破砂锅问到底的盘问下,让人信服的知道什么是直线、什么是平面。应该提醒一下:请不要借用现实世界的任何一种现象,因为现实世界不存在绝对意义上的直线、平面。

    直线和平面的定义也许有很多种,我按自己的想法来定义一下:

直线:一条无限不封闭曲线上任意两点间的最短路径轨迹全部重合在这条曲线上,则该曲线为一直线。

平面:三条直线三点互交,其中一动直线在空间形成轨迹点的集合为一平面。

可以想见,空间能容纳无限多的直线和平面。而现实世界却什么也没有,那么这种绝对概念还有保留的意义吗?答案是肯定的。

直线、平面是欧几里德几何的基石,欧氏几何历经两千年风雨仍然不朽弥新,它的严谨,活泼,充满智睿之光,代代传承.

多数人不曾想见高精加工设备所需确定的平和直来自何方。(我有幸曾是一名钳工,虽然手上功夫不如流,但这并不妨碍我讲解原始及精益求精的平直是如何产生的)。不论是最初的人为平直,还是高精意义上的平直,都是出自人的手。

人类加工业所需的平直度来自三块手工研刮的平板——严格的说,它仅仅是相对意义上的平面尺规。

平板的研刮既讲究手上功夫(刀痕、刀纹、力度及准度),也讲究研磨(显示正确的高出点),还要考虑到金属体普遍存在的应力及重力、温度,甚至研刮本身影响的应力重新分布,所以做出一组好的平板实在可谓是“匠心独具”。而平板三块一组互研,则是为了防止阴、阳配对,形成假平面。

平板的研刮是一件非常艰辛的工作,随着工作进程,研磨显示的点数越来越多,任你刀法娴熟了得,一次研磨的点,一个人也许一天也刮不完,这种工作将持续十天,二十天甚至一两个月。研刮完的平板其刀纹漂亮、和谐、统一,其实是一件很能让人玩味观赏的工艺品。

由上可知,成功不易,这不是正题。我们需要引申这个过程的意义:

A:平板的正确研磨是为了找出那些远离几何学平面意义上的点。

B:研刮则是用数值渐近的方法剔除那些离理想平面较远的点。而这个“理想”或“几何”意义的平面便是理性思维结晶的绝对平面。

最后的结论是:绝对的平面仅仅存在人的理性思维中。它那极富哲理的光芒犹如灯塔,导引人们艰难求索,从而推动了人类物质财富的高速积累。

现在我们顺势来讨论绝对时空观。它的表述之完美与易于接受,首推牛顿。只因爱因斯坦一搅和,反到成了问题。仔细一想,什么是绝对时间呢?如何证明空间的独立性呢?人们再一次陷入类似直线、平面带来的困境。在此,某不自量力,欲以一孔之见释难, 尚请诸君斟酌。

首先谈谈时间的均匀性。人们最早是从天文变动感觉出来的。比如:地球的自转一圈为一天,人为的划分为二十四小时,并确立分、秒细分法;地球公转一周为一年。在一般情况下,人们看待天与天之间,年与年之间的时间段分别是等价的。于是时间天文得来、天文处理,观天测时变得极为重要。

然而长期的观察和细致的考证,时间的相对关系不守恒。比如远古的一年和现在的一年相去不只百日;深入的研究,地球自转一周长短也会有异。而其主要原因是地球和太阳的质量不会守恒,公转动量或角速度,地球的自转角速度也不会守恒。我们试想一下,小小月球的绕地运动会引发蔚为壮观的潮汐现象,而九大行星莫衷一是的运转为何不引起地球公转的微小变化?至于天外来客——流星雨,小行星撞击的影响则更为明显。不过好在日和年的相对关系变化比较好处理,本来非整数,多那么一点,少那么一点,对于记年并无伤大雅。但是地球自转的角动量变化却有些问题:因其一周的运转须二十四小时划分,是整数,所以日、时、分、秒的内含发生变化,按照这个意义上的划分,两个相差万年以上的,短跑成绩均为百米10秒的运动员,却不是等量其观的优秀运动员——因秒的绝对长度已经发生了变化。类似的,所有历史较长的有关速度一词,在特殊场合都必须进行相互差修正。

假如所有引发地球运动姿态改变的因素都不存在,或者钟摆的阻尼现象可以排除。大自然就会把绝对时间展现给人类——但这一切都是不可能。绝对时间神秘地支配着大千世界繁花似锦的运动或变化,却总不以真面目示人——在一个运动或变化过程中总要溶入一定的附加运动或变化。人类想要贴近绝对时间必须审慎对待那些主要运动或变化如影随行的伴生现象,而这份努力远比研刮平板艰难得多。

平板接近绝对平面的精度用每平方寸多少点来衡量,那么天文测时对应绝对时间的精度也会有一个概算法。限于知识面,我不能妄谈。还是仁者见仁,智者见智吧。

破解了绝对时间之后,绝对空间便不难理解了。大家都知道,世间万物均在动,相互在动,对应绝对空间在动——比如说地球绕日的公转线速度约29.5公里/秒。应该代表地球在绝对空间坐标上的变动线速度。很难想象有另外一种潜在的运动形式来全部或大部抵消这个线速度在绝对空间造成的实际位移——这是我们后面要谈到的迈克尔逊的著名实验的出发点。

绝对空间用它的独立、等同、恒定、均一包容了万千世界,如果它扭曲,不均一,那么天文测时会变得无章可循。所幸这种荒唐没有发生,黎曼、爱因斯坦大脑进水随它怎样扭曲,毕竟拗不过天。

作为一个执着和痴迷科学一生的爱因斯坦,绝不会为强出头,为沽名钓誉而有意给科界留下“相对论”这么一个空前绝后的大怪胎。说到底是好心办错事,乃至坏事。那么问题出在哪里呢?不妨听我开释一下。

“相对论”,因光而起。所以不知道人类对光的研究历程,而死抱着爱因斯坦的大腿,不仅盲从,更轻贱了自己。

在光的观察和研究中,对波的研究和光干涉现象的认定无疑是人类的两个重大里程碑。其意义远在爱因斯坦光电计算公式之上。由于光是一种波,人们刨根问底要找到波的产生机制。有人想到了“以太”,虽然出自猜想,但其合理性尤能让人敬仰,于是才引发了那位青史留名的迈克尔逊奋斗一生的追逐。其中最精彩的一篇当属他与莫雷二人双剑合璧的绝唱——迈克尔逊·莫雷光干涉实验(以后简称迈·莫实验)。

由于光是一种纯粹的波动现象(关于粒子说的杜撰性,乃至随意性后面会剖析),所以波的问题必须用波的讨论来解决。为了重正视听有必要对这个近乎古老的问题在前人的研究中再一次总结并确定波的行为准则。

首先要明确定义什么是波?

一、波是物体或物质在外来能量激发下产生的振动向周围传输可以感觉或检视的在传播路径上有运动规律的能量表现形式。(请注意“形式”一词的含义,明确排除了在空间有实际占位的客体的宏观运动)。其二是要明确波运动应该遵从的坐标原则,我们可以运用欧几里德几何思辨原理中的“穷举法”、“排除法”来作定性,定量分析。

二、波在一段路径上的传播只能遵从某一运动坐标或绝对空间坐标之一(比如:迈克尔逊·莫雷实验证实光在地球上传播只遵从地球运动坐标系。)

三、波的传播速度与波源对所遵从的坐标系运动状态无关,频率和波长则有相应变化。(这是因为波是一种能量表现形式,不是有形客体的宏观运动,所以它只遵从自己的发生行为运动。)频率变化我们以二维图解作一个说明:

 

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