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爱因斯坦的质能方程是错的

(2019-10-03 20:06:32)
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光速不变原理

时间真相

光子静质量

质能方程

相对论

爱因斯坦的质能方程是错的

——论光速不变原理之原理并修正狭义相对论及论时间

谢文颂

摘要:  光速不变原理实为光速不变现象,光速只是看起来不变,光速同样遵循狭义相对性原理;狭义相对论是基于光速不变的内涵设定进行循环论证的结论,只是适用于光尺准下的应用型理论,超光速现象普遍存在;狭义相对论把镜像宇宙看作本相宇宙,错误地否定了绝对性的宇宙时间;人类定义的是计量时间,宇宙定义了自身的时间;光子的静止质量不为零,质能方程是错的。

关键词:  光速不变原理;狭义相对性原理;狭义相对论;时空相对性;时间;光子;质能方程

 

在科学史上,1905年被称为爱因斯坦奇迹年”,共发表了4篇学术论文,每一篇都提出了诺奖级别的理论,其中尤以其630发表的《论动体的电动力学》最为著名——后来它有了一个尽人皆知的名字,那就是狭义相对论。

114年过去了,爱因斯坦与狭义相对论、广义相对论早已彪炳史册,在此先对狭义相对论提出修正。

一、论光速不变原理之原理

狭义相对论基于狭义相对性原理和光速不变原理这两条基本假设推理而来,“射人先射马”,就从检索其根基开始。

1.狭义相对论“脚踩两只船”——爱因斯坦“兼收”前行

狭义相对性原理和光速不变原理是狭义相对论“脚踩”的“两只船”,掐指一算,“两只船”至今彼此冲撞了146年,且仍在冲突中。

为了便于理解,直接上思想实验:你在行驶速度为100/的高铁上去上厕所,以2/秒的速度与列车同向行走,此时地面上有个人测量你的速度,结果为102/秒。当然实测也是如此,这是牛顿力学里最基本的速度叠加原理,原创人是伽利略,他曾提出一个“伽利略变换”:在一个参考系中建立起来的物理定律,通过适当的坐标变换,可以适用于任何参考系。

牛顿驾着狭义相对性原理这只“船”,以经典力学强劲驱动,载着科学把世界送达“万物生明”之境。到了1873年,这风帆正劲的“巨轮”却前途不明了:《电磁论》横空出世,麦克斯韦方程竟然不需要参考系——电磁波速度或者说光速不需要参考系,即在任何惯性参考系下都不变。接着思想实验:车厢里车灯坏了,你上厕所时打开手电筒,而地面观测的手电筒光速还是光速,你和列车贡献的102/秒“不见”了。

伽利略发明、牛顿驾驶的狭义相对性原理与麦克斯韦捣鼓出的光速不变原理冲撞了、僵持着,而这哥仨被尊奉为物理学史上前五的选手,妥妥地神仙打架,至今没人劝得开。时年26岁的爱因斯坦是个往前看的“和事佬”——光速为啥不变呢?既然那么大牛都想不通,那么就别想了,当他们都对:爱因斯坦假设在不同的参考系下光速不变,把牛顿体系里除了万有引力定律的成果重新推理了一遍,于是,收获了满满的狭义相对论。

2.光速不变原理之原理——“看见”说了算

尽管爱因斯坦后来又搞出了广义相对论,但他至死也没能调和“两只船”的冲突。在此给神仙打架做个仲裁,用五个字揭示光速不变原理之原理——“看见”说了算。

光速不变原理之原理揭示出“眼见不为实”:我们看见的一切其实都是其影像,这影像与实体存在着“时差”。我们眼见的所谓现在,是光投递过来带着时差的过去,放眼望去,目之所及,远近高低的一切现在之观象,层层叠叠的其实是不同时刻的过去。这现在和过去间的时差,大体就是光投递影像的时间(与观察物之间的距离除以光速)和大脑运作“看见”的时间之和。

用设备观测物体与肉眼看见世界的原理是一样的,“端口”接收到被观测物体的光线成像。现在直接用物理现场展示说明光到底是如何对狭义相对性原理“叛逆”的——

观测者正前方有光源SS向右方照射:(1)光源静止时,光以自身速度直线射出,要把这影像投递给观测者,作为媒介“投递员”的光投递走过的路径是斜线,大家都是光,一样的速度,“投递员”只能把稍微滞后的“过去”捎回来,观察者观测到光速C;(2)光源向右水平运动时,我们不管“光速不变”还是“光速叠加”,单从距离上讲,光“投递员”要走过的斜线距离要么不变、要么更长,观察者同样观测到光速C;(3)光源向左水平运动时,如果确然是“光速不变”,观察者当然就还是观测到光速C。如果“光速叠加”,照道理此时光“投递员”有余力测量出光速了,但在实际情况中,光源作为非量子态的宏观物体,即便叠加对光速的影响也甚微,此其一;光波似水流,“抽刀断水水更流”,我们刚看到光的某刻过去,下一刻的光又叠加了过来,光与影、过去与现在叠加在一起,此其二(参见一颗电子蒸腾出一团电子云)。由是,在光影莫辨中,亚光速轻易就在观测者面前同样留下以光速C闪过的身影。

理解上面的场景需要抓住三个要点:(1)光是人类得以看见的影像“投递员”;(2)我们看到的“现在”都是带着时差的“过去”;(3)量子态的光与光影自我叠加,观测无从区分。在现实观测中,我们不自觉地设置了一个参考系,类似背景墙,同样,这个参考系是光投递过来的影像,可以把它理解为一堵“光景墙”,因此观测光犹如在白纸上写白字——白茫茫的一片。

现在可以了却物理学史上的这桩悬案了:由人类看见机制确定,光是裁判又充当运动员,光速不鸟狭义相对性原理。

3.光速不变原理之原理的应用——我对镜欣赏着两年前的自己

接着说回到现实的“时差”,当然,在现实生活中我们无法感知这个极其微末的时差,但一旦在高速度、大尺度的情况下,这个时差就会成为一种“壮大”的存在,此时牛顿运动定律假定的绝对时空的错漏就被放大了出来:相对空间位置决定了相互观测的时间成本,运动改变着相对空间位置,进而改变着相互观测的时间成本,空间、时间就这样与物体的运动状态关联了起来。

上一个大尺度的思想实验:在一个真空系统中,我坐在一面镜子前“孤芳自赏”,此时面对面近乎零距离,相对于光速的成像,我实时欣赏着自己的各种搔首弄姿;这面镜子后面平直距离一光年处也摆着一面镜子,突然我面前的镜子碎了一地,我惊呆了,这一呆就是两年,我忽然发现,我看见了两年前搔首弄姿的我,然后是一直发了两年呆的我;“感受停在我发端的指尖,如何瞬间、冻结时间……”我不由唱起《光年之外》……

我坐在电脑前敲打着上面的文字,眼前的电脑和文字,是它们被光以光速投递给我的影像,我很懊恼,我没能够看到它们的“现在”;我望向窗外的星空,星光闪烁,我感谢它们的陪伴,但我很懊恼,有多少星星早已陨灭……

二、光亮的相对论被光亮瞎了

“皮之不存,毛将焉附”?在着手修正狭义相对论时,我首先研究相对论“脚踩”的“两只船”,论证光速不受参考系影响是由人类以光为媒介的观测机制所决定的。要天崩地裂的问题来了:既然光速看起来不受参考系影响,那实质上它到底受不受参考系影响呢?而如果光速实质上受参考系影响,那狭义相对论成了个什么东西呢?

1.光速只是看起来不变——光速不变原理“翻船”了

在写作《人类基本认知原理之大统一理论》的过程中,爱因斯坦先生成了我的精神导师,使得我敢于求索人类与宇宙的终极问题。虽然我在网络上公开挑战先生的有关学术观点,但在我心里,先生是我惟一的、最尊敬的人。然而在考量狭义相对论时,我对先生深感失望,狭义相对性原理与光速不变原理冲突了,在没有解决冲突的情况下,如何能够以之为基础做推论呢?这绝非科学的态度,显然也不是科学应该采取的方法。

闲话少叙,直接上思想实验:有平行横置的三条轨道,分别放置了XYZ三台激光炮和ABC三个打不烂的标靶,三个标靶在纵向同一个位置上,激光炮X以速度V冲向标靶A,激光炮Y静止不动,激光炮Z以速度V远离标靶C,在经过Y炮位时,三台激光炮同时开射,然后以相同的时间间隔“点射”(消除光的自我叠加效应……旁边监控过程的观察者测量发现,三炮射击的光速一样;只负责监测标靶的观察者根据标靶上的感应计时器发现,三炮击中目标有先后、有疏密——矛盾出来了!

有人会问,你如何能够确证不是同时击中目标?我们接着看:实验持续进行,三炮与各自标靶的距离差异越来越大……如果你还要坚称光速不变,你还要坚信直接观测,那么我可以告诉你,如果光速不变原理是正确的,那就证明在光面前距离不是个事儿,无论远近同时抵达——光要变成“曹操”了,这叫作为长度单位的光年脸往哪儿搁?

一起默哀吧……

作者注:爱因斯坦19059月发表在德国《物理学年鉴》上的那篇著名的相对论论文《论动体的电动力学》中提到:“光在空虚空间里总是以一确定的速度V传播着,这速度同发射体的运动状态无关。”“任何光线在‘静止的’坐标系中都是以确定的速度V运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”

按照爱因斯坦的说法,也即“光速不变原理”,三台激光炮是一模一样的等效,但如此一来光源移动的距离被抹杀了——按照“光速不变原理”,光源V+光速C=光速C,光源移动速度被强制归零,因此光源移动距离被强制归零——而光的传播是无法逾越距离的。基于前文的论证,“光速不变原理”实为“光速不变现象”,而多普勒效应所谓的红移蓝移也正注明了一直以来物理学界的确把“看到”的光的影像当作了光的本相。)

2.听循环论证奏响的凯歌——光速不变原理和狭义相对论一唱一和

平复一下心情,我们接着追述上述实验。按照光速不变原理,可以得出无论远进光同时抵达的结论,这太过荒谬,连小孩子都不会信,但把这个结论换一个说法,一百多年来却被许多人深信不疑:物体达到光速时,时间就停止了。

监测标靶的观察者在此把这个错误的论断纠正过来:在光速与光面前,时间并未停止。那超光速会发生吗?标靶监测者回答“会”。超光速后发生了啥?标靶监测者回答,速度更快率先击中标靶并更多次数地击中标靶;但撤掉标靶后看不出来了。

满世界里、满宇宙里充斥着超光速的景象,但让我们得以看见的光也蒙蔽着我们的眼睛,光速内外我们“视而不见”……眼睛依赖光,所以光轻易骗过眼睛,而且如果只用看见来检测,永远不会发现被光骗了,被光骗着——一切现在,只不过是光丈量给我们看的现在,爱因斯坦看走眼,狭义相对论遭亮瞎,堕入光迷信、光崇拜的彀中,进而把人类的认知紧紧束缚在光速之内。

换一下心情吧,前面提到曹操,让我想起了多年前写的一个涉及曹植的小文以不讲理的《七步诗》浅议写作”——

千百年来,文学作品中比窦娥还冤的其实是豆萁。“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣。本是同根生,相煎何太急?”曹植的《七步诗》脍炙人口,成为“兄弟劝和”的典范之作,文人骚客止于“七步”,怯于模仿,更遑论超越。但《七步诗》其实是经不起推敲的,甚至可谓不讲理——豆萁化为灰烬,烧的劈啪作响,连“泣”的机会都没有,过程与结局都比豆来的惨烈,却成了煎熬兄弟、遭人唾骂的凶手?

显然,萁煎豆的“主观故意”根本就不存在,真凶是那只煮豆、燃萁的“手”。而以曹植之才,他绝对明白这一逻辑缺陷。汉董卓《上何进书》中载有“臣闻扬汤止沸,莫若去薪”,这是抽薪止沸、釜底抽薪的出处——了然煮汤之“抽”,必然明白煮豆之“塞”,曹植是清清楚楚地看到了那只“手”。那他何故张冠李戴,且自信满满地以此蒙蔽天下人来化解一场杀身之祸?

这就要说到写作的根本要义——入情、入理。曹植设置了“煮豆燃豆萁”这一场景,用“泣”“同根生”“煎”迅速引发了曹丕的心理上贴近,情绪上共鸣,遮蔽了其理性的思考。其情境场的强大,甚至让我们横跨千余年的无数读者主动放弃了“推敲”的机会。写作上入情、入理对应的就是设置情境场、布置逻辑圈,言情也好,说理也罢,情理兼顾亦可,能牵着读者的鼻子引人入彀,即为上品佳作。

言归正传,再看狭义相对论,以光速不变原理作为基础,可不证明出光速最快、不可超越吗?狭义相对论的一通论证,证明出了光速不变原理蕴含的结论,我不想再多说,这一场循环论证还在高唱凯歌……

3.狭义相对论看起来正确——都是眼见为实惹的祸

行文至此,也许还有“爱粉”不甘心,狭义相对论那可是久经检验的高精度正确。其实有了这许多絮叨,这不应该再成为问题:狭义相对论以光为尺准,无疑符合以光为媒介的直接观测,让它“看起来”正确——狭义相对论是看起来正确的理论。

科学工作者们在爱因斯坦设置的逻辑圈里,重复实验去反复观测,而光是看起来不变的——慢了、快了看不出来,所以观测光、寻找超光速不能盯着看。请闭上眼睛用脑子,上述“电磁炮实验”的策略可供参考。

基础不牢,地动山摇。狭义相对论被视作基础理论,许多年来已经开枝散叶了,导流出不少奇葩论断,如果物理学是个男人,一定难以忍受这被扯的蛋痛——必须尽快对狭义相对论进行重新定位,将之确定为以光速为尺准的应用型理论。

三、论镜像时间和本相时间

杨振宁先生无疑是“爱粉”,他在文章、演讲中都曾提到:“……洛伦兹有数学,但没有物理学;庞加莱有哲学,但也没有物理学。正是26岁的爱因斯坦敢于质疑人类关于时间的原始观念,坚持同时性是相对的,才能从而打开了通向微观世界的新物理之门……”

但同时性真的只能是相对的吗?宇宙真的没有绝对时间吗?

1.站在宇宙外一目了然——狭义相对论在镜像宇宙前自以为是

尽管没有物理学,也没有数学,但40岁的谢文颂敢于质疑爱因斯坦提出、已经确立为主流的“同时性的相对性”“四维时空”等宇宙观。洞悉了光速不变原理之原理,掂量狭义相对论的斤两还是可以信手拈来的:(1)狭义相对性原理归根结底说的是参考系的事儿,参考系归根结底讲空间的相对性、状态的相对性,光特立独行搞特殊化,成了绝对性,于是爱因斯坦重新推理牛顿的系列成果,得出了时空的相对性以及光速作为极限从而形成的系列结论,从本质上讲这是循环论证。(2)狭义相对论修补了牛顿理论看得出来的破绽,但留下了看不出来的毛病,慢了快了的光给观测者展示着不变的速度,这看不破的障眼法把光速不变的假象打造成了科学原理——在人类当前的应用中,这被光“瞒报”的快与慢与光速对比微乎其微,且看起来准确无比,因为此时观测的影像与本尊的空间位移(时间上讲是时差)微乎其微。但在面对广袤的宇宙时,狭义相对论直面的其实是一个光尺准下的镜像宇宙,影影绰绰的,发生交叠很正常,其理论推导也证明了这一点(宇宙的确够看的,换一个看点,就多一个看起来不一样的宇宙)。

以光速为尺准的狭义相对论刻画的都是镜像效应,狭义相对论锁定了光的绝对性,这导致人类离宇宙的真相越来越远。我们从矫正狭义相对论的时空观开始——

放松一下,“感受停在我发端的指尖,如何瞬间、冻结时间……”我又哼起了《光年之外》,从口袋里掏出一个宇宙控制器,看着窗外的第一缕阳光和远处的太阳,我摁下了暂停键,把这一刻标注为了“现在”,我逆光来到了太阳,我发现我摁暂停键那一刻看到的太阳不过是太阳的影像,“现在”的太阳已经运行了8分多钟远远的离开了……克服了人类观测机制和光速的局限性,我穿越纷繁的光影一点一点地检视,慢慢描绘出了一张宇宙时刻图。站在图前,我感慨万千:人不能两次踏进同一条河流,宇宙间的一切都是独一无二的,宇宙间一切的每一分每一秒都是独一无二的;而人类研究所画的参考系太渺小了,被光亮瞎了眼还不自知,雄心勃勃地企图摸出全象……我摁暂停键那一刻是我选择的,但不是我能够定义的,那一刻、每一刻,也即时间、真正的时间,以整个宇宙作为参考系的时间,只能由宇宙自身来定义——人类可以定义计量时间,但无法定义宇宙时间,时间在哪里?我们能做的只能是去发现它!(注:此思想实验根据《人类基本认知原理之大统一理论》中无限域球外辨析法创生

2.感受宇宙的脉搏——揭开时间的秘密

时间去哪儿了?时间住哪儿?我们知道时间的根源在哪儿——奇点大爆炸从一开始就确定了这个时间标准,分离出形成宇宙物质的最小单位“元振子”,整体膨胀、同频爆发,宇宙带着最原始的心跳——以“元振子”这一特有频率搏动起来,计时启动了。

接下来,经过原始的“底层坍缩”,后来被科学家们发现的一些基本粒子形成了。

“元振子”作为构成宇宙物质的最小单位、最基础单元,具有最小的能级,根据量子跃迁的特性,它既无法吸收也无法外泄能量——这是宇宙本体中感觉最灵敏(测得准才怪了)且性质最稳定的结构,再加上绝对零度无法达到,除非受到外来环境因素的影响,否则整个宇宙物质都将揣着同样的“时间因子”,永不停歇地同步共振。这就是宇宙亘古不变的脉搏,无所不在、无时不在,所以,与我们同在的是那个最纯粹、最深邃的振动——时间;所以,最基础的存在不增不减,物质不灭。(想到了关汉卿和那蒸不烂、煮不熟、捶不匾、炒不爆、响珰珰一粒铜豌豆——“元振子”岂不是无法生长成为广袤的宇宙?其实把“元振子”理解为“元振子滴”“元振子答”即可,类似于“阴、阳”“0、1”。时间嘀嗒:从这个角度看,这宇宙的确是一个数的世界

纵观整个过程,正是奇点那个饱含着无限可能性的量子世界演化为我们所处的这个独一无二的宇宙。今天的宇宙不是由你我的意识决定而来的,也不是由恐龙的意识决定而来的,它是奇点爆炸后、在时间机制的作用下无以计数的“波函数同步坍缩”而来——宇宙在杂念纷呈、一念前行中走来,这样的坍缩不可逆,因而时间无法倒流,时空无法穿越,现实世界不可逆。在这个过程中,地球家园诞生了恐龙、诞生了人类,然后我们的意识与行为也参与到宇宙的运行之中。

本节内容摘编自《人类基本认知原理之大统一理论》

3.勘破宇宙的本相——山还是山,水还是水

在不明白光速不变的真实原因之下,爱因斯坦匆匆推导出狭义相对论,将光与光速推高到至高位置,论定光子的静止质量为零。波粒二象性充分说明,一切宇宙物质都是由振动的粒子构成的(质能一体),我把“元振子”命名为“时间因子”。从根本上来看,质量描述的是“时间因子”的数量,质能描述的是“时间因子”的状态,质量是能量的形态,能量也是质量的形态,光子由时间因子构成,光子一定具有静止质量。

在写这篇文章的时候,我的心情很是沉重:爱因斯坦先生在基础不牢的前提下推导出狭义相对论,这已经够玄乎了;尔后,光子静止质量为零的论断就更神奇了或者说太荒唐了,它说明在这个宇宙里充满了某种实实在在的结构,而那些结构却又是虚无的——是乎故伎重演?——光速不变需要凭空消失距离,光子静止质量为零需要凭空消失结构。在假设存在冲突的前提下搞出了一套理论,而这理论又能推导出更加匪夷所思(不可能)的结论:如果狭义相对论对了,更大的科学谜题就是,如何理解、构建静止质量为零的结构。一百多年来,科学家们还大力地标榜着这是数学推导出来的结果——幸亏我数学知识匮乏,只有一个好态度,从搞清楚理论的基础做起,并且踏踏实实地始终不忘物理现场。

狭义相对论依靠不靠谱的光,直面看花眼的宇宙,光欺骗了爱因斯坦先生,现在上思想实验,终结光的传说——

桌子上放了一个罐子,然后从罐口向罐子里放满鹅卵石;接着从罐子口倒入碎石,不断摇匀直到加满;随后又从罐子口倒入沙子,不断摇匀直到加满;最后加满水。

细细体会一下吧!越是精细,同样的结构里可以容纳越多的质量或能量:(1)光作为接近时间因子的结构,一“出生”就能量饱满,在真空中撒开蹄子就是光速;(2)做亚光速或光速运动的前提是物质变得足够精细,结构靠近或达到光子的体量;(3)亚光速或光速运动的物质处于量子态;(4)从量子态到宏观形态不可逆;综合(1)(2)(3)(4)出结论:开发亚光速或光速载具行不通。

闲话少叙,文归正传,现在明确真正的时空观:时间即物质,物质自带统一的时间刻度,时间与质量、能量为一体,而时间到哪儿,配套空间自然到位,因而时间与空间在一起。如果还没弄明白,那就忽略论述的过程直接看结论吧:宇宙的真相就是时间拓展三维的空间形成四维时空!

为了告慰一周的辛苦,用下面的对比来标榜一下自己——

牛顿“看山是山,看水是水”,达到力境,窥见机械宇宙;爱因斯坦“看山不是山,看水不是水”,求取光境,神驰镜像宇宙;谢文颂“山还是山,水还是水”,领悟时境,意合本相宇宙。

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