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王亚平
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新书《解析相对论》前言

(2008-11-24 16:20:28)
标签:

相对论

洛仑兹变换

尺缩

钟慢

杂谈

分类: 解析相对论

“世上所有的问题都有解决之道,这个解决之道就是抓住问题的关键。有些事看起来之所以很难,是因为我们被问题的表面现象所迷惑了,没有抓住问题的关键所在。”

                                                  哲人

 

    

大家都知道相对论是现代物理学两大支柱之一,是当代物理学中最高的理论。相对论一面连结着我们日常能见到的一切相对的现象,从万物万态到物体运动,哪个现象不是相对的呢?相对论的另一边还连结着一个耀眼的名字爱因斯坦,一个伟大的天才,一个在科学中有着著多重大发现的科学家,一个诺贝尔物理学奖和物理学中最高荣誉奖 ─ 普朗克奖章的获得者。相对论还有“光线弯曲”、“水星进动”、“引力红移”三大验证,还有“π介质衰变实验”、“加速器中质子质量增加”、“原子裂变质量亏损” 等其它的间接的证明。尽管相对论本身的两个假设长期没有被证实,相对论也没被最终定论,但是,大多数人还是深信相对论是正确的。

然而,当我进入了相对论的世界,对相对论的概念、原理、假设有了进一步了解之后,困惑和疑问油然而生。可是爱因斯坦天才论和相对论不可战胜论又出来打劫我的理智,于是我想:肯定是因为相对论的高难,非我们凡人所能理解。正如书中所述要“倒转大脑”才能学习和理解相对论,于是我又重新回到学习相对论的道路上。仔细研究相对运动问题、绝对与相对的关系问题、洛仑兹变换问题、麦克斯韦电磁理论与经典力学的冲突问题、长度收缩与空间收缩问题、空间平坦与弯曲的问题、相对论的验证问題、物理和数学的关系问题、哲学问题等等,随着研究的深入,发现的问题越来越多,也越来越复杂。我也曾在两个假设之间久久地彷徨,我也曾在数学的推导之中转来转去找不到东西,但是只要仔细思考,逻辑推理,自然规律和心智必然要求你离开相对论,而相对论已经炼得百年之功,我也只能感觉到存在着错误,可是却又说不清,指不明。

对于相对论的问题很多人都看到了,包括科学家们。我想科学家是以严谨的科学态度来看待相对论的,在抓不到相对论错误的真凭实据的时候是不会轻易出手的,由于他们的身份和地位所在,必然“轻易不出手、出手必得胜。” 所以听不到科学家们公开的反面争论。这样的结果就给公众造成一个印象,凡是科学家都支持和承认相对论!然而一个正确的理论怎么会矛盾百出呢?很多普通人都能看出点问題,有洞察力的科学家却看不出来,这怎么可能呢?

在真理的面前,我们每一个人永远是学生,在科学探索的道路上我们每一个人都应该是高举科学精神旗帜向前冲锋的战士。我钦佩那些站在科学前沿的科学家和学者们,他们能不计个人之得失,唯真理之追求,对相对论提出理性质疑和批判。也钦佩那些被相对论者贬为“民科”的广大非相对论专业的人员,对于相对论这种看似天经地义实则囿于认识局限的猜想,能独立思考,勇力探索和坚决反击。爱因斯坦也说过:“我们比较欣赏健全而独立的思想,博学则次之。”只有更多的能独立思考的人,才能打破人们对于相对论的千篇一律、千人一面、人云亦云的僵化局面。

相对论在现实的生产和科学实践中不可应用,也决定了很少有人真正的专业研究相对论,虽然人们一边认为它是认识世界的基础,是现代物理学的重要基石,可是实际情况却是在科学研究的领域里,相对论早已被边缘化了。我们不得不问,在科学的领域中相对论重要吗?世界上有多少专门研究相对论理论的机构?有多少从事研究的人员?对于两个假设的最新研究成果是什么?哪个国家投入了多少研究经费用于相对论理论的研究?相反我们却看到某某国已经投入或正在投入多少资金,搞什么引力波探测,多少年来也毫无结果。这如同不去研究鬼究竟存在或不存在,就派人四处抓鬼一样,用这种不科学的方法来搞科学,简直是对科学的一种嘲讽。

今年春天我陪老师去亚布力滑雪场看山景,有幸碰见一位张姓老人,他年近古稀个子不高,两眼却是炯炯有神,他健步如飞每天爬山几十公里,是方圆数百里无山不登的名人。我问他:“张老,您没有GPS、地图,怎么能在百里丛山峻岭之中不迷失方向呢?”张老告诉我说:“进山先上山,走路走山脊。山沟里林密不易行走,山脊之上树稀还便于观察山势,时间久了,每一道山脊也就熟了,自然也就记住了。”

张老的话让我寻思良久,问题复杂,方法简单。在森林中走失往往是由于进入森林之前就不清楚山势走向,进入林中一开始就走错了方向,又没有正确的方法。错误的开始往往发生在过程的初期,走错了第一个路口,往往是劈荆斩棘开僻了另一条歧途。相对论的建立何不正是如此,解决相对论问题亦如此。所以我放弃了对相对论原来的思路,重新开始梳理相对论的问題。

世上所有的问题都有解决之道,相对论也不例外。从表面现象上看,相对论是崭新的时空理论,是通过光速不变原理和相对性原理两条公理进行逻辑演绎而成的。然而仔细研究就会发现,相对论只不过是描述机械运动中两个物体之间的相对运动的现象而已。洛仑兹收缩和洛仑兹变换根本不需要光速不变原理和相对性原理两个假设,相对论中的“钟慢、尺缩”的得出,如果没有“时钟是时间”这个假定条件,“钟慢”也不会引起“尺缩”。可见相对论是建立在“长度收缩”和“时钟是时间”这两个臆想基础之上的大厦。尽管这个大厦用的是顶级的材料装饰着,两个假设、洛仑兹变换、高等数学推导、黎蔓几何和张量分析等等,但是我们只要抽掉“长度收缩”和“时钟是时间”这两个臆想概念,那些高难的数学和两个假设以及坐标变换也支持不住相对论,相对论大厦只能轰然倒地。

进入相对论是我们“倒转大脑”将问题复杂化的过程,走出相对论是我们“返璞归真”,化繁为简的过程。但是,一张白纸画上东西容易擦去难,这个理性回归的过程更是难上加难。

本书就是一本站在另外一个角度解释相对论的书,对相对论的假设、原理、性质、效应等,提出了完全不同的看法和结论。这些看法和结论是依据相对论本身自在的逻辑错误、依据相对论的结论和自然规律相悖,依据物理学中的定理、定律和普适的规律,依据天文观测的结论和科学哲学的理论,依据科学的认识论和方法论,对相对论的理性认识和思辩的结果,也是与自己从事科技工作几十年积累的工作经验相结合的结果。

100多年来相对论先入为主,久植人心,在人们的头脑中已经形成一种定式,书中的观点可能一时得不到认可,这是正常的。但是在本书中,笔者把那些假设、概念以及在相对论中的作用,相对论概念的起源,形成的脉络,问题的节点,涉及到的知识,最后结论的形成,都清楚地摆在读者的面前,每一个人自然会有自已的见解。如果在这个过程之中,我们每一个人能放弃对相对论是正确的或错误的这个先决概念的话,通过思考,事实和心智会指引着我们的认识趋于共识,从而得到正确的结论。

本书的目的就是试图提出与相对论不同的观点,给人们提供从正反两个方面去认识相对论的可能。当你站在赞同和反对相对论之外的角度去研究相对论时,就如同站在两个相对运动物体之外的角度去观察运动一样,相信会对相对论有新的见解。

 

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