走进后相对论时代（三十四）

    刘文旺

德布罗意是一个贵族子弟，平时学习并不努力，大学时毕业为了能顺利拿到文凭，托了不少关系。德布罗意的物理知识并不扎实，甚至一些基本概念都不是十分清楚，但这并不影响他的思维，其中物质波的概念就是在这一时期诞生的。

当德布罗意提出物质波的概念后，有物理学家说，有波无方程呀。薛定谔听到后就回家想出了薛定谔方程。这一方程在量子力学中的地位，相当于牛顿三定律、万有引力定律在经典物理中的地位，后来，狄拉克又想出了相对论量子力学——狄拉克方程。

但是，人们对德布罗意提出的物质波的诠释出现了混乱，就连量子理论的奠基人们也存在不满，爱因斯坦、薛定谔就是典型的反对者。薛定谔为了反对哥本哈根解释就想出了薛定谔猫的故事，来反驳哥本哈根学派对量子理论的诠释。

关于量子理论的解释问题，现在依旧存在很大的争议，继爱因斯坦与波尔的争论之后，又产生了霍金与彭罗斯之间的争论。在这场争论中，霍金基本上是代表量子理论，而彭罗斯基本上代表了相对论。

但这场争论在霍金死后并没有结束，这是由量子理论本身就存在不完备性决定的。

当然，相对论本身也存在问题，这也是其在辩论中没有彻底击败量子理论的跟本原因。下面我们就分析一下相对论的问题。

（上）、狭义相对论的终结

1、介质中的狭义相对论

基本事实：a、电磁理论等同地适用于真空与介质中，真空中具有光速不变性，介质中也应该具有光速不变性；b、有初中学历的人就知道，介质都拥有确定的折射率和不变的光速，而被我们忽略的事实是：这些介质也在随地球的自转、公转而运动着，因此，介质中的光速也具有不变性。

把狭义相对论应用在介质（水中）中解释了菲索实验，可见，狭义相对论的思想是适用于介质中的。我们把相对性原理明确用于介质中，结合介质中的光速不变现象，建立起了介质中的狭义相对论。

基本假设：

（1）、广义相对性原理：在含有介质的惯性系中，物理定律具有相同的形式。

（2）、广义光速不变原理：在含有介质的惯性系中光速具有不变性。

在此基础上，把真空中的光速C变为折射率为n的介质中的光速C/n，就可以推导出介质中的相对论（推到过程较长，本文没有列出）。

见下表：

2、狭义相对论的终结：

（1）、上述公式中存在1/[1-（nv/c）²]^1/2项，由数学上偶次根号下不能为负的要求可知，vc/n，当n=1时为真空中的光速不能被超越。但在切仑科夫辐射现象中，粒子的运动速度就超过了介质中的光速、量子纠缠中的相互作用也是超光速的。最近中国已经成功利用量子纠缠实现量子通讯。

（2）、由t^‘₂-t^‘₁=[（t₂-t₁）-v（x₂-x₁）（n²v/c²）]/(1-(nv/c)²)^1/2和L=L^，[1-（nv/c）²]^1/2及Δt^/=Δt(1-(nv/c)²)^1/2可知，同样的运动速度，时间和空间的变化及同时性的相对性由介质的折射率决定。

时空本性能由介质的折射率决定吗？

（3）、由m=m^，/[1-（nv/c）²]^1/2可知，同一个粒子以同样的速度运动，在真空与不同的介质中拥有不同的质量。质量的数值与介质的折射率有关，这是不可能的。阿基米德原理证明了这一点。

当n很大时，c/n=0.01m/s，这种情况下会出现更加明显的相对论效应，而此不是事实！

从实验上看，2008年中国科学家季灏在中国科学院，上海应用物理研究所做了验证质速关系的实验——“量热法验证质速关系”。用6Mev、8Mev、10Mev、12Mev、15Mev五个能量等级的电子轰击真空环境中的铅靶。按相对论理论计算，应该升高的温度分别是：2.520C、3.360C、4.200C、5.030C、6.290C，但是，实验结果显示几乎都是1.10C。接着，又在0,121T的匀强磁场中，让4Mev、6Mev、9Mev、12Mev、16Mev、20Mev六个能量等级的电子做回旋运动。按照相对论的质速关系，回旋半径应该是：11cm、17cm、25cm、33cm、44cm、55cm，而实验结果却是：17.8cm、17.9cm、18cm、18，1cm、18.2cm、18.3cm。

这否定了质速、质能关系。

（4）、由E=T+m₀c²/n²可知，一对正反粒子在真空及不同的介质中发生湮灭反应时，会因为折射率n的不同而有不同的能量释放出来？这与能量守恒是不相容的。

（5）、刘武青、冯劲松的实验表明，吸收热量的物体、充电的电容器、压缩或拉伸的弹簧能量增加质量减小，直接否定了质能方程。

（6）、在同一种介质中，不同频率的光子有不同的折射率，当我们用不同频率的光子进行观测时，会发现由于折射率的不同，而使得：L=L^，[1-（nv/c）²]^1/2、m=m^，/[1-（nv/c）²]^1/2、Δt^/=Δt(1-(nv/c)²)^1/2、E=T+m₀c²/n²、E₀=m₀c²/n²、t^‘₂-t^‘₁=[（t₂-t₁）-v（x₂-x₁）（n²v/c²）]/(1-(nv/c)²)^1/2等拥有不同的数值，这显然是错误的。

（7）、相对论不适合观测不变的数值。

用弹簧称拉住一个重19.6牛顿的物体，静止的实验者会认为其质量为2kg。而以速度v运动的实验者就会感到疑惑：一方面，此时该物体质量、地球的质量应按m=m₀/(1-(v/c)²)^1/2增加 ,又由于引力质量等于其惯性质量，则这时弹簧秤上的物体的重量应远大于19.6牛顿；但他又真实地见到弹簧称上的读数没有发生变化的。这怎么解释？

弹簧秤是靠电磁力工作的，而电荷具有运动不变性。而且，引力场与电荷的库伦力场是不同性质的力场，不会同步变化。

（8）、由运动的相对性可知，在光子看来我们运动速度是光速吗？我们的质量、能量、时间与空间应该发生怎样的变化？

还有，由质能关系E=mC²可知，光子拥有的质量为：m=hν²/c²。但是，把这一公式代入m=m^，/[1-（v/c）²]^1/2中，我们会发现，这是一个发散数值，再把光子波长公式λ=c/ν带入L=L^，[1-（v/c）²]^1/2得到同样的结果。这样，解释光速不变的公式，却不适用于光子本身？！

光只是我们认识世界的工具，不该为了工具而改变对世界的认识。

（未完待续）