狭义相对论的要害

是“惯性系”

 

 

费邦镜 著

 

 

 

上海金标软件有限公司

2021年·上海

 

 

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摘 要

 

笔者首先揭示了爱因斯坦的两个自相矛盾——

1） 1905年断言： 唯有否定以太才能得到狭义相对论； 1920年却又公然主张复活以太。

2） 1905年把整个狭义相对论都建立在惯性系的基础上； 1938年却又雄辩地论证了惯性系概念只是一个循环定义的虚构！

笔者以这两个自相矛盾为问题导向 —— 首先坐实了惯性系概念不可能成立；接着发现了引力场就是以太！

又论证了相对性原理不可能成立—— 1）它的前提“惯性系”不成立； 2）它本身违背事实； 3）牛顿第一定律只不过是伽利略圆周惯性定律的微分形式，真正的惯性定律并不支持相对性原理！

还以中垂线对钟法否定了爱因斯坦对钟法；更用两次对钟法彻底否定了钟慢效应。

结论：狭义相对论的要害是“惯性系”。

 

 

关键词：以太，惯性系，引力场，相对性原理，对钟法

 

 

自 序

 

狭义相对论是爱因斯坦在1905年创立起来的一个“神奇”的“相对时空理论”！之所以说它“神奇”，主要是因为它彻底颠覆了牛顿的“绝对时空观” —— 根据“绝对时空观”，“时间”和“同时性”是绝对的；而根据狭义相对论，“时间”和“同时性”却是相对的！

那么，为什么在牛顿的“绝对时空观”已取得了辉煌的成就之后，爱因斯坦却非要去颠覆它呢？

这主要是因为，早先的物理学家普遍认为：“真空”中应该有一种叫做“以太”的物质 ——“万有引力”是依赖“以太”来传递的，“光”是依靠“以太”来传播的。

遗憾的是，众多物理学家耗费了几百年时间，专注地探寻以太，非但没寻找到以太，反而遇到一个用“以太论”无法解释的难题——“迈克尔逊-莫雷实验的零结果”。

大家都一筹莫展！

1900年，德高望重的英国物理学家开尔文勋爵，把这个难题比喻为“物理学晴朗天空上的一朵乌云”。

正是为了驱散这朵乌云，1905年，26岁的爱因斯坦初生牛犊不怕虎，独辟蹊径，干脆否认了以太的存在；并采用自己特定的“对钟方法”，得到了“同时性是相对的”；进而创立了能够驱散这朵“乌云”的“狭义相对论”。

爱因斯坦曾一再强调：唯有“否定以太”，才能得到狭义相对论；爱因斯坦还把狭义相对论的整个理论都建立在惯性系的基础上！

然而，令人诧异的是，1920年，爱因斯坦却公然宣称应该“复活以太”；  1952年，他又强调：“广义相对论绕了一个大弯仍旧证实了笛卡尔的（以太）概念”。

更令人诧异的是，1938年，爱因斯坦竟然不惜笔墨地论证了“惯性系”概念只是一个循环定义的“虚构”；1953年，他又宣称：“战胜‘惯性系’概念之所以成为可能，只是因为‘场’的概念逐渐代替了物质客体的概念”！

令人不解的是，现行教科书对爱因斯坦欲“复活以太”和“否定惯性系”的这些史实，却是只字不提！

那么，“以太”究竟应该不应该被复活呢？“惯性系”概念究竟是不是一个循环定义的“虚构”呢？

爱因斯坦的这两个“自相矛盾”，激发了我强烈的研究欲望 ！

 

费邦镜   2021/04/29 于上海叶榭

 

 

 

 

 

根目录

 

第一篇 以太 —— 能帮助爱因斯坦把“以太”复活吗？…15

 

第一章  “以太”是什么？为什么爱因斯坦一定要“废弃以太”？…16

第二章  既然唯有“废弃以太”才能得到狭义相对论，那为什么爱因斯坦后来又想要“复活以太”？…28

第三章  凭什么说爱因斯坦已经意识到：牛顿力学参照的不是“惯性系”，而是“以太”？…35

第四章  为什么说水桶实验的特选参考系——绝对处所，其实就是“引力场”，也就是“以太”？…56

第五章  “引力场”——这个牛顿力学的“以太”，也就是爱因斯坦欲复活的那个“以太”吗？…65

第六章  为什么说，对“相对性原理”的深度迷信导致了爱因斯坦没敢承认“引力场就是以太”？…77

第七章  “相对性原理”符合事实吗？…80

第八章  “惯性定律”支持“相对性原理”吗？…97

第九章  “以太”小结——以太，就是牛顿终身没能指认出来的那个“绝对处所”—— 引力场 …120

 

第二篇 时间 —— “时间”和“同时性”是相对的吗？…123

 

第十章  爱因斯坦为什么要否定“绝对时间”?  凭借什么方法达到了目的？…124

第十一章  为什么说“爱因斯坦对钟法”是错误的？…129

第十二章  为什么“钟慢效应”一定不可能发生？…134

第十三章  “时间”小结——错误的“爱因斯坦对钟法”导致了“时间的相对性”和“钟慢效应”…139

 

第三篇 时空观——为什么说，“相对时空观”是多方面误解的产物？…143

 

第十四章  为什么说，爱因斯坦是在马赫的误导下，才误解了牛顿的“绝对空间”？…145

第十五章  为什么说，急于解释“迈克尔逊的零结果”，导致了爱因斯坦对“绝对时间”的误解？…147

第十六章  为什么说，对“惯性系”的深度迷信，是否定“相对时空观”的主要困难？…150

第十七章  总论——狭义相对论的要害是“惯性系”…158

 

 

明细目录

 

第一篇 以太 —— 能帮助爱因斯坦把“以太”复活吗？…15

 

第一章  “以太”是什么？为什么爱因斯坦一定要“废弃以太”？…16

§1.1 为什么那么多世界顶尖物理学家都期盼找到“以太”？…16

§1.2 为什么1864年后，物理学家们更加热衷于探寻以太？…18

§1.3 为什么爱因斯坦坚决主张“废弃以太”？…21

§1.4 小结：唯有“废弃以太”，才能得到狭义相对论 …24

第一章参考文献 …26

 

第二章  既然唯有“废弃以太”才能得到狭义相对论，那为什么爱因斯坦后来又想要“复活以太”？…28

§2.1 爱因斯坦怎么会想到要“复活以太”？他“复活以太”的理由是什么？…28

§2.2 为什么现行教科书对“爱因斯坦欲复活以太”这一重要史实都闭口不提？…31

§2.3 小结：爱因斯坦“复活以太”的理由很过硬，但没成功 …33

第二章参考文献…34

 

第三章  凭什么说爱因斯坦已经意识到：牛顿力学参照的不是“惯性系”，而是“以太”？…35

§3.1 为什么马赫和爱因斯坦都认为：牛顿使全部力学参照绝对空间？…35

3.1.1 马赫凭什么说：“牛顿使全部力学参照绝对空间”？…38

3.1.2 爱因斯坦凭什么说：牛顿假定“加速度”是相对于“绝对空间”而存在的？…40

§3.2 为什么物理学界几乎一致赞同——用“惯性系”取代“绝对空间”？…42

§3.3 爱因斯坦凭什么公然批判“惯性系”概念？…43

3.3.1 爱因斯坦为什么说：无法决定是否存在惯性系？…44

3.3.2 爱因斯坦如何论证“惯性系”概念只是一个循环定义的“虚构”？…44

§3.4 牛顿力学的辉煌，是依赖“惯性系”吗？…47

3.4.1 教科书把地球、地心-恒星坐标系、日心-恒星坐标系归纳为相当精确的“惯性系”，能自洽吗？…47

3.4.2 “惯性系”是实用的“理想模型”吗？…49

3.4.3 能够让“惯性系”概念规避“循环定义”吗？…51

§3.5 若牛顿力学不是参照“惯性系”，那应该参照什么？…52

§3.6 小结：爱因斯坦已经意识到，牛顿力学参照的不是“绝对空间”，也不是“惯性系”，而是“以太”…54

第三章参考文献…54

 

第四章  凭什么说水桶实验的特选参考系——绝对处所，其实就是“引力场”，也就是“以太”？…56

§4.1 水桶实验中“水的真实转动”——绝对运动——究竟是相对于什么而言的？…56

4.1.1 地球引力场，可以成为水桶实验的特选参考系吗？…57

4.1.2 引力场是无形的，坐标系的原点应选建在哪里？…58

4.1.3 宇宙中有无数引力场，牛顿力学参照的是哪一个？…59

§4.2 为什么爱因斯坦说“场”可战胜绝对空间和惯性系？…61

§4.3 小结：牛顿力学的特选参考系——绝对处所，就是引力场，也就是以太 …62

第四章参考文献…64

 

第五章  “引力场”——这个牛顿力学的“以太”，也就是爱因斯坦欲复活的那个“以太”吗？…65

§5.1 爱因斯坦凭什么说：引力场同以太有直接的关系？…65

§5.2 若“引力场就是以太”，能否驱散那朵“乌云”？…66

§5.3 “光速是从常数算出来的，没有参照系的事”吗？…70

§5.4 小结：牛顿以太、光以太、引力以太，都是引力场 …73

第五章参考文献…75

 

第六章  凭什么说，对“相对性原理”的深度迷信导致了爱因斯坦没敢承认“引力场就是以太”？…77

第六章参考文献…79

 

第七章  “相对性原理”符合事实吗？…80

 

§7.1 “相对性原理”是指“运动的相对性”吗？…81

§7.2 为什么曾经有许多著名的理论物理学家都倾向于“舍弃相对性原理”？…83

§7.3 爱因斯坦精选出来的两个支持相对性原理的“普遍事实”，是事实吗？…85

7.3.1 “伽利略相对性原理”在力学领域高度准确吗？…86

7.3.2 爱因斯坦迷信的那个十分强有力的论据——地球的物理空间各向同性——是事实吗？…89

§7.4 朱永强的“带电体运动产生磁场的跟踪观察”实验，证明了什么？…91

§7.5 小结：相对性原理违背事实的证据，确凿无疑 …93

第七章参考文献…95

 

第八章  “惯性定律”支持“相对性原理”吗？…97

 

§8.1 惯性，究竟是物体的固有属性，还是一种“力”？…97

8.1.1 为什么牛顿认为“惯性”也是一种“力”？…98

8.1.2 为什么爱因斯坦断言：“惯性必须归结为物体之间的相互作用”？…100

8.1.3 为什么费曼没有把“虚拟力”称为“惯性力”？…102

 

§8.2 “惯性运动”是指“匀速直线运动”吗？…105

8.2.1 伽利略凭什么说“惯性运动”是“沿水平面”的？…105

8.2.2 为什么没人能说出“沿直线的惯性运动”具有怎样物理机制？…109

8.2.3 为什么“沿水平面的惯性运动”，却能够拥有合理的物理机制？…110

§8.3 “惯性定律”是指“牛顿第一定律”吗？…112

8.3.1 根据爱因斯坦的观点，为什么牛顿第一定律并不是“真正的（自然）定律”？…113

8.3.2 按力学原理的分类原则，牛顿第一定律应该归属于积分原理？还是微分原理？…114

§8.4 小结：牛顿第一定律只是伽利略圆周惯性定律的微分形式，真正的“惯性定律”并不支持“相对性原理”…117

第八章参考文献 …118

 

第九章  “以太”小结——以太，就是牛顿终身没能指认出来的那个“绝对处所”—— 引力场 …120

 

 

 

 

 

 

第二篇 时间 —— “时间”和“同时性”是相对的吗？…123

 

第十章  爱因斯坦为什么要否定“绝对时间”?  凭借什么方法达到了目的？…124

§10.1 爱因斯坦怎么会想到要否定“绝对时间”？…124

§10.2 凭什么说爱因斯坦否定“绝对时间”，仅仅是凭借了“爱因斯坦对钟法”？…125

 

第十一章  为什么说“爱因斯坦对钟法”是错误的？…129

§11.1 “爱因斯坦对钟法”有什么毛病？…129

§11.2 为什么“中垂线对钟法”，比爱因斯坦对钟法更合理？…132

 

第十二章  为什么“钟慢效应”一定不可能发生？…134

§12.1 “宇宙线μ子寿命的测量实验”，是“钟慢效应”的铁证吗？…134

§12.2 用“两次对钟法”可以否定“钟慢效应”吗？…136

 

第十三章  “时间”小结——错误的“爱因斯坦对钟法”导致了“时间的相对性”和“钟慢效应”…139

 

第二篇参考文献 …140

 

第三篇 时空观——为什么说，“相对时空观”是多方面误解的产物？…143

 

第十四章  为什么说，爱因斯坦是在马赫的误导下，才误解了牛顿的“绝对空间”？…145

 

第十五章  为什么说，急于解释“迈克尔逊的零结果”，导致了爱因斯坦对“绝对时间”的误解？…147

 

第十六章  为什么说，普遍对“惯性系”的深度迷信，是否定“相对时空观”的主要困难？…150

§16.1  为什么说，“惯性系”只是一个“误解”的产物？… 1 51

§16.2  为什么说，对“牛顿第一定律”的严重误解，导致了普遍对“惯性系”的迷信？…154

 

第十七章  总论——狭义相对论的要害是“惯性系”…158

 

第三篇参考文献 …162

（待续）