看透同时的相对性

　　看透同时的相对性
　　费邦镜feibangjing163。com20220718
　　摘要
　　虽然用洛伦兹变换可以解释迈克尔逊莫雷实验的零结果；但这需要否定时间和长度的绝对性；爱因斯坦采用爱因斯坦对钟法成功地否定了同时以及时间和长度的绝对性；然而，爱因斯坦对钟法却潜伏着循环论证毛病其前提光速各向同性将因此而永远无法得到验证。
　　笔者设计了一种中垂线对钟法，不仅切实可行，也能足够精确，更无逻辑毛病！这意味着否定同时以及时间和长度的绝对性，其实不能成立！
　　几乎所有的教科书都断言动钟变慢效应已被宇宙线子的寿命测量实验证实了！笔者却发现，该实验存在致命的漏洞。
　　笔者还设计了一种两次对钟法，可以彻底否定动钟变慢效应！
　　关键词：绝对时间，爱因斯坦对钟法，同时的相对性，
　　中垂线对钟法，动钟变慢效应，两次对钟法
　　目录
　　引言
　　一、爱因斯坦为啥要否定时间的绝对性？
　　1。1爱因斯坦怎么会想到要否定时间的绝对性？
　　1。2爱因斯坦采用什么方法否定了时间的绝对性？
　　二、同时的相对性能成立吗？
　　2。1为啥爱因斯坦对钟法潜伏着循环论证毛病？
　　2。2为啥中垂线对钟法是更科学的对钟方法？
　　三、动钟变慢效应已经被实验证实了吗？
　　3。1宇宙线子的寿命测量实验，是动钟变慢效应的铁证吗？
　　3。2为啥用两次对钟法可彻底否定动钟变慢效应？
　　四、同时不可能是相对的！
　　参考文献
　　引言
　　时间问题，是任何一个愿意思考的人，都感兴趣的问题。古罗马的思想家奥古斯丁有句名言：时间是什么？人不问我，我很清楚；一旦问我，我便茫然。
　　霍金写了一本《时间简史》，尽管名不符实，却被翻译成四十多种语言；比玛当娜关于性的书更畅销！
　　这当然是因为经过一百多年的宣传和科普教育，爱因斯坦创立的相对论，差不多已经妇孺皆知了同时居然是相对的；运动的钟居然会变慢！
　　大家都渴望弄弄清楚：为什么我们时时处处都在熟练使用的时间，居然会如此的神奇？
　　一、爱因斯坦为啥要否定时间的绝对性？
　　很遗憾，牛顿没给时间下一个清晰的定义！
　　牛顿在《原理》中解释：我没有定义时间、空间、处所和运动，因为它们是人所共知的。〔1〕
　　万幸的是，牛顿指出了时间的特性：绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定，自身均匀地流逝，与一切外在事物无关，又名延续；相对的、表象的和普通的时间是延续的度量，它常被用以代替真实时间，如一小时，一天，一个月，一年。〔1〕
　　简言之，真实的时间是绝对的自身均匀地流逝，与一切外在事物无关！
　　北师大刘辽教授指出：在经典力学中时间是绝对的，因而同时也是绝对的。〔2〕
　　（国防科大谭署生教授进一步指出：量子力学在绝对意义上使用时间的概念，同时性也具有绝对的意义。〔3〕）
　　然而，1905年爱因斯坦却否定了同时和时间的绝对性决不能给同时性观念以绝对的意义；〔4〕时间不可能被绝对地定义。〔5〕这是为什么呢？
　　1。1爱因斯坦怎么会想到要否定时间的绝对性？
　　十九世纪末，物理学的上空漂浮着一小朵乌云谁也无法合理解释迈克尔逊莫雷实验的零结果。〔6〕
　　爱因斯坦回忆：如果承认迈克尔逊的零结果是事实，那么地球相对于以太运动的想法就是错的，这是引导我走向狭义相对论的第一步〔6〕
　　可见，为了解释迈克尔逊的零结果，爱因斯坦首先想到的是废弃以太；但仅仅废弃以太，依然无法解释这个零结果，他被这个难题卡住了一年多时间！〔5〕
　　爱因斯坦回忆：这时，伯尔尼的一个朋友（贝索）意外地帮助了我解决的实际上就是时间概念，也就是说，时间不可能被绝对地定义。〔5〕
　　果然，在解决了时间概念几周之后，爱因斯坦就顺利地完成了创立狭义相对论的第一篇论文《论动体的电动力学》，于1905年6月投给了《物理学年鉴》杂志社，幸运地被主编普朗克于1905年9月发表了出来！
　　由此可见，创立狭义相对论的真正难点是需要否定时间的绝对性！
　　然而，要否定时间的绝对性，谈何容易！
　　时间的绝对性，不仅仅是牛顿力学的需要，也几乎是我们每一个人与生俱来的固有观念！
　　（其实，时间的绝对性也是量子力学的需要！〔3〕）
　　那么，爱因斯坦究竟是采用了什么方法，居然能否定大家都早已刻骨铭心的绝对时间的呢？
　　1。2爱因斯坦采用什么方法否定了时间的绝对性？
　　牛顿似乎没讨论过同时性问题既然时间是绝对的，那么同时当然也是绝对的！
　　北师大赵峥教授敏锐地指出：理解狭义相对论的关键，就在于理解‘同时的相对性’。〔7〕
　　同一地点两个事件的同时性，是不言自明的；而理解异地两个事件的同时性，当然就需要先明确如何定义两个异地事件的同时性？
　　北师大刘辽教授告诉我们：定义两个异地事件的同时性，就相当于调整两个异地时钟的同步。在经典力学中时间是绝对的，因而同时也是绝对的爱因斯坦指出，这意味着存在速度为无穷大的信号传播速度，可以利用它来校准不同惯性系的不同时钟。但是这不过是一种先验的假设，根本不存在这样的信号。〔2〕
　　因此，异地时钟的对钟方法，就被爱因斯坦选定为攻克绝对时间的突破口！！！
　　爱因斯坦在创立狭义相对论的第一篇论文《论动体的电动力学》第一章第一小节【1同时性的定义】中，首先就不惜笔墨地规定了一种对钟方法
　　【如果在空间的A点有一个钟，在A点的观察者只要在事件发生的同时记下指针的位置，就能确定A点最邻近处的事件的时间值。若在空间的B点也有一个钟，此钟在一切方面都与A钟类似，那么在B点的观察者就能测定B点最邻近处的事件的时间值。但是若无其它假设，就不能把B处的事件同A处的事件之间的时间关系进行比较。到此为止，我们只定义了‘A时间’和‘B时间’，还没有定义A和B的公共‘时间’。除非我们用定义规定，光从A走到B所需的‘时间’等于它从B走到A所需的‘时间’，否则公共‘时间’就完全不能确定。现在令一束光线于‘A时间’tA从A射向B，于‘B时间’tB又从B被反射向A，于‘A时间’t’A再回到A。
　　按照定义，两钟同步的条件是tBtAt’AtB。
　　我们假定，同步性的这个定义是无矛盾的，能适用于任何数目的点，并且下列关系总是成立的：
　　1、假如B处的钟与A处的钟同步，则A处的钟与B处的钟也同步。2、假如A处的钟与B及C处的钟同步，则B、C两处的钟彼此也同步。
　　这样，借助于某些假想的物理实验，我们解决了如何理解位于不同地点的同步静止钟这个问题，并且显然得到了‘同时’或‘同步’的定义，以及‘时间’的定义。】〔4〕
　　我们不妨把这个似乎有点晦涩的对钟方法称为爱因斯坦对钟法并简述如下：
　　欲对异地的钟A、钟B进行对钟，必须用定义规定，光从A走到B所需的‘时间’等于它从B走到A所需的‘时间’！然后令一束光于钟A所示的时刻tA，从A射向B，于钟B所示的时刻tB，又从B被反射向A，该束光回到A时，钟A所示的时刻为t’A。若tBtAt’AtB，则定义钟A和钟B为同时或同步！
　　在第二小节【2长度和时间的相对性】中，爱因斯坦指出，下面考虑的基础，是相对性原理和光速恒定原理，还强调必须用1规定的规则对这两只钟进行同步，然后才得到了结论：决不能给同时性概念以绝对的意义。〔4〕
　　显然，若不是采用爱因斯坦对钟法，就不可能否定同时的绝对性！更不可能得到长度和时间的相对性！
　　可惜的是，爱因斯坦对钟法潜伏着一个毛病循环论证！
　　二、同时的相对性能成立吗？
　　我们知道，循环论证是一种不能容忍的逻辑毛病！
　　2。1为啥爱因斯坦对钟法潜伏着循环论证毛病？
　　爱因斯坦对钟法的成立，必须有一个前提光从A走到B所需的‘时间’等于它从B走到A所需的‘时间’〔4〕亦即，必须光速各向同性！
　　但中科院张元仲研究员在《狭义相对论的实验基础》中宣称：各种检验光速不变性的实验都只证明了回路光速的不变性，并没有证明单向光速的不变性。〔8〕
　　那么，将来是否有可能证明单向光速不变呢？
　　令人绝望的是，赵峥教授指出：以相对论为核心的时空理论，从原则上否定了测量单程光速的可能性。〔9〕
　　这是因为，测定单向光速必须先进行对钟；而对钟又必须以单向光速的不变性为前提！
　　这似乎有点诡异爱因斯坦对钟法，居然会导致我们永远无法测定光的单向速度！
　　爱因斯坦当然知道这是一种循环论证，但他绞尽脑汁也没能打断这个循环最终只能借用法国大数学家庞加莱的约定论。据刘辽教授考证：庞加莱指出，时间的测量与定义分为两个部分，一是异地时钟如何校准，二是‘相继时间段相等’如何定义。他认为这两个问题相互关联，都离不开对光传播性质的‘约定’。在庞加莱这一思想的启发下，爱因斯坦约定真空中的光速各向同性，并是一个常数，解决了异地时钟如何校准的问题，即如何定义‘同时’问题，从而打开了相对论的大门！〔5〕
　　查了一下词典，所谓约定，就是事先商量并确定的意思。问题在于，光速各向同性是光的物理性质！难道物理性质不需要实际测定，而是可以商量并确定的吗？
　　如果物理性质可以商量并确定，那是否也可以约定钢铁同乳胶的硬度是一样的呢？
　　显然，一切关于物理性质的约定（或规定，或公设，或假设），都是不可接受的！（除非该约定或假设能被验证）
　　匪夷所思的是，一贯逻辑思维缜密的物理学家们，居然普遍容忍了爱因斯坦对钟法的循环论证。
　　中科院张元仲研究员对此解释：除非我们能发现瞬时传播的信号，否则，用于校准时钟的那种信号的单向速度的问题，总是一个无法检验的问题。〔8〕
　　这引起了笔者极大的兴趣没有瞬时传播的信号，难道就真的找不到没有毛病的对钟方法了吗？
　　2。2为啥中垂线对钟法是更科学的对钟方法？
　　请看笔者设计的中垂线对钟法：如图一，A、B为两只相距不太远的好钟，M为AB的中点，KM是AB的中垂线，且K距离M足够远；在K点放置一个闪光信号发射器，这就可以利用从K点发出的光信号进行对钟了。
　　若光速各向同性，从K点发出的每个光信号，当然都会同时到达A、B。依此就可以把钟A、钟B校正到同步。
　　若光速各向不同性，则接近于同向的光线KA和KB的速度，当然接近于相等；从K点发出的每个光信号，当然都会几乎同时到达A、B。依此也可以足够精确地将钟A、钟B校正到同步。
　　保证足够精确的手段非常简单只要让K距离M更远，或让A、B更接近，就可以不断提高光线KA和KB的同向程度，从而能够让钟A、钟B无限逼近绝对同步，直至达到需求的精度。
　　显而易见，即使没有瞬时传播的信号，我们依然能够找到没有毛病的、可以足够精确的对钟方法！
　　有学者反诘爱因斯坦对钟法的循环论证固然是毛病，但中垂线对钟法不能把异地的钟校正到绝对同步，难道就不是毛病吗？
　　需要强调的是，这两种毛病的性质不同这前一种毛病是一种逻辑毛病，后果严重将导致永远无法测定光的单向速度，这当然是一种不该被容忍的毛病；
　　而后一种毛病，虽导致了异地钟不能绝对同步，但却可以让异地钟无限逼近绝对同步；况且一切度、量、衡都是近似的，真正绝对精确的测量根本就不存在！那么，这当然是一种可以被容忍的毛病！
　　既然中垂线对钟法不仅切实可行；也能足够精确；更不需要那永远无法验证的光速各向同性作为前提；那么，根据公认的简约法则奥卡姆剃刀法则，中垂线对钟法就应该替代爱因斯坦对钟法！
　　这也就意味着，唯有依赖爱因斯坦对钟法才能得到的时间的相对性，并不成立！
　　有学者驳斥你这是玩文字游戏因为众所周知，物理学是实验的科学，一切理论最终都要以观测和实验的事实为准则！而现行教科书都已言之凿凿地告诉我们，时间的相对性所导致的动钟变慢效应（也称为时间膨胀效应），早已被许许多多实验证实了！难道你的这些逻辑推理，比那些实验事实更过硬吗？
　　三、动钟变慢效应已经被实验证实了吗？
　　这确实是一个必须认真考证的问题！
　　3。1宇宙线子的寿命测量实验，是动钟变慢效应的铁证吗？
　　宇宙线子的寿命测量实验，被许多权威教科书一致优选为动钟变慢效应的铁证！（如北大赵凯华主编的《力学》、北师大漆安慎主编的《力学》、复旦郑永令主编的《力学》、A。P。弗伦奇编写的麻省理工学院的教材《狭义相对论》，等等）
　　教科书告诉我们，来自高空的宇宙线轰击地球大气会产生大量子，这些子具有很宽的能量范围，高能子的速度非常接近于光速c，可大于0。9954c。〔11〕
　　子很不稳定，静止子的半衰期仅2。2106秒。〔12〕
　　1963年，D。H。Frisch和J。H。Smith在海拔1910米的山上，用一种闪烁器检测铅直向下的子的数目（这种闪烁器只能检测到速度在0。9950c0。9954c之间的子），在山顶上检测，每小时平均有56310个子；然后下到离海平面3米处检测，每小时平均有4089个子。〔11〕（根据半衰期计算，经过1907米的飞行，能被检测到的子的数目应该不到35个）
　　据此，所有的教科书都断言：正是动钟变慢效应，导致了高速飞行子的寿命延长了。〔11〕
　　但笔者却发现，该实验存在致命的漏洞。
　　山顶上被检测到的那563个子，并不是山顶上的全部子，而仅仅是速度在0。9950c0。9954c之间，且进入了闪烁器的那一部分子。
　　但海平面检测到的408个子，则可能由三部分组成：
　　第一部分是山顶上那些子衰变后存活下来的；
　　第二部分是山顶上速度大于0。9954c的子，在下降的过程中，因种种原因（如与大气分子碰撞）耗散了一些能量，以致到达海平面时速度会降到0。9950c0。9954c之间；
　　第三部分是山顶之下宇宙线轰击大气而新产生的子。
　　所以，用这408个子来推断那563个子的寿命，显然是牵强附会，那里是什么铁证！
　　有学者对此不屑一顾即使真的能否定该实验，那也无所谓另有许多实验也能证实动钟变慢效应！
　　此言差矣为什么众多教科书都不约而同地选用宇宙线子的寿命测量实验呢？这难道不是说明该实验是这类实验中最过硬的吗？若最过硬的实验能被否定，岂不是意味着其他实验更容易被否定吗？
　　当然，这样的理由难以让人彻底信服！如果有一种方法能一揽子否定所有这类实验，那才是最有说服力的！
　　3。2为啥用两次对钟法可彻底否定动钟变慢效应？
　　请看笔者设计的两次对钟法：如图二，有一批结构相同的好钟A、B、P、Q等等；钟A、钟B等放在路基上，钟P、钟Q等放在火车上；每个钟的近旁都有一位观察者。
　　火车始终以速度v相对于路基，向右作匀速直线运动。
　　在钟P与钟A相遇之前，路基上的人已把路基上全部钟都校准同步了；火车上的人也已把火车上全部钟都校准同步了。这是第一次对钟。
　　（第一次对钟允许采用爱因斯坦对钟法，或其他各种对钟法）
　　那么，在完成了第一次对钟之后，当然可以断言：
　　1）对于路基上的观察者来说，钟A、钟B等路基上的全部钟将始终保持同步；
　　2）对于火车上的观察者来说，钟P、钟Q等火车上的全部钟也将始终保持同步。
　　（无论根据牛顿力学，还是狭义相对论，〔4〕当然都不否认这个断言！因为这都是静止的钟相对于静止的观察者）
　　接着，进行第二次对钟：
　　当钟P与钟A相遇时，如图二（a），观察者A和观察者P都看到钟A比钟P快了t秒（因看到的是同一个场景），于是观察者P就把自己身旁的钟P拨快t秒，然后，观察者P又尽快通知火车上的其他观察者：都把自己身旁的钟拨快t秒。（拨钟动作无须同步，拨快t秒即可）这就完成了第二次对钟。
　　笔者把这两次对钟，合称为两次对钟法。
　　在完成了第二次对钟之后，不仅路基上的全部钟，对于路基上的全部观察者仍是同步的；火车上的全部钟，对于火车上的全部观察者也仍是同步的。
　　而且还可以断言，对于路基和火车上所有的观察者，路基和火车上所有的钟也都全部是同步的！
　　且慢，有学者驳斥根据相对论，运动的钟一定会变慢因此，即使完成了第二次对钟，当钟P和钟B相遇时，也不可能是同步的。
　　所幸，可以用反证法来证明：运动的钟会变慢，决不可能发生！
　　（不妨假定所有的钟都是指针式的，且在钟P和钟B相遇之前，已完成了第二次对钟）
　　证明：
　　假设运动的钟真的会变慢，那么，如图二（b），当钟P与钟B相遇时，将出现两个相互矛盾的场景：
　　场景1，若以路基为参考系，则钟P是运动的，静止的观察者B将会看到：动钟P的指针转过的角度一定比静钟B的要小（动钟P变慢）简言之，动钟P的指针转得少；
　　场景2，若以火车为参考系，则钟B是运动的，静止的观察者P将会看到：静钟P的指针转过的角度一定比动钟B的要大（静钟P变快）简言之，静钟P的指针转得多。
　　然而，观察者P和观察者B在相遇时，看到的是同一个场景！场景1和场景2怎么可能不相同呢？
　　所以，运动的钟会变慢这个假设，一定是不可能成立的。证毕
　　可见，两次对钟法能够从逻辑上彻底否定动钟变慢效应！因此可以断言，那些号称能够证实动钟变慢效应的各种实验，一定同宇宙线子的寿命测量实验一样，也是经不起仔细推敲的！
　　四、同时不可能是相对的！
　　为了解释迈克尔逊莫雷实验的零结果，费兹杰惹和洛伦兹分别于1889年和1892年各自独立提出了长度收缩假说。〔6〕1904年洛伦兹更把长度收缩假说提升为两个惯性系之间的坐标变换公式〔2〕洛伦兹变换：
　　t’（tvxc2）（12），x’（xvt）（12）。（vc）
　　虽然用洛伦兹变换能够解释迈克尔逊莫雷实验的零结果，但谁也说不出洛伦兹变换的物理意义。
　　爱因斯坦发现，若要让洛伦兹变换具有物理意义，就必须否定时间和长度的绝对性；爱因斯坦采用自己规定的对钟方法爱因斯坦对钟法，成功地否定了同时的绝对性；也趁势否定了时间和长度的绝对性；〔4〕然而，爱因斯坦对钟法却潜伏着致命的循环论证毛病爱因斯坦对钟法的前提光速各向同性，将因此而永远无法得到验证。
　　而笔者设计的中垂线对钟法，不仅切实可行，也能足够精确，更无须那个永远无法验证的前提光速各向同性。
　　那么，根据公认的简约法则奥卡姆剃刀法则，中垂线对钟法就应该替代爱因斯坦对钟法！
　　这当然也意味着，唯有依赖爱因斯坦对钟法才能得到的时间的相对性，其实不能成立！
　　然而，许许多多学者都反诘时间的相对性导致的动钟变慢效应早已被宇宙线子的寿命测量实验证实了；怎么还能说时间的相对性不成立呢？
　　其实，该实验存在致命漏洞根据半衰期计算，563个子经过1907米的飞行之后，能被检测到的子确实应该不到35个；然而，山脚下这408个子不全是山顶上那563个子衰变的产物（我们无法排除其他子也进入了此观测通道），用40835，来推断563个高速飞行子的寿命延长了，显然是牵强附会！
　　让人高兴的是，笔者更设计出一种两次对钟法，可以雄辩地证明，由时间的相对性所导致的动钟变慢效应，决不可能发生！
　　因此可以断言所有那些号称能证明动钟变慢效应的实验，一定同宇宙线子的寿命测量实验一样，是以讹传讹！
　　可见，用中垂线对钟法，加上两次对钟法，足以捍卫牛顿的正确观点时间是绝对的自身均匀地流逝，与一切外在事物无关！
　　（其实，只要能认识到引力场就是以太，就可轻松解释迈克尔逊莫雷实验的零结果，无须废弃以太，也无须否定绝对时间详见笔者在【国家科技图书文献中心】20210429的预印本《狭义相对论的要害是惯性系》5。2）
　　参考文献
　　〔1〕牛顿，自然哲学之数学原理〔M〕，北京大学出版社，王克迪译，2006：4
　　〔2〕刘辽、费保钧、张允中，狭义相对论〔M〕，第二版，科学出版社，2008：2527、12
　　〔3〕谭暑生，从狭义相对论到标准时空论〔M〕，湖南科学技术出版社，2007：238
　　〔4〕爱因斯坦、洛伦兹、闵可夫斯基、韦尔，相对论原理〔M〕，科学出版社，赵志田、刘一贯译，1980：3336
　　〔5〕刘辽、赵峥、田贵花、张靖仪，黑洞与时间的性质〔M〕，北京大学出版社，2008：228、序言34
　　〔6〕郭奕玲、沈慧君，物理学史〔M〕，第2版，清华大学出版社，2009：168173、186
　　〔7〕赵峥、刘文彪，广义相对论基础〔M〕，清华大学出版社，2012：6、40
　　〔8〕张元仲，狭义相对论实验基础〔M〕，科学出版社，1994：20、重印说明
　　〔9〕赵峥，相对论百问〔M〕，北京师范大学出版社，2010：39
　　〔10〕赵凯华、陈熙谋，电磁学〔M〕，高等教育出版社，2011：571572
　　〔11〕A。P。弗伦奇，狭义相对论〔M〕，人民教育出版社，张大卫译，1979：102109
　　〔12〕漆安慎、杜婵英，力学〔M〕，第三版，高等教育出版社，2012：430