內(nèi)容提要：本文首先提出了“接觸作用原則”。根據(jù)這一原則和光速傳播的有限性，簡要地闡述了愛因斯坦相對論的“邏輯謬誤”與“概念錯(cuò)誤”及廣義時(shí)空相對論的基本要點(diǎn)。通過對該理論的具體應(yīng)用表明：它不僅可以解決愛因斯坦的相對論已經(jīng)解決的物理問題，而且可以解決愛因斯坦相對論根本無法解決的物理問題。這里不僅給出了與愛因斯坦的相對論截然不同的質(zhì)能公式，而且給出了光子靜止質(zhì)量的計(jì)算公式，并證明了光子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的存在。并用光子的“老化模型”解釋了恒星系光譜的“紅移現(xiàn)象”，從而否定了“大爆炸模型”的宇宙生成論。
關(guān)鍵詞：廣義時(shí)空相對論
一
二
要想確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)事件在任意空間位置的時(shí)間坐標(biāo)，必須通過某種形式的接觸。——不是觀測者直接接觸這個(gè)運(yùn)動(dòng)事件，就是該運(yùn)動(dòng)事件通過某種形式的信號傳遞來交換自己的運(yùn)動(dòng)信息。我們把這個(gè)原則叫做“接觸作用原則”。相對于接觸作用原則，在一個(gè)給定的慣性坐標(biāo)系統(tǒng)上，牛頓力學(xué)利用相對靜止的鐘，來確定運(yùn)動(dòng)事件在任意空間位置上時(shí)間坐標(biāo)的做法，是建立在“超距作用原則”基本假設(shè)之上。顯然，超距作用原則是憑借著人們自己抽象的思維能力來確定運(yùn)動(dòng)事件的坐標(biāo)變量。不難看出，利用抽象思維能力來確定物理量的做法本身，就等于承認(rèn)相互作用的傳遞速度是無窮大！
進(jìn)一步地說，愛因斯坦的相對論采用了牛頓力學(xué)的物理概念與物理原理。包括慣性坐標(biāo)系統(tǒng)，相對速度，伽利略相對性原理以及光速不變原理等等。然而現(xiàn)實(shí)的情況是，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的極限速度等于真空中的光速?？紤]到“接觸作用原則”以及“相互作用傳播速度的有限性”，則慣性坐標(biāo)系統(tǒng)、相對速度、伽利略相對性原理、光速不變原理等，都不能嚴(yán)格地成立。在這種情況下，無論位于相對靜止慣性系K坐標(biāo)原點(diǎn)O上的觀測者，還是位于相對運(yùn)動(dòng)慣性系K’坐標(biāo)原點(diǎn)O’上的觀測者，使用自己的鐘，都不可能絕對同步地確定出他們分別同這個(gè)事件作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)間過程t和t’。如果我們以光速來傳遞這個(gè)運(yùn)動(dòng)事件的運(yùn)動(dòng)信息，那么理論上，在這個(gè)運(yùn)動(dòng)事件的時(shí)間坐標(biāo)t與t’之中，都應(yīng)包括把這個(gè)運(yùn)動(dòng)事件在任意空間位置的信息以光速反饋給運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)處的觀測者所需的滯后的時(shí)間過程，記作Δt和Δt’。
這里所謂的“不同步”，并非說，“運(yùn)動(dòng)的鐘”與“靜止的鐘”之間，在振動(dòng)周期上出現(xiàn)了偏離。而是說，分別位于坐標(biāo)原點(diǎn)O和O’上的觀測者，在各自記錄的時(shí)間坐標(biāo)t與t’中，應(yīng)包括滯后的時(shí)間過程Δt和Δt’。相反地，假若不包括Δt和Δt’，這兩個(gè)觀測者都沒有擺脫絕對同時(shí)性的時(shí)間觀念。
當(dāng)然，在牛頓力學(xué)中，使用這些概念是沒有問題的，因?yàn)榕ｎD力學(xué)本身假設(shè)：相互作用的傳播速度是無窮大，物體之間的相互作用是超距的。不過，也正因?yàn)檫@一點(diǎn)，給牛頓力學(xué)帶來了缺陷，使其成為一個(gè)近似正確的物理理論。
然而，按照愛因斯坦的相對論，無論站在點(diǎn)O’上確定的時(shí)間坐標(biāo)t’，還是站在點(diǎn)O上確定的時(shí)間坐標(biāo)t，都忽略了Δt與Δt’，這就不能不帶來邏輯謬誤，因?yàn)檫@與同時(shí)性的相對性的前提根本對立。不僅如此，而且在愛因斯坦相對論的坐標(biāo)變換中，總是基于物理方程的協(xié)變性，把兩個(gè)沒有統(tǒng)一起點(diǎn)的t與t’、以及r和r’分別地加以比較。顯然，這種坐標(biāo)變換已經(jīng)違背了相互比較時(shí)必須遵循的起碼的邏輯原則。因此，從愛因斯坦相對論本身與它的前提假設(shè)相互對立上來說，存在著邏輯謬誤；從坐標(biāo)變換使用著不同的時(shí)間起點(diǎn)與空間起點(diǎn)上來說，又存在著概念錯(cuò)誤。——這既是一個(gè)重大的物理問題，又是一個(gè)重大的哲學(xué)問題！
三
涉及相對論問題，就不能不涉及“光速不變原理”。談到光速不變原理，就不能不談到光速測量方法。誠如所知，在傳統(tǒng)的光速測量方法中，觀測者停留在光源位置、記錄光子往返于“光源”同“反光鏡”之間時(shí)間過程的一半，即，作為它在這個(gè)空間距離r上傳播的時(shí)間過程。由此，得出光子傳播的相對速度。這種測量方法，等同于跟隨光子一起運(yùn)動(dòng)的觀測者、利用自己的鐘，隨時(shí)記錄的時(shí)間過程t’去除以空間距離r’，即。暫時(shí)記作c’。把c’定義為光子運(yùn)動(dòng)的絕對速度。當(dāng)然在事實(shí)上，人們并不能真地站在光子上測量光子相對于光源的運(yùn)動(dòng)速度。因此說，這樣的思考問題只不過是一種“邏輯理念”，正是這種邏輯理念體現(xiàn)了思維與事物之間的絕對統(tǒng)一性。
注意到光源與反光鏡之間的距離對于光源和反光鏡處的兩個(gè)觀測者來說，是同一個(gè)物理量，即 ，所以說，傳統(tǒng)測量方法得出地光速實(shí)質(zhì)是站在光子上的觀測者得出地光子對于光源的絕對速度?？紤]到傳遞運(yùn)動(dòng)信息所需要的時(shí)間過程Δt之后，必然存在著兩種光速：一是位于光源的觀測者得出地光子運(yùn)動(dòng)的相對速度；二是跟隨光子一起運(yùn)動(dòng)的觀測者得出地光子運(yùn)動(dòng)的絕對速度 。因?yàn)?/span> ，所以 。由此可見，所謂的光速不變原理，乃是光子相對于光源運(yùn)動(dòng)的絕對速度不變，而并非是光子相對于光源運(yùn)動(dòng)的相對速度也不變。注意到，用思維能力來確定光子在任意空間位置上時(shí)間坐標(biāo)的做法本身，等于相互作用傳遞速度為無窮大的前提假設(shè)，所以傳統(tǒng)的光速測量也是建立在“超距作用原則”之上。
四
（一）廣義時(shí)空相對論的基本概念。一般地講，任何運(yùn)動(dòng)事件都是一個(gè)“物體系統(tǒng)”。不妨用“第三個(gè)物體系統(tǒng)”來稱呼它。理論上，只要有物體系統(tǒng)存在，就一定有觀測者和運(yùn)動(dòng)的鐘存在。這樣一來，相對論的概念就不是：站在K和K’坐標(biāo)原點(diǎn)O和O’上的觀測者，針對第三個(gè)物體系統(tǒng)，分別地與他們作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，所得出的兩種“時(shí)空坐標(biāo)”之間的相互比較；也不是站在O’點(diǎn)上的觀測者與站在O點(diǎn)上的觀測者之間，各自關(guān)于“對方”相對于“自己”運(yùn)動(dòng)時(shí)，所得出地兩種時(shí)間坐標(biāo)、以及兩種空間坐標(biāo)的相互比較。因?yàn)?，在這兩種相互比較之中，前者并沒有擺脫絕對同時(shí)性的時(shí)間觀念，而后者還包括著偷換概念的行為?！麄兌及炎约寒?dāng)成“靜止系”，把對方當(dāng)成“運(yùn)動(dòng)系”。這樣的問題，對應(yīng)的并不是“同一個(gè)運(yùn)動(dòng)事件”。
由此而論，相對論的概念只能是：站在點(diǎn)O的觀測者，觀測O’對于O的相對運(yùn)動(dòng)，得出一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)t；站在點(diǎn)O’的觀測者，也觀測“自己”對于O的相對運(yùn)動(dòng)，得出另一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)t’；而空間距離r’和r對于O’點(diǎn)及O點(diǎn)的觀測者來說，是同一個(gè)物理量。由此，可以得出了兩種運(yùn)動(dòng)速度：一是O點(diǎn)觀測者得出的相對速度；二是O’點(diǎn)觀測者得出的絕對速度。把這兩種時(shí)間坐標(biāo)、以及兩種速度人為地加以比較——坐標(biāo)變換——就構(gòu)成了相對論問題的新概念。不過，這種意義上的相對論已經(jīng)不是愛因斯坦的相對論了，而是以辯證唯物主義的時(shí)空觀念為基礎(chǔ)所創(chuàng)立的廣義時(shí)空相對論。
（二）廣義時(shí)空相對論的數(shù)學(xué)論證。按照“間隔平方”的定義，O’點(diǎn)的觀測者可以把間隔平方寫成：
而O點(diǎn)的觀測者，可以把間隔平方寫成：
式（1）中的
式（2）中的
這里，Δr’是O’點(diǎn)的觀測者，用笛卡兒坐標(biāo)表示的運(yùn)動(dòng)事件從起點(diǎn)移動(dòng)到終點(diǎn)的空間距離；Δr是O點(diǎn)的觀測者，對同一個(gè)空間距離的不同描述。當(dāng)O’與O無限接近時(shí)，可把Δs’2與Δs2寫成微分的形式，即：
以及
盡管從表面上看， ，但這種不相等是由于觀測位置的不同造成的，是純主觀的。
與愛因斯坦的相對論對立的是，廣義時(shí)空相對論認(rèn)為：造成間隔平方不相等的客觀原因是相互作用傳播速度的有限性。因?yàn)?，假如相互作用的傳播速度是無窮大，那么，無論兩個(gè)觀測者相距得多么遙遠(yuǎn)，都不會(huì)造成?；谶@一點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的時(shí)空觀念，利用辯證邏輯，我們歸納了一個(gè)綜合的命題——客觀性原理：客體具有不依賴于主體的客觀內(nèi)容。根據(jù)客觀性原理，勒令這這些不相等的間隔平方一律相等，即：
然后，把式（5）和式（6）代入（7）式，并注意到,
再經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)[1]，就得出了一組廣義時(shí)空相對論的變換公式：
熟悉愛因斯坦相對論的人都會(huì)看到，這里唯一相同的是時(shí)間坐標(biāo)的變換公式。不過，它們的物理意義并不相同。
當(dāng) 時(shí)， 則有 。于是，由式(8)可得出：
——這就是愛因斯坦狹義相對論的合理內(nèi)核。把式(13)按冪級數(shù)展開，即：
當(dāng) 時(shí)，即K’與K重合，并與坐標(biāo)原點(diǎn)O相對靜止，則上式化為：
——這就是愛因斯坦靜止質(zhì)量的表達(dá)式。
當(dāng) 時(shí)，即K’與K重合，并以絕對速度c與坐標(biāo)原點(diǎn)O相對運(yùn)動(dòng)，?。?5）式的前兩項(xiàng)，則有：
——這是從思維邏輯的意義出發(fā)，得出的光子相對于光源運(yùn)動(dòng)的總能量。
普遍的情況是： 。對 (15)式取二階近似，則有：
上式表明，從靜止系的角度上來看，一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的總能量近似地包括兩個(gè)部分：一是物體的靜止能量，與狹義相對論一致；二是物體的動(dòng)能，與牛頓力學(xué)一致。
根據(jù)光子能量的公式 ，我們可以得到光子“相對靜止質(zhì)量”的計(jì)算公式：
式中， 為普朗克（Planck）常數(shù)，是光波頻率,單位赫茲Hz。在這里，我們令：
則上式可改寫成：
其中， 是一個(gè)固定的常數(shù)，經(jīng)計(jì)算得： 克·秒。
利用一個(gè)實(shí)際例子來驗(yàn)證這個(gè)公式正確與否。例如，已知可見光的頻率范圍在赫茲（Hertz），由此，可以根據(jù)（22）式求得“可見光”光子的“相對靜止質(zhì)量”大約在：克。正如所知，電子的靜止質(zhì)量約為 克，由此得出光子的靜止質(zhì)量大約為電子質(zhì)量的三百萬分之一左右?！庾泳哂徐o止質(zhì)量的結(jié)論，可以通過中微子具有靜止質(zhì)量得到間接地證明。
應(yīng)用(22)式，根據(jù)牛頓力學(xué)和開普勒定律，計(jì)算了光子通過太陽附近的引力場時(shí)，產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度也是。這個(gè)計(jì)算結(jié)果與最近的觀測結(jié)果()非常接近[1]。從而表明兩點(diǎn)：第一，公式（22）本身的正確性；第二，光子具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
基于光子的結(jié)構(gòu)特征，可以推斷：在廣袤宇宙中傳播著的恒星系的光波，其能量產(chǎn)生了“量子化的衰減”，從而造成頻率的下降——恒星系光譜的紅移現(xiàn)象。這就否認(rèn)了“多普勒效應(yīng)引起紅移”的現(xiàn)有解釋，從而否定了“大爆炸模型”的現(xiàn)代宇宙學(xué)理論等等[1]。
五 結(jié)論
總而言之，廣義時(shí)空相對論不僅克服了愛因斯坦相對論的邏輯謬誤和概念錯(cuò)誤，而且證明了光子具有不等于零的相對靜止質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)?；诠庾拥膬?nèi)部結(jié)構(gòu)模式，利用光子的“老化模型”，合理地解釋了恒星系光譜紅移的真正原因，從而否認(rèn)了“大爆炸模型”的宇宙生成論。事實(shí)證明，廣義時(shí)空相對論是一個(gè)在邏輯上更加合理，在應(yīng)用上更加廣泛的時(shí)空理論。
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