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季灝:狹義相對(duì)論實(shí)驗(yàn)的再思考
               1、擁護(hù)者為狹義相對(duì)論辯護(hù)最有信心的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是光速不變?cè)恚P者認(rèn)為愛因斯坦狹義相對(duì)論中的光速不變?cè)硭傅墓馑僦傅氖菃蜗蚬馑?,但是至今一切?shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)量的是回路光速的不變性,因此,用中科院張?jiān)傺芯繂T的話說:“因此,通常所說的光速不變?cè)硪褳閷?shí)驗(yàn)所證實(shí)是不確切的”。
    2、擁護(hù)者認(rèn)為,狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理,已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí),用艾小白先生的話說:“將自已的眼睛閉上,幾秒以后再將眼睛睜開,人們會(huì)發(fā)現(xiàn)周圍的自然界并沒有發(fā)生大變化……實(shí)際上它是對(duì)相對(duì)性原理的正確性的有力證明”。筆者認(rèn)為這句話十分不嚴(yán)格,沒有大變化,小變化還是有的,現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)(α=e2/hc)的數(shù)值不恒等于質(zhì)心系中的數(shù)值1/137,在高運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)移下會(huì)增大到1/128,這件事明顯與相對(duì)論證明的電子電荷是相對(duì)論不變量的論斷矛盾。筆者還撰文《慣性系不平權(quán)》,對(duì)相對(duì)性原理提出批評(píng)。
    3、擁護(hù)者對(duì)狹義相對(duì)論辯護(hù)很有信心的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是“時(shí)間延緩”。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是運(yùn)動(dòng)的μ子或π+介子的壽命,比靜止的μ子或π+介子的壽命長(zhǎng),筆者認(rèn)為到目前為止實(shí)驗(yàn)室還沒有辦法制造靜止(相對(duì)實(shí)驗(yàn)室的觀察者)的μ子或π+介子,因此,實(shí)際上靜止的μ子和π+介子是不存在的,所謂靜止的μ子和π+介子是通過鉛版、鎘板使μ子和π+介子減速使其靜止,在這減速的過程中,必然有物質(zhì)與μ子和π+介子相互作用,筆者認(rèn)為這些物質(zhì)的相互作用也必然影響μ子和π+介子的穩(wěn)定性,因而他們的壽命比在近乎真空中運(yùn)動(dòng)的μ子和π+介子壽命短也是很正常的。     擁護(hù)者的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是Hafele的原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗(yàn)。有的說這是驗(yàn)證了狹義相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng),也有人說這是驗(yàn)證了廣義相對(duì)論的時(shí)間效應(yīng),但是筆者認(rèn)為(1)該實(shí)驗(yàn)沒有重復(fù)性實(shí)驗(yàn),而沒有重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)是不可靠的。(2)從理論上講對(duì)愛因斯坦狹義相對(duì)論有意義的速度是兩時(shí)鐘之間的相對(duì)速度,不是相對(duì)于某一參照系的“絕對(duì)”速度。那么,向東飛行和向西飛行的原子鐘相對(duì)于地面的原子鐘狹義相對(duì)論效應(yīng),那個(gè)應(yīng)該走得慢些?(3)筆者對(duì)這一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的可靠性表示懷疑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的修正后的結(jié)果與原始數(shù)據(jù)不相同,他們所作的修正原則上是科學(xué)研究中不允許的。根據(jù)凱利博士從美國(guó)海軍天文臺(tái)索取的原始資料復(fù)印件,四個(gè)鐘的其中三個(gè)有嚴(yán)重的不穩(wěn)定基線漂移。用Hafele在1971年內(nèi)部報(bào)告上自己說的話:“多數(shù)人(包括我自己)不認(rèn)為這些原子鐘指出的時(shí)間加快說明任何問題”?!袄碚撆c測(cè)量數(shù)值的不同令人困擾”。
    下面我們比較理論和實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況:理論上東向飛行的鐘應(yīng)比地面鐘-40ns,向西飛行的鐘應(yīng)比地面鐘+275ns。而實(shí)驗(yàn)值用最穩(wěn)定的447號(hào)鐘,東向飛行的鐘比地面鐘-97ns,向西飛行的鐘比地面鐘+26ns,從對(duì)比數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的值與理論計(jì)算發(fā)生嚴(yán)重的偏離,根本談不上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了狹義相對(duì)論的時(shí)間延緩效應(yīng)。
    其實(shí)關(guān)于運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢結(jié)論,這是一個(gè)自相對(duì)論建立以來,長(zhǎng)期爭(zhēng)論而未能達(dá)共識(shí)的問題,即使愛因斯坦本人也認(rèn)為解決時(shí)鐘佯謬問題超出了狹義相對(duì)論的范圍。
    4、運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度收縮實(shí)驗(yàn)。用北京廣播學(xué)院黃志洵教授的話說:“至今沒有一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明過?!?br>     5、護(hù)擁者認(rèn)為最有力的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是相對(duì)論質(zhì)量隨速度增加的實(shí)驗(yàn)。
    關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量的增加結(jié)論,確是物理學(xué)家做了大量關(guān)于質(zhì)速關(guān)于的實(shí)驗(yàn),但是幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都包含了運(yùn)動(dòng)電荷電量不變及電荷在電磁場(chǎng)中受力不變的假設(shè)。因此,同張?jiān)傺芯繂T的話:“上面所介紹的實(shí)驗(yàn),都包含著對(duì)荷電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的承認(rèn),因此,這類實(shí)驗(yàn)實(shí)際上證明的是相對(duì)論力學(xué)及荷電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?!?br>     當(dāng)然,有一個(gè)實(shí)驗(yàn)我認(rèn)為確是證明相對(duì)論質(zhì)速關(guān)系的,它就是1964年貝托齊實(shí)驗(yàn)(刊登在1964年美國(guó)“物理評(píng)論”上),但是張?jiān)傺芯繂T沒有把該實(shí)驗(yàn)列入質(zhì)速關(guān)系部分,為什么?筆者認(rèn)為,這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)本身存在的嚴(yán)重問題。
    對(duì)于電子能量的測(cè)量,貝托齊實(shí)驗(yàn)僅對(duì)1.5Meυ和4.5Meυ兩種能量的電子作了測(cè)量并記錄。(而其他著述有5種、4種或3種能量的電子能量測(cè)量。)貝托齊實(shí)驗(yàn)既然對(duì)15Meυ的電子速度測(cè)量,為什么沒有對(duì)15Meυ電子能量測(cè)量?是沒有達(dá)到預(yù)期效果,還是有其他原因?
    最重要的是對(duì)1.5Meυ和4.5Meυ電子能量測(cè)量,但貝托齊沒有把當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)經(jīng)過時(shí)間詳細(xì)寫出來。在該實(shí)驗(yàn)中中間間隔的時(shí)間是很重要的,因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中電荷的收集時(shí)間很短,而鋁盤的熱時(shí)間常數(shù)較大。
    如果1.5Meυ電子打到鋁盤以后,鋁盤溫度升高沒有足夠的時(shí)間,鋁盤的熱量不可能很快散發(fā)掉,否則4.5Me υ電子打到鋁盤時(shí),鋁盤溫度的升高必然有1.5Meυ電子能量的貢獻(xiàn)。也就是36.5格偏轉(zhuǎn)很可能包含1.5Me υ電子能量的成分。
    此外,該實(shí)驗(yàn)始終沒有講到鋁盤的質(zhì)量和大小。因?yàn)?4mA的電流通過200Ω電阻133秒校準(zhǔn)檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)19格,相當(dāng)于每格檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)200Ω電阻上吸收了0.8焦耳的熱量。那么整個(gè)鋁盤吸收0.8焦耳熱能,不能等價(jià)于200Ω電阻直接吸收0.8焦耳熱能,使檢流計(jì)同樣偏轉(zhuǎn)1格。
    綜上所述,1964年貝托齊所作能量測(cè)量部分并不是很成功的實(shí)驗(yàn),甚至可能是失敗的實(shí)驗(yàn),如果是失敗的實(shí)驗(yàn),則意味著愛因斯坦狹義相對(duì)論理論的錯(cuò)誤。
    艾小白研究員講到現(xiàn)代加速器就是根據(jù)相對(duì)論設(shè)計(jì)的。筆者認(rèn)為不是這樣的,筆者曾撰文“慣性系不平權(quán)”,指出相對(duì)性原理在高能物理領(lǐng)域的失敗。

三、結(jié) 論

    大多擁護(hù)者是盲目地崇拜愛因斯坦和狹義相對(duì)論,夸大狹義相對(duì)論在二十世紀(jì)物理學(xué)的巨大作用,縮小和掩蓋狹義相對(duì)論的存在問題,盡量避免提及不利于狹義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)資料,筆者則不同,仔細(xì)審視了有關(guān)狹義相對(duì)論的每一個(gè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是站不住腳的。筆者并且設(shè)計(jì)八個(gè)思維實(shí)驗(yàn),質(zhì)疑狹義相對(duì)論,得出狹義相對(duì)論是不能自洽、錯(cuò)誤的理論的結(jié)果


http://www.sciencehuman.com/party/papers/papers2005/papers2005l.htm

2005-09-05

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