0、前言
很多人認(rèn)為相對論是極難看懂的，其實不然。狹義相對論（后簡稱為‘狹相’）的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程挺簡單的，只是主流學(xué)術(shù)界刻意掩蓋它的矛盾和錯誤，報喜不報憂，使得這一理論與經(jīng)典物理理論的嚴(yán)謹(jǐn)思維模式產(chǎn)生了嚴(yán)重沖突。但紙是包不住火的，目前形成的‘維相’和‘反相’兩大派別，便是該背景下的產(chǎn)物。
有人說，反相派多為‘民科’，且基礎(chǔ)知識薄弱，此話確有一定道理。但維相派對矛盾的刻意掩蓋，不過是掩耳盜鈴而已。這好比，你設(shè)計個極為先進的設(shè)備，卻不能正常運行，那么任你口吐蓮花，客戶也不會掏錢的。當(dāng)然了，一些反相派不顧科學(xué)基本原理的恣意想象，也是極不可取的。
相對論雖已被修正幾年了，但這兩派仍熱衷著那些永無結(jié)果的爭議，畢竟在該領(lǐng)域摸爬滾打多年嗎。有句話說，‘不是反對它的人改變了立場，而是反對它的人都死了’，此話雖然偏頗，但由此可見人性之固執(zhí)。而媒體對眾人口味的一味迎合，使得愛因斯坦幾乎成了外星人的代名詞，這也是種變相的造神宣傳。
科學(xué)理論是讓人看懂的，是不應(yīng)存在歧義的，存在歧義的理論絕不是完美的理論。所以說，理性思考（保持學(xué)習(xí)經(jīng)典物理時的思維方式。拋棄掉從前學(xué)習(xí)相對論時的那些遐想式理解的成份），正視不足，是每個科學(xué)工作者必須具備品質(zhì)，有理才能走遍天下嗎。
為了讓大家真正地看懂狹相，文中不但指出修正前狹相（后稱舊狹相）的合理成分，同時也指出了它的不合理成分，并與修正后的狹相（后稱新狹相）進行對比，從而徹底掀去掩蓋在狹相上的神秘面紗。
1、狹相與經(jīng)典理論的差別
經(jīng)典理論是歸納性物理理論。它是對具體實驗結(jié)果的總結(jié)和概括，是具體規(guī)律向普遍規(guī)律的過渡過程，如麥克斯韋方程組便是對經(jīng)典電磁理論的最高概括（但并沒有將洛侖茲力公式f=qvB納入其中）。
與經(jīng)典理論相反，狹相是演繹性物理理論。它是以光速不變原理和相對性原理為基本出發(fā)點，并通過這兩個原理推導(dǎo)出時空-速度-加速度-力這幾個洛侖茲變換式，這些變換式便構(gòu)成了狹相的整個理論體系?？梢?，狹相比經(jīng)典理論要簡潔多了。被實驗驗證的鐘脹效應(yīng)、質(zhì)速關(guān)系式等具體物理規(guī)律，都是由某個變換式推出的，就是說，每個變換式，只能間接地由實驗進行驗證。
下面就狹相各變換式的來歷和驗證情況進行概況性的講解。對于文中具體的數(shù)學(xué)推導(dǎo)細節(jié)，基礎(chǔ)好的學(xué)者或愛好者，可參考文后的文獻來源，進行更加深入的研究和甄別。
2、狹相的兩個原理
在物理學(xué)中，原理是指無需證明的規(guī)律，也稱為假設(shè)或公設(shè)。
光速不變原理：無論光源與觀測者如何運動，所測得的光速c恒定。這已被高精度實驗所證實。
相對性原理：物理定律在所有的慣性系中都相同。是說，如果實驗室是密閉的，那么你在實驗室所做的任何實驗，都無法判斷實驗室是靜止的還是勻速運動的。
3、時空變換式推導(dǎo)及檢驗
3.1、新舊時空變換式的推導(dǎo)(圖3，圖4)
在圖中3，當(dāng)S、S`坐標(biāo)系重合的瞬時，由原點發(fā)出一光子，經(jīng)一段時間后，到達任意P點。則P點在S、S`系中，對應(yīng)坐標(biāo)之間的關(guān)系，稱為時空變換式。
舊狹相的時空變換式推導(dǎo)：是先設(shè)定兩慣性系沿xx`軸做相對運動（圖3左），這對于空間任意點p，是不可能推導(dǎo)出y、z與y`、z`間變換關(guān)系的。實際上是憑直覺認(rèn)為它們是相等關(guān)系的，從而得到舊時空變換式，或者說，是洛侖茲收縮式與伽利略變換式的簡單組合。許多專著中，都是將坐標(biāo)x=ct（c為光速）做為運算項，其實ct=OP≠x。這可能是后人對舊狹相錯誤的有意掩蓋吧。
新狹相的時空變換式推導(dǎo)：是先設(shè)定兩慣性系沿任意方向相對運動（見圖3右），則對于空間任意點p，則可得到y(tǒng)、z與y`、z`的準(zhǔn)確變換關(guān)系。最后再設(shè)θ=0（可方便以后的應(yīng)用和與舊時空變換式對比），從而得到新時空變換式。
加外需要說明的是，變換式與數(shù)學(xué)方程并不是完全等價的。變換式有確定的幾何或物理意義，而數(shù)學(xué)方程則可有可無。圖4中只列出了正變換式，是在S`系中的觀察結(jié)果，而逆變換式（形如S=kS`，省略）則是在S系中的觀察結(jié)果。在新時空變換式中，因為設(shè)了θ=0，那些為零的項被去掉了，則y=γy`與y`=γy也就不能再聯(lián)立成方程組了。
3.2、新舊時空變換式的驗證
舊時空變換式的檢驗：A、在靜慣性系S中的三個坐標(biāo)軸上各置一根等長d的桿棒。當(dāng)光從桿棒一端至另一端時，所用時間皆為t=d/c。但在另一動慣性系S`中，由于x軸上的桿棒發(fā)生了收縮，而y、z軸上的不變，則時間t`出現(xiàn)了兩種值，時間變換出現(xiàn)了混亂。至今所有專著中，只保留了x軸形成的鐘脹效應(yīng)，而對于y、z軸，則是避而不談的。B、與麥克斯韋方程組也會產(chǎn)生沖突（過程略，可參考文后文獻來源）。這與某些專著所說的與電磁理論完全符合是相悖的。C、還有許多···。
不過，由x坐標(biāo)得到的尺度變換關(guān)系和時間變換關(guān)系，則都得到了實驗的驗證，或者說，只要不涉及y、z變換，都能與實驗相符。
新時空變換式檢驗：A、完全消除了舊時空變換式存在的所有問題。B、檢驗實例。處于平衡狀態(tài)且相距為d的兩同性電荷，沿垂直于其連線方向（如圖6）運行時，則每個電荷都將產(chǎn)生磁場，每個電荷也都將受到洛侖茲力作用，從而使兩電荷相互靠近，最后在庫侖斥力的作用下，重新達到平衡狀態(tài)。經(jīng)運算，d的變化，與新時空變換式中y與y`的變換關(guān)系完全吻合，并同時說明了，尺縮效應(yīng)是力的作用結(jié)果。而舊時空變換式得到的結(jié)果則是d不變，所以舊時空變換式是錯誤的。
由于狹相與物質(zhì)的無關(guān)性，尺縮效應(yīng)源于力的作用這一結(jié)論，使得‘狹相’將走出理論和實驗研究階段，而開始步入工程應(yīng)用領(lǐng)域。如伯努利（Bernoulli）效應(yīng)和陀螺的奇怪運行規(guī)律的機理，將被徹底揭示，等等。人們對自然界的認(rèn)識，將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
4、速度和加速度變換式
速度和加速度變換式，是根據(jù)u=ds/dt和α=du/dt求出的。可見，新舊變換式只有⊥方向稍有不同（因為y、z方向形式相同，用下標(biāo)⊥代替y、z方向，以簡化書寫）。
由速度變換式導(dǎo)出的質(zhì)-速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系，因未涉及⊥方向，所以也得到了實驗的驗證。
5、力變換式
5.1、兩個力定義式F=Δp/Δt和F=ma的關(guān)系
力變換式是狹相中最重要的變換式，因為力是最容易被實驗所檢驗的。力定義有兩種形式：動量變化率F=Δp/Δt和牛頓第二定律F=ma。這兩者的關(guān)系為：(Δt→0)limΔp/Δt= lim mΔu/Δt=ma，可見，這兩種力的定義式，是平均力與即時力的關(guān)系，這與平均速度與即時速度非常類似。一般教材中都有此論述，只是未刻意強調(diào)。
有人說，相對論中質(zhì)量是變化的，上面推導(dǎo)過程怎么沒考慮呀？這是因為，當(dāng)Δt→0時，Δu變化極其微小，所以質(zhì)量不變。
在狹相中F=γ^3ma的推導(dǎo)過程中，把速度從0至u時的總質(zhì)量變化，當(dāng)做了Δt→0時，某一時空點的質(zhì)量。這就是愛因斯坦所說的，橫向質(zhì)量與縱向質(zhì)量不相等的由來?？梢?，愛因斯坦的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，確實如其生平介紹那樣，不太扎實。
在力變換式的推導(dǎo)過程中，是指某一時空點的即時力，所以必須使用牛頓第二定律定義的即時力F=ma，而不能使用由動量變化率定義的平均力F=Δp/Δt。
5.2、力變換式的推導(dǎo)
舊的力變換式，是采用動量變化率定義的力，也就是用平均力進行力變換式推導(dǎo)的。其原因可能是：由于舊時空變換式存在錯誤，當(dāng)使用牛頓第二定律 進行力變換推導(dǎo)時，力變換式會產(chǎn)生較明顯的偏差。而使用平均力，得到力變換式較為復(fù)雜，可很好地掩蓋這種偏差。
新的力變換式，則直接采用F=ma（其中m為相對論性動質(zhì)量）進行力變換式推導(dǎo)的。
5.3、新舊力變換式的檢驗
舊的力變換式(注意，其中的u·F是矢量形式)，能量、功率等物理量參與其中，使力變換復(fù)雜、難解。還會得到許多離奇的結(jié)論，如，力與加速度不再平行（物體不再沿著力的方向運動），否定了牛頓第三定律（反作用力定律），進而否定了動量守恒定律。其中動量守恒定律可是自然界的最基本定律，無論宏觀、微觀、高速、低速，均經(jīng)受住了無數(shù)的實驗檢驗。所以說，對動量守恒定律的否定，使狹相與經(jīng)典理論的沖突達到了最高潮。
為彌補狹相的這一致命缺陷，主流學(xué)者提出，將場動量（如電磁場）考慮進去，可彌補這一缺陷，但且不能給出具體的關(guān)系式。只是直觀地認(rèn)為，場動量變化可忽略時，才會有粒子總動量的守恒。這是對動量守恒定律的變相否定，沒聽說動量守恒還需要附加條件。在科學(xué)發(fā)展的今天，這樣的解釋也太過于明目張膽，有強暴科學(xué)的意味。
咱們且不論場動量存在與否，單就狹相的整個建立過程來看，也從未涉及場動量。如果場動量真實存在或是不可忽略，狹相也不可能誕生，更何況那些推論了，皮之不存，毛將焉附。這可能也是‘反相’派的一個堅實理由吧。但質(zhì)速關(guān)系和鐘脹效應(yīng)的驗證，又是不可否認(rèn)的，‘反相’派將之歸于一種巧合。
在新的力變換式中，舊的力變換式存在的這些問題皆不復(fù)存在，牛頓三大定律依然嚴(yán)格成立。尤其是直接準(zhǔn)確地推導(dǎo)出洛侖茲力公式f=qvB，且其中各個過程皆可逆。這可是無數(shù)資深狹相學(xué)者所共同追求的目標(biāo)，因為洛侖茲力公式是目前認(rèn)識到的、也是唯一的在任意速度下都成立的公式，這已被無數(shù)工程和科學(xué)實驗所證明?？梢?，‘經(jīng)典理論是相對論的低速近似’這一結(jié)論，將被徹底否定，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕?jīng)典理論將再次回歸物理學(xué)的核心地位（廣義相對論也是如此，另文敘）。
目前的普遍觀點認(rèn)為，所有理論都存在被證偽的可能性。但修正后的狹相，從兩個原理至洛侖茲力公式的準(zhǔn)確得出，貫穿了狹相的始終，是對整個理論體系的證明，完全不同于實驗只能對某個具體關(guān)系進行的驗證。驗證或符合不同于證明，證明是不可否定的。所以說，修正后狹相的正確性已毫無疑問，也不存在被證偽的可能性其。也可以說，侖茲力公式f=qvB的得出，首開了理論證明之先河。
6、繼續(xù)思考
‘經(jīng)典理論是相對論低速時的近似’是說，在遠小于光速時，相對論可近似為經(jīng)典理論。這種近似論也包括了舊狹相得到的近似的洛侖茲力公式，這里面的問題就出在‘遠小于光速’這個詞?！啤侵复蠹s相等，應(yīng)該是略小于光速才可以，‘遠小于光速’無論如何也不能稱之為近似。
從洛侖茲力公式的準(zhǔn)確得出來看，狹相與經(jīng)典理論（含牛頓力學(xué)）是平行的理論。它們就象一條鋼軌上相向運行兩列的火車，終有正撞在一起的時候。狹相每個部分的推導(dǎo)前提，無一不是經(jīng)典理論內(nèi)容，而舊狹相競?cè)坏贸鰞蓚€理論是近似關(guān)系，實在是說不通的。
舊狹相中存在的兩個錯誤-時空變換式的推導(dǎo)和力定義的模糊，只需簡單的中學(xué)知識就可解決，但百多年來人們卻一直在高深繁雜的數(shù)學(xué)和物理中去探求，這是值得人們深思的。
有人又要舊話重提了，‘雙子佯謬’問題，修正后的狹相好像還是不能解決吧？是的。因為狹相的研究對象，是兩個完全平等的慣性系，所以此問題不在狹相范圍內(nèi)。有些專著試圖用狹相解決雙子佯謬，這是對數(shù)學(xué)的濫用（細分析便可看出），更是種癡心忘想。
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