作者：彭曉韜
日期：2018年03月02日
[文章摘要]：愛因斯坦的相對(duì)論以光速不變假設(shè)及相對(duì)性原理為基礎(chǔ)，推論出時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)的結(jié)論。但此推論存在明顯的邏輯錯(cuò)誤。同時(shí)，目前幾乎所有的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)均存在不能直接證明光速恒定或時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化。絕大部分測(cè)量光速的實(shí)驗(yàn)均在地球大氣層內(nèi)完成，所測(cè)量到的僅為光波在大氣層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度，因此速度才基本相等。而驗(yàn)證時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)也存在解釋的非唯一性，也不足以證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度真的存在相關(guān)性。本文就此進(jìn)行了比較詳實(shí)的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了驗(yàn)證分析是否正確的方法。供有條件進(jìn)行驗(yàn)證的單位與個(gè)人參考。
關(guān)鍵詞：相對(duì)論時(shí)空觀；邏輯矛盾；大空實(shí)測(cè)光速
一、相對(duì)論時(shí)空觀簡介
簡單地說，愛因斯坦的相對(duì)論時(shí)空觀要點(diǎn)是：運(yùn)動(dòng)速度越快的時(shí)鐘走得越慢、尺規(guī)越短、質(zhì)量越大。即：
假設(shè)在靜止的參照系內(nèi)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)為t、尺規(guī)為l、質(zhì)量為m；
在以V速度運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)鐘計(jì)時(shí)為T、尺規(guī)為Ｌ、質(zhì)量為Ｍ。則有：
相對(duì)論推導(dǎo)的速度疊加公式：
當(dāng)在某一靜止參照系中存在二個(gè)運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，我們假設(shè)他們?cè)陟o止參照系中的速度分別為Ｕ和Ｗ，則在以速度Ｕ運(yùn)動(dòng)的參照系中測(cè)量以Ｗ速度運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，其速度為Ｖ。則有：
二、相對(duì)論時(shí)空觀的矛盾分析
1、邏輯分析：從邏輯上講，運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。即甲物體相對(duì)乙物體存在運(yùn)動(dòng)速度Ｖ時(shí)，乙物體也相對(duì)甲物體存在運(yùn)動(dòng)速度Ｖ，只是兩者看對(duì)方的運(yùn)動(dòng)方向相反而已。也就是甲認(rèn)為乙在往西運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙則認(rèn)為甲在往東運(yùn)動(dòng)，僅此而已。另一方面，世界萬物的運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，不運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。因此，如果時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)的話，世界上就沒有了統(tǒng)一的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)了。每個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，甚至分子和原子以及原子中的電子和原子核都得有個(gè)自己的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)了。我們利用地球自轉(zhuǎn)一周為24小時(shí)定義的時(shí)間就無法在地球上的任何地方使用了，因?yàn)榈厍蛏系拿恳粋€(gè)原子都是在運(yùn)動(dòng)的！以地球子午線定義的長度單位也不能在地球上的任何地方使用了。還有人為定義的質(zhì)量單位和以此為基礎(chǔ)通過各種方式推算出的地球、月球、太陽等天體的總質(zhì)量等均是不可信的。因此這些天體相對(duì)地球并非靜止。因此，應(yīng)該這樣去理解時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量，人們?cè)诙x或推演時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量時(shí)已經(jīng)把存在的相對(duì)運(yùn)動(dòng)給消除了，無須再考慮因運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的變化問題。
2、系數(shù)K(V)的數(shù)理分析：在Ｖ的取值區(qū)間為（-Ｃ，Ｃ）時(shí)，K(V)（或1/K(V)）具有如下三個(gè)特性：
2.1、最小值：當(dāng)Ｖ＝0時(shí)，K(0)＝1為最小值（1/K(0)＝1為最大值）；
2.2、對(duì)稱性：當(dāng)Ｖ＝－Ｖ時(shí)，K(-V)＝K(V)（1/K(-V)＝1/K(V)）；
2.3、單調(diào)性：當(dāng)Ｖ在[0，Ｃ）時(shí)，K(V)為單調(diào)增函數(shù)（1/K(-V)為單調(diào)減函數(shù)）。
3、內(nèi)在矛盾
3.1、相等條件：根據(jù)上面對(duì)K(V)函數(shù)特性的分析可知：當(dāng)Ｖ＝0時(shí)，兩個(gè)參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量才相等；
3.2、與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)：根據(jù)上面對(duì)K(V)函數(shù)特性的分析可知：K(V)的值僅與Ｖ的大小有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。即：K(-V)＝K(V)。也就是說：在某一參照系中，以等速向任何方向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)鐘、尺規(guī)和質(zhì)量均是相等的。也就是說：兩個(gè)以相同速度朝相反方向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量是相等的；
3.3、反向運(yùn)動(dòng)相對(duì)速度：按照（公式2），當(dāng)Ｕ＝-Ｗ時(shí)，有：
當(dāng)0<> 3.4、反向運(yùn)動(dòng)參照系的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量：根據(jù)上面3.3款中的計(jì)算，兩個(gè)以相同速度值朝相反方向運(yùn)動(dòng)的參照系間的相對(duì)速度Ｖ>Ｗ，K(V)又為單增函數(shù)。因此有： K(V)>K(W) （公式4） 也就是說：從以Ｗ速度正向運(yùn)動(dòng)的參照系中觀測(cè)以Ｗ速度反向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量的變化量應(yīng)大于在靜止參照系中觀測(cè)以Ｗ速度向正向或向反向運(yùn)動(dòng)的參照系中的相應(yīng)變化量；反過來，從以Ｗ速度反向運(yùn)動(dòng)的參照系中觀測(cè)以Ｗ速度正向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量的變化量也大于在靜止參照系中觀測(cè)以Ｗ速度向正向或向反向運(yùn)動(dòng)的參照系中的相應(yīng)變化量。 4、存在的矛盾 4.1、按照相對(duì)論推論的時(shí)空轉(zhuǎn)換方法，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不等于0的參照系間的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量是不能相等的。只有相對(duì)速度等于0時(shí)，時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量才能相等； 4.2、兩個(gè)以相同速度值反向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量是相等的； 4.3、兩個(gè)以相同速度值反向運(yùn)動(dòng)的參照系間的相對(duì)速度不僅不為0，且大于相對(duì)靜止參照系的速度值。因此他們的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量不應(yīng)相等。 4.4、矛盾問題：以相同速度值反向運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量到底是相等還是差異比相對(duì)靜止參照系的更大？ 三、簡要分析被認(rèn)定為支持相對(duì)論時(shí)空觀實(shí)驗(yàn)的有效性 1、水星軌道近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 相對(duì)論對(duì)利用牛頓動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)的水星軌道近日點(diǎn)與實(shí)測(cè)值間存在的43弧秒的誤差修正被認(rèn)定為證明相對(duì)論是正確的最有力證據(jù)。但也有不少反對(duì)意見認(rèn)為用牛頓動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)的值與實(shí)測(cè)值的差異在計(jì)算誤差范圍內(nèi)，不足以證明相對(duì)論的正確性。如：吳大猷先生認(rèn)為：“在水星之情形，觀察的結(jié)果，需先做許多校正(如受其他星星之干擾等)這些校正，總值達(dá)5160″ 之巨，剩余43″實(shí)不及總值的百分之一”。吳大猷先生的說法不無道理，從另一個(gè)角度來看，在依據(jù)牛頓力學(xué)計(jì)算的時(shí)候涉及數(shù)個(gè)物理量，每一個(gè)物理量的取值也會(huì)影響計(jì)算結(jié)果，計(jì)算過程多個(gè)物理量累計(jì)精度達(dá)不到百分之一，就根本不能說明牛頓力學(xué)錯(cuò)誤。此外，影響水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的因素很多，任何微小的變動(dòng)都會(huì)影響到對(duì)廣義相對(duì)論的驗(yàn)證的可信度。因此，這個(gè)問題尚需要繼續(xù)研究（此方面的觀點(diǎn)引自網(wǎng)址http://tieba.baidu.com/p/3385026776之天方葉彈）。最主要的原因應(yīng)該是：在牛頓動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)中未考慮水星自轉(zhuǎn)的作用。而相對(duì)論預(yù)測(cè)中考慮了水星的自轉(zhuǎn)作用。因此，把水星自轉(zhuǎn)的效應(yīng)加入牛頓動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果后，才能用來判定牛頓動(dòng)力學(xué)和相對(duì)論的對(duì)錯(cuò)。還有就是：牛頓動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)中未考慮萬有引力的傳遞速度問題，而相對(duì)論計(jì)算時(shí)考慮到了萬有引力的傳遞速度。因此，水星軌道近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)校正并不能完全說明相對(duì)論是正確無誤的。至少無法直接證明光速在任何參照系中是恒定的。也不能直接證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量是隨運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化的。 2、光波在太陽附近的偏折 當(dāng)日食期間，太陽發(fā)光部分被月球遮擋后，星光從太陽和月球附近經(jīng)過而到達(dá)地球過程中，星光的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。觀測(cè)結(jié)果顯示：前期的實(shí)測(cè)結(jié)果約為相對(duì)論預(yù)測(cè)值的一半左右，后來改用無線電波段進(jìn)行觀測(cè)才實(shí)測(cè)出星光的偏轉(zhuǎn)角度與相對(duì)論預(yù)測(cè)基本吻合（詳見網(wǎng)址http://tieba.baidu.com/p/3385026776中的介紹），由此認(rèn)定相對(duì)論是正確的。但很可能有其他可能性導(dǎo)致星光從太陽附近經(jīng)過時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最可能的原因是：太陽周圍存在厚度很大、密度隨離太陽表面的距離減小的不發(fā)光氣體層，類似于地球的大氣層。光波在橫穿太陽外層氣體層時(shí)將由于介質(zhì)的不均勻而發(fā)生路徑偏轉(zhuǎn)，如同地球上出現(xiàn)海市蜃樓類折射一樣。如下圖一所示。 本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還存在一個(gè)比較大的疑問：可見光波段的偏轉(zhuǎn)量為什么小于無線電波段？按照相對(duì)論和量子力學(xué)理論，頻率越高的電磁波的動(dòng)質(zhì)量越大，受到太陽引力的作用越大，越容易改變運(yùn)動(dòng)方向從而偏轉(zhuǎn)量越大才合理。因此用相對(duì)論理論解釋本實(shí)測(cè)結(jié)果存在矛盾之處。但采用因太陽大氣層不均勻而致使電磁波發(fā)生折射來解釋則不同了。因?yàn)轭l率越高的電磁波能穿透太陽大氣層的能力越弱，因此電磁波偏折路徑上離太陽最近的點(diǎn)到太陽表面的距離就會(huì)越大，電磁波在太陽大氣層內(nèi)的偏折程度就會(huì)越小。反之，頻率較低的無線電波則穿越能力更強(qiáng)，電磁波路徑上離太陽最近點(diǎn)到太陽表面的距離就越小，電磁波在太陽大氣層內(nèi)的偏折程度就會(huì)越大（如下圖二所示：θ1<>2）。這就很好地解釋了實(shí)際觀測(cè)中為什么高頻電磁波偏折小于低頻電磁波了。 因此，光波在太陽附近的偏折即使是由相對(duì)論認(rèn)為的時(shí)空彎曲導(dǎo)致的，仍不能直接證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 3、光波的重力紅移 據(jù)有關(guān)資料介紹：龐德-雷布卡實(shí)驗(yàn)（Pound–Rebka experiment）于1959年利用極為敏感的穆斯堡爾效應(yīng)測(cè)量位于哈佛大學(xué)杰弗遜塔頂部和底部的兩個(gè)輻射源的相對(duì)紅移，才確切證實(shí)了重力紅移效應(yīng)。但此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊翊_切地證實(shí)重力紅移應(yīng)存在疑問：由于實(shí)驗(yàn)是在地球大氣層內(nèi)完成的，大氣的密度隨高度的變化會(huì)導(dǎo)致光波垂直地面?zhèn)鬟f時(shí)的速度變化。高處的速度快，低處的速度會(huì)慢一些。還有空氣的非靜止?fàn)顟B(tài)也會(huì)改變光波在大氣層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度。雖然這種變化可能極其微弱。因此，本實(shí)驗(yàn)難以確切地證明重力紅移存在的真實(shí)性。即使是本實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明重力紅移的存在，仍不能直接證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 4、后牛頓重力實(shí)驗(yàn) 本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象為牛頓萬有引力定律，仍在進(jìn)行中，還沒有確切的結(jié)果。即使是有結(jié)果，最多說明牛頓萬有引力定律需要作修正。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果既不能直接證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 5、 重力透鏡實(shí)驗(yàn) 與后牛頓重力實(shí)驗(yàn)一樣，仍在進(jìn)行中。且宇宙空間中存在密度差異大、分布不均勻的氣體星際物質(zhì)，這些物質(zhì)在某些條件下也能形成透鏡效應(yīng)。因此，即使是能實(shí)測(cè)到透鏡效應(yīng)，要證實(shí)其是由重力導(dǎo)致的還是由星際物質(zhì)導(dǎo)致的也不是一般地困難。即使是本實(shí)驗(yàn)有結(jié)果，也只能證明萬有引力場對(duì)電磁波的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)產(chǎn)生影響。因此，此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)既不能直接證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 6、重力時(shí)間延遲實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)與后牛頓重力和重力透鏡實(shí)驗(yàn)一樣，驗(yàn)證對(duì)象為萬有引力。其實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果存在多種解釋的可能性。因?yàn)?，有很多因素可?dǎo)致太陽附近的電磁波運(yùn)動(dòng)軌跡的改變，主要是太陽附近存在很大范圍的不發(fā)出可見光但能傳遞可見光的氣體層，還有太陽風(fēng)的存在，使太陽附近的空間并非與理想的真空一樣地讓電磁波無任何障礙地穿行。因此，在沒有完全弄清太陽附近的真實(shí)電磁環(huán)境的情況下做的任務(wù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果均不能說明問題。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)一樣地既不能直接證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 7、等效原理實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)象為萬有引力常數(shù)，主要通過長期監(jiān)測(cè)地月距離的變化來實(shí)現(xiàn)。但由于地月間存在地球大氣層、太陽風(fēng)以及星際空間物質(zhì)等的影響，其結(jié)果是否能直接證明萬有引力常數(shù)是恒定不變的也難以有明確結(jié)論。即使是有也不能直接證明光速恒定，更不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 8、重力紅移實(shí)驗(yàn) 與上面第3項(xiàng)“光波的重力紅移”一樣，在此不多敘述。 9、參照系拖拽實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍存在諸多爭議，是否能直證廣義相對(duì)論的可信性還沒有定論。即使是本實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C實(shí)廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)相符，也不能直接證明光速恒定，更不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 10、脈沖雙星實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)也是用來驗(yàn)證廣義相對(duì)論引力場理論的，主要是利用脈沖雙星的進(jìn)動(dòng)效應(yīng)來驗(yàn)證。但脈沖雙星的進(jìn)動(dòng)可能與很多因素有關(guān)，不一定能唯一地證明廣義相對(duì)論強(qiáng)力場理論的正確性。即使是能夠證明廣義相對(duì)論強(qiáng)力場理論是正確的，但也不能直接證明光速恒定，更不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。 11、邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)的目的是要驗(yàn)證以太的存在，且以假設(shè)光波在以太中的速度恒定，并假設(shè)以太相對(duì)太陽靜止以證明以太的存在。但實(shí)驗(yàn)證明以太不存在，即未檢測(cè)到光波干涉條紋的變化。但不能就此證明光速是在任何參照系中恒定！其實(shí)，此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)只證明了光波在地球表面附近的大氣層內(nèi)速度恒定。電磁波或光波在介質(zhì)中的速度主要由介質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與入射波的速度無關(guān)。就如聲波在空氣中、水中、巖土中的運(yùn)動(dòng)一樣，光波在大氣層內(nèi)的速度應(yīng)該只隨大氣的溫度及密度變化，不會(huì)與入射波的速度高低有關(guān)！因此，當(dāng)風(fēng)速不大時(shí)，在大氣層內(nèi)的任何實(shí)測(cè)光波速度的實(shí)驗(yàn)均會(huì)得到光速是恒定的結(jié)論。同時(shí)，由于光波經(jīng)實(shí)驗(yàn)裝置中的三棱鏡分頻、分光鏡和反光鏡的反射或透射作用后，光波如果進(jìn)入新的介質(zhì)，則其速度由介質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定；若進(jìn)入真空，則相對(duì)于進(jìn)入真空前的介質(zhì)（三棱鏡、分光鏡和反光鏡）速度恒定。 由以上的分析就可知道：在地球大氣層內(nèi)或使用干涉儀等測(cè)量裝置是不可能實(shí)測(cè)到真實(shí)的、運(yùn)動(dòng)速度不同的光源發(fā)出的光波速度的！ 因此，本實(shí)驗(yàn)不能證明光速是恒定的，也不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。 12、天體光行差問題 天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)天體處于頭頂時(shí)，天體的光行差均為20.5弧秒。由此認(rèn)定：天體的光波速度是恒定的，理由是：光行差＝arctg（Ｖ/Ｃ）。即光行差等于地球圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)速度與天體的光波速度之比的反正切。當(dāng)光行差相同、地球公轉(zhuǎn)速度基本恒定時(shí)，光速Ｃ也是恒定的。但大家均忽略了此項(xiàng)觀測(cè)是在地球大氣層內(nèi)完成的，所有天體的光波均是在大氣層內(nèi)的透射波傳遞速度。因此，Ｃ值相等是完全正常的。與上面第11項(xiàng)一樣，本實(shí)驗(yàn)也不能證明光速是恒定的，更不能證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。 13、原子鐘飛行實(shí)驗(yàn) 據(jù)報(bào)道：1971年美國科學(xué)家在地面將精度為0.000000001秒的銫原子鐘對(duì)準(zhǔn)，4臺(tái)原子鐘放在地面實(shí)驗(yàn)室；另外8臺(tái)分別放在向東和向西飛行的噴氣式飛機(jī)上各4臺(tái)并繞地球一圈，然后返回地球與地面上靜止的原子鐘比較，其結(jié)果是：時(shí)鐘向東飛行時(shí)慢了59×10-9 秒，往西飛行時(shí)快了273×10-9 秒。廣義相對(duì)論的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的偏差（尤其鐘快現(xiàn)象）。總之，在實(shí)驗(yàn)中的三組原子鐘相互看來，實(shí)驗(yàn)中既有“動(dòng)鐘變慢”現(xiàn)象，也有“動(dòng)鐘變快”現(xiàn)象。有的以太陽為參照系來計(jì)算廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)值，則能比較好地解釋實(shí)測(cè)結(jié)果。那么本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明相對(duì)論的光速恒定和時(shí)間、尺規(guī)及質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)呢？ 首先，用于計(jì)時(shí)的銫原子鐘的計(jì)時(shí)精度受多種環(huán)境因素的影響，如：重力場、電磁環(huán)境、振動(dòng)狀態(tài)、溫度與溫度、空氣密度等。在沒有弄清楚銫原子鐘在各種外部因素變化時(shí)對(duì)計(jì)時(shí)精度的影響并消除的情況下，難以準(zhǔn)確認(rèn)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持相對(duì)論的真實(shí)和可靠性。因此，在地球上的和在飛機(jī)上的銫原子鐘的行走速度可能存在較大差異并導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的較大變化； 其次，太陽萬有引力差異：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明：向西飛行的時(shí)鐘快于地面的；而向東飛行的時(shí)鐘慢于地面的。這充分說明：地球表面不能作為慣性參照系，應(yīng)以太陽作為參照系。由于未能查詢到本實(shí)驗(yàn)過程中飛機(jī)的實(shí)際飛行速度和高度等數(shù)據(jù)，因此，我們只能定性地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 位于地球表面赤道上的時(shí)鐘因地球自轉(zhuǎn)而存在約463.81m/s的運(yùn)動(dòng)速度，位于10000米高空飛機(jī)上的時(shí)鐘：向東飛行的速度為（464.54+Ｖ）m/s；向西飛行的速度為（464.54-Ｖ）m/s（Ｖ為飛機(jī)相對(duì)地面的飛行速度）。若按Ｖ＝464.54m/s考慮，則向西飛行的飛機(jī)正好處于相對(duì)太陽靜止的位置上，太陽對(duì)其的影響基本不變；而向東飛行的飛機(jī)以2倍地球自轉(zhuǎn)速度運(yùn)動(dòng)，太陽對(duì)其的影響變化速率是地面的二倍。 再者，地球自轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致萬有引力場各向異性：運(yùn)動(dòng)與靜止質(zhì)量產(chǎn)生的萬有引力場應(yīng)該存在一定差異，這種差異性很可能與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。因此，相對(duì)靜止的地面鐘與向東或向西飛行的飛行鐘受到的地球萬有引力可能存在明顯差異。 為了消除本實(shí)驗(yàn)可能存在的其他不利因素的影響，有必要增加二架飛機(jī)和8臺(tái)同精度的銫原子鐘分別向南和向北方向飛行，以取得更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來判定時(shí)鐘速率的變化到底是由哪些因素決定的。 因此，本實(shí)驗(yàn)不能證明光速恒定，直證時(shí)間與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。 14、μ介子壽命延長實(shí)驗(yàn) 來自外層空間的宇宙線轟擊地球大氣，產(chǎn)生了大量的μ介子，這些μ子具有很寬的能量范圍，飛行速度有大有小，高能量的μ子速度非常接近光速c，可大于0.9954c。μ子壽命很短暫，產(chǎn)生后會(huì)很快衰變掉，各個(gè)μ子的實(shí)際壽命有長有短，但是當(dāng)我們統(tǒng)計(jì)群體μ子的平均壽命時(shí)發(fā)現(xiàn)，其平均壽命是恒定的。一群μ子衰變掉一半所需的時(shí)間，稱為半衰期，常被用作壽命的標(biāo)志,大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)出靜止μ子的半衰期T = 1.53×10-6秒，恒定不變。在μ子和介子實(shí)驗(yàn)中，μ子和介子作有加速的圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)作這樣運(yùn)動(dòng)的μ子和介子的平均壽命大于靜止μ子和介子的平均壽命。因?yàn)?963年的一次實(shí)驗(yàn)中，人們?cè)诟?910米的山頂上，測(cè)量鉛直向下的速度在0.9950C～0.9954C之間的μ-子數(shù)目，每小時(shí)平均有563±10個(gè)；然后在離海平面3米高的地方測(cè)量相同速度的μ-子數(shù)目，平均每小時(shí)408±9個(gè)。μ-子從山頂運(yùn)動(dòng)到海平面所需時(shí)間應(yīng)為： 這是靜止μ-子半衰期（Ｔ1/2）的4倍多，如果高速運(yùn)動(dòng)的μ-子半衰期和靜止時(shí)相等的話，人們預(yù)期在飛行1907米距離后，在海平面附近的μ-子數(shù)應(yīng)不到563/24≈35個(gè)。而當(dāng)時(shí)實(shí)際測(cè)量卻有408個(gè)，這清楚地表明：運(yùn)動(dòng)的μ-子半衰期增長了。 以上對(duì)本實(shí)驗(yàn)的介紹存在如下問題：一是認(rèn)定μ介子是由高能宇宙射線與地球大氣層作用而產(chǎn)生的，大氣層內(nèi)沒有其他來源的μ介子；二是認(rèn)定μ介子只在大氣層與外大空處產(chǎn)生，在大氣層內(nèi)部及地球附件不會(huì)產(chǎn)生；三是僅測(cè)量了運(yùn)動(dòng)速度同在一定區(qū)間內(nèi)的不同高度上的μ介子數(shù)量，未考慮μ介子在不同高度上的速度可能不同（速度隨高度降低）。由此可見，本實(shí)驗(yàn)并不能證明在兩個(gè)高度上測(cè)量的是同一批μ介子的數(shù)量變化。因此，也就不能證明μ介子的壽命的確因?yàn)楦咚龠\(yùn)動(dòng)而延長。另外，靜止與運(yùn)動(dòng)的μ介子受到環(huán)境因素的影響明顯不同，特別是電磁環(huán)境和萬有引力的影響，以及大氣層內(nèi)物質(zhì)的影響等。因此，兩者的壽命存在差異也是完全可能的。 因此，本實(shí)驗(yàn)不能證明光速恒定，直證時(shí)間與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。 15、現(xiàn)有觀測(cè)實(shí)驗(yàn)支持相對(duì)論時(shí)空觀的可信性總結(jié) 通過對(duì)以上14個(gè)所謂能證明相對(duì)論正確的實(shí)驗(yàn)的分析，我們可以得出如下結(jié)論： 15.1、沒有任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明光速在任意參照系中恒定； 15.2、沒有任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明尺規(guī)和質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度變化； 15.3、雖然有二個(gè)實(shí)驗(yàn)自稱能證明時(shí)間隨速度變化，但也存在其他可能性，不足以作為時(shí)間隨運(yùn)動(dòng)速度變化的鐵證。 四、時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)的邏輯證明 我們利用反證法來證明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)： 1、我們假設(shè)在某慣性系中靜止的時(shí)間為t、尺規(guī)為l、質(zhì)量為m；在以速度為v運(yùn)動(dòng)參照系中的時(shí)間為T、尺規(guī)為L、質(zhì)量為M。假設(shè)時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。為了簡化問題，我們進(jìn)一步假設(shè)：函數(shù)f(v)為≠0且與速度v正相關(guān)（單調(diào)增函數(shù)）或負(fù)相關(guān)（單調(diào)減函數(shù)）的線性函數(shù)（相對(duì)論中f(v)＝1/(1-v2/c2)1/2)，為正相關(guān)函數(shù)，即速度v越大，f(v)也越大，其只是正相關(guān)函數(shù)中的一個(gè)特例而已）。 當(dāng)v＝0時(shí)，有f(v)=1。也就是在一個(gè)特定的慣性系中所有的時(shí)鐘行走速度、尺規(guī)的長度和質(zhì)量的大小均一致。因此有： 2、我們假設(shè)以上函數(shù)f(v)為與速度v正相關(guān)，則在此情況下，運(yùn)動(dòng)速度v越大的時(shí)鐘比靜止的時(shí)鐘走得越慢、尺規(guī)則越短、質(zhì)量就越大。 2.1、我們以地球上的時(shí)鐘作為靜止的時(shí)鐘，宇宙中任意其他天體上的時(shí)鐘作為運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘的話，由于宇宙中任意其他天體與地球間都不是相對(duì)靜止的，即v≠0，也就是f(v)均大于1，T 2.2、某一登上月球的宇航員也來做上述推理，則他會(huì)以月球上的時(shí)鐘為靜止的時(shí)鐘，除月球以外的其他任意天體上的時(shí)鐘為運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘，也會(huì)得出類似的結(jié)論：月球上的時(shí)鐘是宇宙中走得最快的時(shí)鐘、尺規(guī)是宇宙中最長的尺規(guī)、質(zhì)量是宇宙中最小的質(zhì)量！ 2.3、同理，我們可以以宇宙中任意天體上的時(shí)鐘作為靜止的時(shí)鐘，除其以外的天體上的時(shí)鐘作為運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘，同樣會(huì)得出類似的結(jié)論：此天體上的時(shí)鐘是宇宙中走得最快的時(shí)鐘、尺規(guī)是宇宙中最長的尺規(guī)、質(zhì)量是宇宙中最小的質(zhì)量！ 2.4、從2.1、2.2和2.3條論述可以得出：任何天體上的時(shí)鐘作為靜止的時(shí)鐘時(shí)，它就是宇宙中走得最快的時(shí)鐘。尺規(guī)和質(zhì)量也一樣。但我們知道，宇宙中只能有一個(gè)或幾個(gè)最快的時(shí)鐘，不能全部是最快的時(shí)鐘。尺規(guī)和質(zhì)量也一樣。如果都認(rèn)為自己的時(shí)鐘是宇宙中走得最快的時(shí)鐘、尺規(guī)是宇宙中最長的尺規(guī)、質(zhì)量是宇宙中最小的質(zhì)量，那只有一種可能性，宇宙中的時(shí)鐘走得一樣快、尺規(guī)一樣長、質(zhì)量一樣大！ 3、我們假設(shè)函數(shù)f(v)為與速度v負(fù)相關(guān)的，則在此情況下，運(yùn)動(dòng)速度v越大的時(shí)鐘比靜止的時(shí)鐘走得越快、尺規(guī)則越長、質(zhì)量則越小。 與上述第2項(xiàng)中的論證類似，只要把其中的慢改為快、短變?yōu)殚L、大變?yōu)樾【涂梢粤耍诖瞬欢鄶⑹觥?/p> 以上的推理和邏輯證明充分說明時(shí)間、尺規(guī)和質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度即不能正相關(guān)，也不能負(fù)相關(guān)，因此只能是不相關(guān)了，也就是f(v)≡1。 五、檢驗(yàn)光速非恒定的途徑和設(shè)想 1、鑒于本文以上論述中已經(jīng)充分說明，在地球大氣層內(nèi)是不可能測(cè)量出不同運(yùn)動(dòng)速度光源所發(fā)出的光波的真實(shí)運(yùn)動(dòng)速度的，只有到外大空中去測(cè)量才可以成功。 2、利用干涉儀等觀測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置也不可能測(cè)量出不同運(yùn)動(dòng)速度光源所發(fā)出的光波的真實(shí)運(yùn)動(dòng)速度，即使是將測(cè)量裝置放在外大空的衛(wèi)星上也不能測(cè)量到真實(shí)的天體光波速度。 3、電磁波運(yùn)動(dòng)速度基本規(guī)律假設(shè)：為更好地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，我們先假設(shè)電磁波僅相對(duì)于在真空中的波源或電磁波由介質(zhì)進(jìn)入真空時(shí)相對(duì)于介質(zhì)的速度恒定為C。這一點(diǎn)應(yīng)該比較好理解：電磁波是波源或介質(zhì)內(nèi)原子核與電子有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生或傳遞的，其產(chǎn)生的波在真空中向外傳遞的速度相對(duì)波源或介質(zhì)速度恒定是完全可能的。也可以包容在其他條件下也速度恒定為Ｃ。 4、利用靜止衛(wèi)星實(shí)測(cè)光波速度方案 假設(shè)兩顆靜止衛(wèi)星的間距為L、光源相對(duì)靜止衛(wèi)星的速度為V、光波到達(dá)兩顆衛(wèi)星的經(jīng)典物理學(xué)時(shí)差為Δt、相對(duì)論速度恒定時(shí)的時(shí)差為ΔＴ。則有： 早 晨： Δt晨＝Ｌ/（Ｃ＋Ｖ） （公式6） 傍 晚： Δt晚＝Ｌ/（Ｃ－Ｖ） （公式7） 相對(duì)論時(shí)差： ΔＴ＝Ｌ/Ｃ （公式8） 根據(jù)（公式6）～（公式8），可根據(jù)經(jīng)典物理的速度疊加和相對(duì)論的速度恒定分別計(jì)算出兩顆衛(wèi)星上記錄到太陽同一脈沖信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差，以及它們之間的差異情況，詳見下表： 按照靜止衛(wèi)星早晨和傍晚相對(duì)太陽的運(yùn)動(dòng)速度約為3km/s，兩顆衛(wèi)星間距為30000km考慮的話（上表序號(hào)9行），按經(jīng)典物理速度疊加時(shí)早晨與傍晚間的時(shí)間差為2微秒。而按相對(duì)論速度恒定的話，早晨與傍晚間不應(yīng)該存在時(shí)差。因此，如果計(jì)時(shí)精度大于微秒級(jí)，完全可以檢驗(yàn)光速是否恒定不變了。 如果檢驗(yàn)光源以河外星系等脈沖星來替換的話，當(dāng)這些光源的光波速度未被宇宙空間的星際物質(zhì)所改變，則同、反向運(yùn)動(dòng)間的時(shí)間差異肯定要大得多了。 綜上所述，利用靜止衛(wèi)星來實(shí)測(cè)太陽和其他天體所發(fā)出的電磁波的真實(shí)速度是完全可以來檢驗(yàn)光速是否恒定不變的。
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