目前的理論物理中,采用了許多數(shù)學性語言,用數(shù)學語言代替了物質(zhì)之理。人類的認知和知識體系一直伴隨著悖論:從古希臘的芝諾悖論,到微分中的無窮小,再到集合論面對的理發(fā)師悖論。為了化解理發(fā)師悖論,誕生了哥德爾不完備定理:任意一個包含有一階謂詞邏輯與初等數(shù)論的形式系統(tǒng),都存在一個命題,它在這個系統(tǒng)中既不能證明為真,也不能證明為否;如果系統(tǒng)s含有初等數(shù)論,當s無矛盾時,它的無矛盾性不可能在s內(nèi)證明。簡單的說,所有的邏輯體系都不完備;沒有任何公理系統(tǒng)可以證明它自身的相容性。在哲學上,可證與真在邏輯上是兩個概念,可證的一定是真的,但真的不一定可證。
19世紀,隨著光的波動理論的發(fā)展,許多物理學家相信相對太陽靜止的以太是光波的傳播媒介。1887年,邁克爾遜---莫雷實驗,否定了靜止以太的存在。在1887年至1905年之間,許多人企圖去解釋邁莫實驗:1892年,洛倫茨在不拋棄以太的前提下,提出了以太長度收縮,時間變慢的洛倫茨變換,以實現(xiàn)光速不變的結(jié)果。數(shù)學家龐加萊也從數(shù)學角度提出了類似觀點。1905年,愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學》,被認為是相對論的第一篇論文,確立了狹義相對論。在這篇論文中,愛因斯坦設想在牛頓力學成立的大的靜系中,存在一個小的靜系和一個動系,并設想動系中放上時鐘,并以光在動系的A,B兩點間往返用時相同來定義兩個鐘的同步。光速不變,但小靜系中的人觀測感知的動系中鐘的時間卻可以變換。在其中繞了十八個彎,采用了復雜的數(shù)學推導過程。最終得到了洛倫茨變換的相同結(jié)果。 伽利略曾于1607年進行了世界上第一次測量光速的嘗試:他和助手分別站在相距1.5km的兩座山上,每人拿著一盞燈。伽利略先開燈,當助手看到他的燈光時,立刻打開自己的燈。從伽利略開燈到他看到助手那盞燈的燈光,這期間光傳播了3km的時間。由于光的傳播速度太快,伽利略所用計時的鐘是無法對光出發(fā)及返回的時刻進行精準確定的,另外,人眼看到光在大腦中產(chǎn)生光的意識及做出開燈的動作都需要一定的反應時間。因而,伽利略的測量光速的試驗是不可能成功的。而在愛因斯坦的狹義相對論的推導思想實驗中,存在4點和人類實踐相矛盾的地方:1、在動系、靜系中放置了鐘表,采用了這種人工利用鐘表來確定光的出發(fā)及到某一點的時刻的做法,在實踐中已經(jīng)證明是行不通的方法。2. 在導航系統(tǒng)中,采用原子鐘計時,是為了計時的精準,也是為了不同的鐘能保持計時期間走時的同步性——時間的流失是絕對的,并不因為地點的不同而導致時間的流失速度不同。而愛因斯坦的思想實驗中卻采用時間=路程/速度來確定時間,并以人的觀察效果將動系中的時間,路程變換到靜系中的時間和路程。這種做法也是嚴重違背人類導航實踐的。3. 根據(jù)伽利略的大船實驗,所有慣性系中力學規(guī)律是相同的,運動也具有各向同性,時間,質(zhì)量也是相同的。那么,放棄掉以太是光的傳播媒介,而將光波認為是大量光子組成,即光波是種自媒介波。地表空間也算作慣性系(人類就在地表活動,大氣層隨地球運轉(zhuǎn))。那麼邁莫實驗中測得的光的各向同性就是完全正常的。4. 愛因斯坦的思想實驗中,是大靜系內(nèi)套一個小靜系和一個小動系,而坐標系內(nèi)都是有人來觀察光的。這樣就存在優(yōu)越參考系,存在固定的靜系。并非是動系,靜系完全可以遵循相對性任意互換。在潛意識中,愛因斯坦是將地球當成了大靜系,相對地球靜止的坐標系當成了小靜系。
從以上分析中可以看出,愛因斯坦的思想實驗的推導過程,是與人類的實踐不相符的,也可以說是牽強附會的,更偏重于數(shù)學推導。狹義相對論,涉及到光速是宇宙中最大速度,時間膨脹,光速不變,質(zhì)能方程,質(zhì)速方程等許多觀念及公式,是一個正確與錯誤共存的理論。將光速確定為宇宙中相互作用力傳遞的最大速度是合理的,計算兩個存在力的相互作用的物體或粒子之間的關系時采用洛倫茨變換是必要和合理的。高速運動的時鐘走時快慢的變化,是因為時鐘的引力場(包括微觀上組成時鐘的各種分子的電磁場等)和地球的引力場(磁場)相互作用的結(jié)果,是物質(zhì)之理造成的結(jié)果。世界觀和方法論是每個人認知世界的出發(fā)點。根據(jù)辯證唯物主義,物質(zhì)規(guī)律,自然界是客觀存在的。物理中的數(shù)學方程,是用方程去套和湊物理實驗的結(jié)果,是物質(zhì)之理決定了方程的存在,而不是數(shù)學方程的數(shù)學形式及數(shù)學計算方法賦予了物質(zhì)之理。人類的各種學科的知識,都是為了解釋,認知和利用客觀的物質(zhì)。
質(zhì)能方程的推導有多種形式:有直接采用質(zhì)量變換因子進行質(zhì)量變換推導出的;可以由質(zhì)速方程推導得出,也有采用下面推導方法的:麥克斯韋的電磁波包動量P=E/C和牛頓的動量定義p=mv,二式聯(lián)立,當v=c時,即可得到E=mc2;愛因斯坦的推導是一個參照系的質(zhì)量和另一個參照系的能量的近似關系。人類所掌握核裂變和核聚變技術,是特定幾種元素才可能實現(xiàn)。在核反應中,也并非所有的質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為了能量,只是根據(jù)核反應前的元素和反應后生成的其它元素的所含的質(zhì)子中子數(shù)量的差異,得出損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為了相應的能量。其實,核彈爆炸時的產(chǎn)物及產(chǎn)生了多少能量是難以精準測算的。有人認為,質(zhì)能方程代表的只是質(zhì)量和能量之間的當量關系,并非質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量,核反應只是釋放出了原子核內(nèi)質(zhì)子中子之間的結(jié)合能。這種解釋與人類利用核能的實踐比較吻合,但與宇宙大爆炸學說存在沖突,因為大爆炸的奇點是個能量點。在人類的實踐中,只有鈾235(質(zhì)子數(shù)為92,中子數(shù)為143),鈾233,钚239才可以大量得到并用來制造原子彈,氫彈是核裂變加核聚變:原子彈放出來的高能中子與氚化鋰反應生成氚,氚和氚聚合釋放能量。超鈾元素大多都是由人工核反應中發(fā)現(xiàn)和制取的,只有極少的超鈾元素存在于自然界,并且半衰期比較短。這驗證了哲學中的物極必反的道理,元素原子核包含的質(zhì)子,中子數(shù)達到了一定數(shù)量,便很難再繼續(xù)增加。而氫的同位素氚,因為是最輕的元素,所以在核裂變的高溫下才促成了聚變反應。如果將質(zhì)能當量推進一步,可以認為:核能來源于原子的內(nèi)能的釋放,這些能量本身是存在原子內(nèi)部的,在適當?shù)耐饨鐥l件激發(fā)下被釋放了出來。質(zhì)量和能量之間存在當量關系,但絕大多數(shù)質(zhì)量是不能轉(zhuǎn)化為能量的。
質(zhì)量的含義是多方面的:通過天平稱量的物體質(zhì)量,是不變的;物體的平動慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量是等值的;作為引力源的天體(大物體)的質(zhì)量;物體的相對論質(zhì)量(動質(zhì)量是不能成為引力源的);依據(jù)牛二定律,在加速度不同的引力場中,反推出的物體的慣性質(zhì)量是變化的。質(zhì)量與力及引力場是密切關聯(lián)的,而物體的引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量都應該來源于引力源的引力場和物體之間的引力場的相互作用。
在伽利略的等價慣性系中,所有慣性系內(nèi)的時間,長度,質(zhì)量是等價的,物體的質(zhì)量,能量是分別守恒的。在狹義相對論中,動系內(nèi)的時間,長度轉(zhuǎn)換到靜系內(nèi)要進行變換。同時,質(zhì)速方程中,質(zhì)量成為一個變量。顯然,引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量在牛頓力學中就不是一個概念,只在特定條件下才基本等值等效。愛因斯坦引入動質(zhì)量的概念后,引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量(靜質(zhì)量+動質(zhì)量)更加不能等效,相對論質(zhì)量絕對不能等效于能成為引力源的引力質(zhì)量。粒子加速器中將粒子加速到接近光速,根據(jù)質(zhì)速方程,動質(zhì)量趨于極大,但并沒有產(chǎn)生引力效果。質(zhì)能方程和質(zhì)速方程,更多地是種當量關系。
我們來看一下質(zhì)速方程:,它可以用來解釋有質(zhì)量的物體不能被加速到光速,因為物體接近光速時,它的相對論質(zhì)量將趨于無窮大。相對論力學的基礎是牛頓力學,在牛二定律中,F=ma,如果F和m不變,時間無限長,那麼物體的速度將達到光速,甚至超過光速。這只是一種數(shù)學邏輯。在人類的實踐中,物體的質(zhì)量一般是不變的,容易變化的是推力和物體的加速度。人類目前最高速的運輸工具,是火箭,最高速度可達到12公里/秒,火箭發(fā)動機是利用工質(zhì)的高速射流來產(chǎn)生推力,工質(zhì)射流的速度決定了發(fā)動機推力的最高速度,顯然這是遠遠低于光速的。水流可以對無動力的船產(chǎn)生推力,可以認為是眾多的水分子將其動量傳遞給了船。隨著水流和船之間相對速度的降低,水分子傳遞給船的動量越來越小,也就是產(chǎn)生的推力越來越小。光可以產(chǎn)生光壓,可以對太陽帆產(chǎn)生推力。顯然,類似于水流對船的推動,太陽帆船的速度越大,則光和太陽帆船之間的相對速度越小,光所產(chǎn)生的推力也越小。所以,F =F0 (1-v2/c2)1/2,F為光對太陽帆產(chǎn)生的推力,F0太陽帆船相對地球靜止時光對太陽帆產(chǎn)生的推力,V為太陽帆船的速度。在粒子加速器中,利用電場對帶電粒子加速。電場力公式F= Eq,電場力的傳播速度為光速,電磁相互作用的媒介粒子在標準粒子模型中為光子,類比于光子對太陽帆船的加速,當粒子速度越大,粒子受到的電場推力越小,也適用于下面的公式:F =F0 (1-v2/c2)1/2。對電場力進行相對論性修正后,粒子同樣只能被加速到接近光速,而達不到光速。質(zhì)能方程的在人類實踐中,是一種質(zhì)能當量關系。質(zhì)速方程,來源于數(shù)學推導,并沒有嚴格考慮物質(zhì)之理,與質(zhì)能方程關聯(lián)緊密,如果認為質(zhì)速方程,是一種質(zhì)速當量關系,更為恰當。對推動物體達到極高速度運動時的推力進行相對論性修正,取代對物體質(zhì)量進行相對論性修正,并取消動質(zhì)量的概念,更加符合物質(zhì)之理,也符合奧卡姆剃刀原理。
愛因斯坦的廣義相對論的等效原理認為:重力場與以適當加速運動的參考系是等價的。這種嚴格、絕對的等價,只存在于假想實驗中。重力場必須存在于兩個物體之間,而加速運動的參考系是以自己的加速度為唯一條件的,并不需要另一個物體(引力源)的必須存在。
愛因斯坦曾說:“引力場中一切物體都具有同一加速度,這條定律可以表述為慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等?!币勒者@樣的邏輯,是否可以認為所有物體的慣性質(zhì)量是相同的,顯然這是錯誤的。在愛因斯坦的升降機思想實驗中,升降機斷了鋼索后,人,鉛球及升降機只會同步下落,人和鉛球不可能自動懸浮起來。在太陽系內(nèi),可以認為太陽的引力場都是存在的。由于人類的實踐范圍未超出太陽系,所以愛因斯坦所謂的無引力場的太空思想實驗只能是假想,在人類的目前的實踐驗證中是無法實現(xiàn)。
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