狭义相对论剖析

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1、狭义相对论剖析郭德强（抚顺抚兴供电分公司，抚顺113006）摘要：对狭义相对论提出的片地钟同步、光速不变原理、同时相对性、洛伦兹变换、相对时空观、速度关系式、多普勒原理（爱因斯坦关系式）、质能关系式等进行了剖析，所形成的看法却与目前物理学界主流对狭义相对论所抱持的看法截然不同，希望因此而弓I发物理学界对狭义相对论的更深层次的讨论。关键词：狭义相对论；剖析中图分类号：0412.1文献标识码:0引言H二十世纪九十年代以来，由于在天文观测和科学实验中发现了一些与相対论相悖的事实，如超光速、暗物质等，口相对论木身在逻辑上也存在者诸多令人困惑的悖论，因此国际学术界对相对论提出各种质疑

2、和挑战的声浪tl益高涨。在我国，这股力量也正在凝聚和壮大。于2002年成立的北京相对论研究联谊会积极纽织有关的学术交流活动和课题研究工作。在互联网上更是出现了许多质疑和挑战相对论的贴吧、论坛、博客和网站。本篇论文针对狭义相对论从多个方面抛砖引玉地进行剖析，只是希望因此而引发科学界对狭义相对论的更深层次的讨论。1异地钟同步爱因斯坦在关于狭义相对论的论文《论动体的电动力学》（简称［11）和《相対性原理及其结论》（简称【2】）中，首先引入点事件、观察者和光信号这些概念并将其与坐标系和钟联系起来，而这些概念在传统运动学中都未加以考虑。爱因斯坦认为，某点事件发生的时间只能根据最靠近该

3、事件发生地点的钟的指示时间来确定。若观察者所在地点与某点事件发生地点之间存在着一定的距离，则观察者根据白己身边的钟所确定的该点事件发生吋间应当是观察者借助光信号观察到的该点事件发生时间。爱因斯坦因此而要求静止在同一个坐标系内的所有钟必须实现同步，并在【2】中给出实现异地钟同步的具体方法，即“这些钟全部是等同的，也就是说，如果它们一个挨一个地排列下去，两个这样的钟的读数差应当保持不变。”假设我们将若干个钟一个挨一个地在同一个平面内排列成一个同心圆，我们如何证明两个这样的钟之间存在着读数差呢？若光速在各向同速口位于圆心的观察者看到圆上这些钟的读数完金相同，则这些钟理当是完全同步

4、的。描述运动，离不开距离、时间和速率这三个基本概念及其相互Z间的数学关系。在传统运动学中，速率二距离/时间，而界地钟完全同步是一个不言而喻的约定。在【1】屮，爱因斯坦是“设在'A时间'tA从A发出一道光线射向B,它在’B时间'tB又从B被反射向A,而在'A时间'爲回到4处。若tB-（A=f，⑴则这两只钟按照定义是同步的。”实际上，关系式（1）只是在位于人、B两处的钟己经实现同步后，才冇成立的可能性。双向卫星时间比对法是口前精确度最高的远距离时间比对法。自1998年101131Fl起，屮国科学院陕西犬文台与Fl本综合通信研究所合作，利用双向卫星时间比对，实现两国标准时间的同步

5、，并R作为全球双向卫星时间比对的一环，为国际原子时标准和全球时间同步作出贡献。通过利用同步卫星进行中日双向时间传递试比对发现，其误差主要来自Sagnac效应（约95ns）丁。该项工作足以证明，关系式（1）并未能得到相关实验的严格支持。2光速不变原理爱因斯坦在【1】中提出的光速不变原理为：任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度C运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出來的。光速不变原理-直倍受争议。爱因斯坦承认光速二路程/吋间。我们必须清楚的是，该关系式只冇在发射点与接收点Z间保持相对静止，光的路程可以被确定的条件下才能成立；若发射点与接收点沿彼此连线相対运动

6、，则因发射点与接收点之间的距离是时间和速率的函数，光的路程并无法确定，故该关系式并不能被冇效应用。通过对连续光谱进行观察，我们根本无从区分各种色光究竟是來自静止物体或是运动物体。测量到的真空中光速越来越精确，最可靠值已经达到299,792,458±1米/秒。我们知道，越來越精确的真空屮光速值都是在地球表面的实验室里测定的，而将这样一个真空中光速的测量值假设为宁宙的一个基本物理帘数，无论在理论上，还是在实验上，都缺乏可信的证据。研究表明，“常数”一词可能是不恰当的说法，因它们或许随时间、空间而变⑵。Sagnac效应表明，当光源和探测器随閲盘一起旋转时，两束沿互为相反方向传播的

7、光在同一闭合光纤回路中所经历的时间不同。王汝涌将Sagnac效应进行了冇效的推广。通过实验发现，Sagnac效应仅做为一个特例而被囊括其中，在任意形状的转动的闭合光纤回路屮，光纤总长度对干涉条纹移动数有肓接的贡献⑶。对于王汝涌实验而言，根据光速二路程/时I'可计算，证明光速可变，根据光速二波长X频率计算，证明光速不变。这也使得长久以來关于光速可变或不变的争论遭遇到尴尬。光波与声波之间、光速与声速之间存在着许多可以类比的现象。在介质中运动的物体的速度超过声速，实际上仅仅存在于气体中，这是因为气体的分子间距远远大于分子