挑戰愛因斯坦相對論——站在偉人肩上，遵循偉人之囑：用新的理論取代它

目錄

編輯本段圖書簡介　　書名：挑戰愛因斯坦相對論——站在偉人肩上，遵循偉人之囑：用新的理論取代它

 

挑戰愛因斯坦相對論

出版社：中國宇航出版社

　　作者：華棣 著　

　　出版時間：2011年11月

　　ISBN：978-7-5159-0100-8　

　　版次：1版1次

　　裝幀：平裝

　　開本：16

　　頁數：152

　　字數：238

編輯本段作者簡歷　　1936年2月出生於上海市

 

華棣

1945年2月小學畢業，參加新四軍

　　1948年8月新安旅行團（華東野戰軍的文工團）團員

　　1951年9月上海市上海中學初中畢業

　　1953年7月北京市師大二附中（現101中）高中畢業

　　1954年7月北京俄專留蘇預備部畢業

　　1960年2月蘇聯莫斯科航空學院原子能火箭發動機專業畢業，回國後在航天工業部一院火箭發動機設計所工作（其中1979年12月~1982年6月為美國斯坦福大學訪問學者）；曾獲1978年全國科學大會個人獎

　　1984年4月中國社會科學院美國研究所黨組成員，戰略與外交室副研究員

　　1987年2月中國國際信托投資公司國際研究所所長

　　1989年6月美國斯坦福大學研究員

　　1998年1月退休

編輯本段內容簡介　　愛因斯坦的洛倫茲變換含有違反相對性原理的光速不變假設和長度收縮假設，並導致也違反相對性原理的非同時性，它未能賦予麥克斯韋電磁場方程及電磁波方程以不變性，不能解釋多普勒效應和光行差，不能給出動體的質能當量關係。愛因斯坦力學的動質量公式與動能公式不自洽，他的廣義相對論不能解釋水星近日點進動。本書作者只立足於相對性原理，不需其他任何假設，建立了新的相對論。新理論證明：同時性是普適的，光速可變，多普勒效應、紅移和光行差都是光速變化引起的，光速不是速度的極限，光子有靜質量，並導出了動體的質能當量關係。新理論還證明慣性質量與引力質量全同，慣性場與引力場全面對應，並能精確計算水星近日點進動、星光經過太陽表面的偏轉、日光的紅移，從而用力學詮釋取代了愛因斯坦關於質量使時空扭曲的幾何詮釋。新理論消除了相對論與量子力學的矛盾，作者通過把新理論應用於量子力學，詮釋了“相對論性”與“非相對論性”，從而理順了牛頓力學與相對論力學的關係。本書還提供了否定愛因斯坦相對論和證實新相對論的幾個實驗。

編輯本段圖書前言　　20世紀末，在英國廣播公司（BBC）評選的世界千年十大思想偉人中,愛因斯坦處於第二位。實際上，他是自然科學界的第一偉人，因為十大偉人之首是社會科學界的馬克思。

　　眾所周知，相對論和量子力學是近代物理學的基礎。愛因斯坦既是量子力學的奠基者之一，又是相對論的唯一創始人。他一人在一年（1905年）內為物理學的兩個基礎作出了開創性的貢獻，不愧為千年一遇的自然科學偉人。

　　愛因斯坦因他的光電效應研究而榮獲1921年度的諾貝爾物理獎。一個世紀以來，這個理論被公認無誤。當年諾貝爾獎委員會還特別聲明，此獎不是因他的相對論而頒。他的相對論是否無誤一直是個爭論的課題。

　　對於質疑或挑戰愛因斯坦相對論的論文，主流物理學家們大都採取不看、不聽、不辯的“三不”態度，其根源是“兩個凡是”：凡是愛因斯坦說的都是對的，凡是反對愛因斯坦的都是錯的。然而，愛因斯坦本人卻展示了偉大科學家對於自己的科學事業應有的科學態度。他在晚年（70歲）給他的好友的信中寫道：“我感到在我的工作中沒有任何一個概念會很牢固地站得住腳，我也不敢肯定我所走的道路一般地是正確的”，“它肯定會被一個新的理論所取代，……我相信深化理論的進程是沒有止境的”，“在真理和認識方面，任何以權威自居的人必將在上帝的嘲笑中垮台”。

　　由於開創性地建立相對論，愛因斯坦有兩大貢獻:1）他打開了相對論寶庫的大門，指出除了牛頓的質量不變的絕對論力學之外，還有質量可變的相對論力學；從此，辯證的哲學思維進入了物理學,“絕對”和“相對”相輔相成、對立統一、缺一不可。2）他用他獨創的、巧妙的數學方法推導出靜體的質能當量關係E=mc2，使質量守恆與能量守恆統一為質能守恆，從而奠定了核能時代的理論基礎。

　　愛因斯坦是偉大的。但是，智者千慮，必有一失。認真地剖析愛因斯坦相對論的基本假設（光速不變、長度收縮和非同時性）並仔細地複查他的原始數學推導，可以發現他在演繹和推導他的相對論過程中有邏輯矛盾和數學漏洞。究其根源，他的基本假設違反了相對論的最本質的基礎——相對性原理。可以這樣形象地描述：偉大的愛因斯坦用相對性原理打開了相對論寶庫的大門，卻遺憾地在入門後被他立足於違反相對性原理的洛倫茲變換引入了歧途。

　　在愛因斯坦建立相對論一百多年後，如果人們還無法如愛因斯坦所期望的：“它肯定會被一個新的理論所取代”，那不是崇敬偉大的愛因斯坦，而是繼續聽任愛因斯坦打開的相對論寶庫得不到真正的發掘，從而使愛因斯坦在天之靈失望和不得安息。不僅如此，新的相對論力學可以解開經典量子力學中的許多謎團，從而支持量子力學的偉大奠基人愛因斯坦的偉大預言：“上帝不擲骰子！”

　　最近，歐洲CERN宣布了中微子超光速實驗的結果。其實，發現超光速現象並非始自今日。1995年德國科隆大學的尼姆茨（Nimtz）教授就報告過“微波超光速傳播”的實驗結果，微波信號的傳播速度達到4.7c，這是歷史上第一次直接觀測到的超光速現象。2002年，已有13個實驗室宣稱發現了超光速現象。此外，1996年斯坦福大學的氣象學家翁蘭·埃納（Omlan Enan）教授曾報道，暴風雨雲層上方80~90 km高空持續不到1 ms 的環狀閃電向外擴張的速度超過光速。引力超光速現象則更早被觀察到：1810年Laplace根據太陽系行星軌道不穩定的長期影響，斷定引力傳遞速度vg≈108c；1920年埃丁頓（Eddington）根據日全蝕比日月成直線超前，判定υg>20c；1993年皮特夫（Piteva）根據以地球軌道為基礎的雷達測距，計算出vg≥109c ，並以脈衝雙星為基礎，計算出υg≥2×1010c！至於量子糾纏的超距作用更是眾所周知的相對論與量子力學之間的矛盾。

　　為何這次中微子超光速（僅比299 792 km/s快6 km/s）引起如此大的風波和熱論？因為微波（不可見波段的光波）、信號傳播、引力傳遞、量子信息糾纏等都無質量，主流物理學界可以不予理睬；中微子卻有質量，主流物理學界就不得不“較真”了

　　主流物理學界對CERN宣布的中微子超光速實驗結果的反應大約有如下幾種

　　（1）否定或懷疑實驗結果

　　不是中微子超光速，而是實驗用全球定位系統（GPS）把兩地之間的距離測短了，沒有測距和測時手段能精確到發現中微子極其微小的超光速。有一些“兩個凡是（凡是愛因斯坦說的都是對的，凡是反對愛因斯坦的都是錯的）”的死硬派則已經放出了死不認賬的話。2006年諾貝爾獎得主斯穆特表示，“超光速是不可能的，很多實驗都是錯誤的；我可以拿錢和你打賭”。比較溫和的觀點是,還應在美國、日本等國實驗室重複實驗，可能需要3~4年時間才能得出定論。

　　（2）用愛因斯坦狹義相對論開創核能時代的偉大發現E=mc2，應對中微子超光速的挑戰美聯社報道，CERN的科學家們自己對實驗結果也很驚訝：“That's something that according to Einstein's 1905 special theory of relativity —the famous E=mc2 —just doesn't happen？”（根據愛因斯坦的狹義相對論不是得出了著名的E=mc2嗎?)一位中國物理學家說：“即使證明了中微子超光速，也不能證明愛因斯坦的理論是錯誤的；一個被認為是現代物理學根基的理論，即使被證實有錯誤，也不會是滿盤皆輸。

　　（3）只憑超光速實驗不行，必須有推翻愛因斯坦全部理論的新理論

　　1984年諾貝爾獎得主魯比亞認為，“百年來挑戰愛因斯坦的人沒有一個成功；這（實驗）不僅是一個異常，而是要推翻愛因斯坦的全部理論，我們目前還沒有和愛因斯坦的相對論相匹敵的東西。”法國物理學家比內特呂說，“這（實驗）是‘革命性’發現，一旦證實，廣義相對論和狹義相對論都將打上問號。”他們才是真正明智的科學家。

　　顯然，即使有了中微子超光速實驗，還應該全面、仔細地剖析愛因斯坦的相對論，建立新的相對論。否則，即使有更多的中微子超光速實驗，只要沒有新理論能推翻愛因斯坦的全部廣義相對論和狹義相對論，質疑實驗是否確實的論戰將無休止地持續。為此，我們必須“順藤摸瓜、刨根問底、追根溯源”。

　　1） 為什麼愛因斯坦的理論不允許超光速？原來是他的理論離不開所謂的洛倫茲因子β=11-υ2/c2,一旦υ≥c，就會出現無限大或虛數。

　　2） 洛倫茲因子β怎麼會出現在他的理論中？原來他的洛倫茲變換立足於兩個假設：光速不變,c′=c;長度收縮,x′=β(x-υx) 。

　　3） 相對論的基礎是相對性原理。這兩個假設以及這兩個假設導致的非同時性t′=βt-υc2x 是否符合相對性原理？如果能證明c′=c,x′=β(x-υt),t′=βt-υc2x，都違反相對性原理，那麼愛因斯坦的相對論就有根本性的錯誤。

　　4） 如果他的相對論錯了，為什麼他能證明偉大的E=mc2？這就需要檢查他的證明方法是否合乎邏輯，並揭示他的理論導致不合理的“運動的核彈威力小於靜止的核彈”。

　　5） 他的洛倫茲變換能賦予電磁場方程和電磁波傳播方程不變性變換嗎？為什麼他的相對論不能解釋多普勒效應、光行差、水星近日點進動？為什麼他的相對論與量子力學有矛盾？為什麼他的狹義相對論與他的廣義相對論有矛盾？為什麼他的相對論與他自己贏得諾貝爾獎的光電子量子論有矛盾？等等

　　目前，在中微子超光速實驗的衝擊之下，主流物理學界仍拘泥於“兩個凡是”，未能開始“順藤摸瓜、刨根問底、追根溯源”，全面、仔細地剖析愛因斯坦的相對論。愛因斯坦相對論的問題只暴露在中微子超光速嗎？只有魯比亞和比內特呂等少數智者警覺到愛因斯坦的全部理論可能被推翻，廣義相對論和狹義相對論都將打上問號。不過，他們尚未開始檢查愛因斯坦的全部理論

　　對於目前由中微子超光速實驗引起的風波，我們不必捲入那些無謂的實驗可信度的爭論中。我們在中國也不能坐待外國人再作幾年實驗。我們中國人必須後來居上，高屋建瓴地從理論上投入全面、深入的戰鬥，展示能修正愛因斯坦的全部廣義相對論和狹義相對論的新相對論。零打碎敲的局部性理論無力突破百年禁錮。

　　新相對論必須做到：

　　1） 只立足於相對性原理一個公設，不需要任何人為的假設，尤其是愛因斯坦相對論的那些違反相對性原理的假設。

　　2） 能夠解釋愛因斯坦相對論不能解釋的自然現象和實驗。

　　3） 能夠更精確和符合邏輯地解釋愛因斯坦相對論也能解釋的自然現象和實驗。

　　4） 能夠與量子力學兼容，共同作為支撐物理學大廈的兩個支柱，並解開量子力學中的一些謎團。

　　目前僅是暴風雨即將來臨的前兆，然而堅冰已有裂紋。對於新相對論挑戰愛因斯坦，主流物理學界不能再持“不聽、不看、不辯”的態度。在理論物理學戰線上，我們是非主流的“無產階級”。在這場物理學大革命中，我們失去的只是桎梏物理學的枷鎖，得到的卻是整個解放了的物理學高地，包括新相對論和新量子力學！

　　在革命高潮即將到來之時，無產階級的文學家高爾基曾寫道：“讓暴風雨來得更猛烈吧！”物理學的暴風雨終於來臨了！不過，機會只給予有準備的人，我們準備好了嗎？本書就是作者為迎接這場暴風雨所作的準備。

　　作者

　　2011年10月10日

編輯本段目錄　　第1篇愛因斯坦相對論的根本性修正

　　——立足於伽利略變換的光速可變的相對論力學

　　第1章電磁場方程和電磁波方程的變換2

　　第2章愛因斯坦的洛倫茲變換誕生之初的失誤11

　　第3章洛倫茲變換與伽利略變換15

　　3.1洛倫茲變換15

　　3.2伽利略變換16

　　3.3質疑愛因斯坦的非同時性時間變換式18

　　3.4速度無極限19

　　3.5時間不同步是真謬，不是佯謬19

　　第4章頻率和波長的變換、多普勒效應和紅移20

　　第5章光行差22

　　第6章能量變換及動體的質能當量關係24

　　第7章質疑愛因斯坦力學28

　　7.1速度和加速度變換28

　　7.2愛因斯坦的運算失誤29

　　7.3質疑愛因斯坦的動質量公式31

　　7.4質疑愛因斯坦的動能公式31

　　第8章立足於伽利略變換的新相對論力學33

　　8.1速度和加速度變換33

　　8.2質量、能量、動能、總能量33

　　8.3詮釋“相對論性”和“非相對論性”37

　　第9章新相對論力學、量子力學、牛頓力學39

　　9.1德布羅意物質波39

　　9.2光子40

　　9.3量子論+新相對論力學=正確的量子力學41

　　9.4新相對論力學與牛頓力學42

　　第10章廣義相對論43

　　10.1引力質量與慣性質量43

　　10.2引力勢對於引力質量的影響45

　　10.3慣性場與引力場的全面對應46

　　10.4愛因斯坦的廣義相對論與他的狹義相對論矛盾48

　　10.5愛因斯坦的廣義相對論與他的光電量子論矛盾49

　　10.6精確計算強引力場內的紅移50

　　10.7引力是力，引力幾何化是錯誤的51

　　10.8在力學框架內解釋黑洞52

　　10.9慣性場和引力場54

　　10.10關於宇宙學一些問題的思考55

　　第11章總結57

　　11.1“相對”與“絕對”相輔相成57

　　11.2牛頓力學、愛因斯坦力學、新相對論力學57

　　附錄1A洛倫茲變換和伽利略變換59

　　1A.1光速不變違反相對性原理59

　　1A.1.1接受光速不變假設59

　　1A.1.2否定光速不變假設60

　　1A.2詳細剖析愛因斯坦的洛倫茲變換62

　　1A.2.1“三錯變一正”62

　　1A.2.2無數個“三錯變一正”64

　　1A.2.3伽利略變換66

　　1A.2.4洛倫茲的長度收縮假設導致錯誤的光行差公式68

　　附錄1B星光在太陽引力場內的偏轉70

　　附錄1C水星近日點的進動74

　　1C.1牛頓力學的失效74

　　1C.2質疑愛因斯坦廣義相對論的解釋75

　　1C.3新相對論力學的解釋78

　　附錄1D金屬物體升溫導致其動質量變小82

　　1D.1定性分析82

　　1D.1.1愛因斯坦力學82

　　1D.1.2新相對論力學82

　　1D.2定量分析83

　　1D.3結論86

　　附錄1E破解氫原子光譜線波長的理論值小於實測值之謎88

　　1E.1玻爾的經典理論88

　　1E.2新相對論力學修正玻爾的理論值89

　　1E.3愛因斯坦力學使理論值更偏離實測值92

　　附錄1F關於量綱問題94

　　1F.1絕對靜電單位制94

　　1F.2絕對電磁單位制94

　　1F.3高斯單位制95

　　1F.4麥克斯韋電磁場方程只能用國際單位制95

　　第2篇修正經典量子力學

　　——新相對論力學解開量子力學之謎

　　第1章簡述新相對論力學98

　　第2章詮釋德布羅意物質波100

　　第3章氫原子量子論的新詮釋102

　　3.1從物質波原理推導102

　　3.2經典理論的錯誤103

　　3.3從對應原理推導104

　　3.3.1玻爾的經典方法104

　　3.3.2新相對論力學的方法105

　　第4章光子的散射108

　　第5章近光速電子的衍射113

　　第6章質疑薛定諤方程115

　　6.1恆速粒子117

　　6.1.1方勢阱內的恆速粒子118

　　6.1.2中心力場內的恆速粒子119

　　6.2變速粒子：一維諧振子121

　　6.3關于波動方程的相對論性123

　　第7章關於物質波函數和波動方程125

　　7.1動粒子不是物質波包125

　　7.2物質波函數的實質125

　　7.3連續性方程126

　　7.4質疑玻恩的波函數統計詮釋128

　　7.5波函數只需採用實數形式131

　　7.6質疑海森堡的不確定性原理132

　　第8章辯證的哲學觀點134

　　附錄2A對應原理135

　　2A.1玻爾的經典方法135

　　2A.2新相對論力學的方法136

　　出版者的話139