挑战爱因斯坦相对论——站在伟人肩上，遵循伟人之嘱：用新的理论取代它

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编辑本段图书简介　　书名：挑战爱因斯坦相对论——站在伟人肩上，遵循伟人之嘱：用新的理论取代它

 

挑战爱因斯坦相对论

出版社：中国宇航出版社

　　作者：华棣 著　

　　出版时间：2011年11月

　　ISBN：978-7-5159-0100-8　

　　版次：1版1次

　　装帧：平装

　　开本：16

　　页数：152

　　字数：238

编辑本段作者简历　　1936年2月出生于上海市

 

华棣

1945年2月小学毕业，参加新四军

　　1948年8月新安旅行团（华东野战军的文工团）团员

　　1951年9月上海市上海中学初中毕业

　　1953年7月北京市师大二附中（现101中）高中毕业

　　1954年7月北京俄专留苏预备部毕业

　　1960年2月苏联莫斯科航空学院原子能火箭发动机专业毕业，回国后在航天工业部一院火箭发动机设计所工作（其中1979年12月~1982年6月为美国斯坦福大学访问学者）；曾获1978年全国科学大会个人奖

　　1984年4月中国社会科学院美国研究所党组成员，战略与外交室副研究员

　　1987年2月中国国际信托投资公司国际研究所所长

　　1989年6月美国斯坦福大学研究员

　　1998年1月退休

编辑本段内容简介　　爱因斯坦的洛伦兹变换含有违反相对性原理的光速不变假设和长度收缩假设，并导致也违反相对性原理的非同时性，它未能赋予麦克斯韦电磁场方程及电磁波方程以不变性，不能解释多普勒效应和光行差，不能给出动体的质能当量关系。爱因斯坦力学的动质量公式与动能公式不自洽，他的广义相对论不能解释水星近日点进动。本书作者只立足于相对性原理，不需其他任何假设，建立了新的相对论。新理论证明：同时性是普适的，光速可变，多普勒效应、红移和光行差都是光速变化引起的，光速不是速度的极限，光子有静质量，并导出了动体的质能当量关系。新理论还证明惯性质量与引力质量全同，惯性场与引力场全面对应，并能精确计算水星近日点进动、星光经过太阳表面的偏转、日光的红移，从而用力学诠释取代了爱因斯坦关于质量使时空扭曲的几何诠释。新理论消除了相对论与量子力学的矛盾，作者通过把新理论应用于量子力学，诠释了“相对论性”与“非相对论性”，从而理顺了牛顿力学与相对论力学的关系。本书还提供了否定爱因斯坦相对论和证实新相对论的几个实验。

编辑本段图书前言　　20世纪末，在英国广播公司（BBC）评选的世界千年十大思想伟人中,爱因斯坦处于第二位。实际上，他是自然科学界的第一伟人，因为十大伟人之首是社会科学界的马克思。

　　众所周知，相对论和量子力学是近代物理学的基础。爱因斯坦既是量子力学的奠基者之一，又是相对论的唯一创始人。他一人在一年（1905年）内为物理学的两个基础作出了开创性的贡献，不愧为千年一遇的自然科学伟人。

　　爱因斯坦因他的光电效应研究而荣获1921年度的诺贝尔物理奖。一个世纪以来，这个理论被公认无误。当年诺贝尔奖委员会还特别声明，此奖不是因他的相对论而颁。他的相对论是否无误一直是个争论的课题。

　　对于质疑或挑战爱因斯坦相对论的论文，主流物理学家们大都采取不看、不听、不辩的“三不”态度，其根源是“两个凡是”：凡是爱因斯坦说的都是对的，凡是反对爱因斯坦的都是错的。然而，爱因斯坦本人却展示了伟大科学家对于自己的科学事业应有的科学态度。他在晚年（70岁）给他的好友的信中写道：“我感到在我的工作中没有任何一个概念会很牢固地站得住脚，我也不敢肯定我所走的道路一般地是正确的”，“它肯定会被一个新的理论所取代，……我相信深化理论的进程是没有止境的”，“在真理和认识方面，任何以权威自居的人必将在上帝的嘲笑中垮台”。

　　由于开创性地建立相对论，爱因斯坦有两大贡献:1）他打开了相对论宝库的大门，指出除了牛顿的质量不变的绝对论力学之外，还有质量可变的相对论力学；从此，辩证的哲学思维进入了物理学,“绝对”和“相对”相辅相成、对立统一、缺一不可。2）他用他独创的、巧妙的数学方法推导出静体的质能当量关系E=mc2，使质量守恒与能量守恒统一为质能守恒，从而奠定了核能时代的理论基础。

　　爱因斯坦是伟大的。但是，智者千虑，必有一失。认真地剖析爱因斯坦相对论的基本假设（光速不变、长度收缩和非同时性）并仔细地复查他的原始数学推导，可以发现他在演绎和推导他的相对论过程中有逻辑矛盾和数学漏洞。究其根源，他的基本假设违反了相对论的最本质的基础——相对性原理。可以这样形象地描述：伟大的爱因斯坦用相对性原理打开了相对论宝库的大门，却遗憾地在入门后被他立足于违反相对性原理的洛伦兹变换引入了歧途。

　　在爱因斯坦建立相对论一百多年后，如果人们还无法如爱因斯坦所期望的：“它肯定会被一个新的理论所取代”，那不是崇敬伟大的爱因斯坦，而是继续听任爱因斯坦打开的相对论宝库得不到真正的发掘，从而使爱因斯坦在天之灵失望和不得安息。不仅如此，新的相对论力学可以解开经典量子力学中的许多谜团，从而支持量子力学的伟大奠基人爱因斯坦的伟大预言：“上帝不掷骰子！”

　　最近，欧洲CERN宣布了中微子超光速实验的结果。其实，发现超光速现象并非始自今日。1995年德国科隆大学的尼姆茨（Nimtz）教授就报告过“微波超光速传播”的实验结果，微波信号的传播速度达到4.7c，这是历史上第一次直接观测到的超光速现象。2002年，已有13个实验室宣称发现了超光速现象。此外，1996年斯坦福大学的气象学家翁兰·埃纳（Omlan Enan）教授曾报道，暴风雨云层上方80~90 km高空持续不到1 ms 的环状闪电向外扩张的速度超过光速。引力超光速现象则更早被观察到：1810年Laplace根据太阳系行星轨道不稳定的长期影响，断定引力传递速度vg≈108c；1920年埃丁顿（Eddington）根据日全蚀比日月成直线超前，判定υg>20c；1993年皮特夫（Piteva）根据以地球轨道为基础的雷达测距，计算出vg≥109c ，并以脉冲双星为基础，计算出υg≥2×1010c！至于量子纠缠的超距作用更是众所周知的相对论与量子力学之间的矛盾。

　　为何这次中微子超光速（仅比299 792 km/s快6 km/s）引起如此大的风波和热论？因为微波（不可见波段的光波）、信号传播、引力传递、量子信息纠缠等都无质量，主流物理学界可以不予理睬；中微子却有质量，主流物理学界就不得不“较真”了

　　主流物理学界对CERN宣布的中微子超光速实验结果的反应大约有如下几种

　　（1）否定或怀疑实验结果

　　不是中微子超光速，而是实验用全球定位系统（GPS）把两地之间的距离测短了，没有测距和测时手段能精确到发现中微子极其微小的超光速。有一些“两个凡是（凡是爱因斯坦说的都是对的，凡是反对爱因斯坦的都是错的）”的死硬派则已经放出了死不认账的话。2006年诺贝尔奖得主斯穆特表示，“超光速是不可能的，很多实验都是错误的；我可以拿钱和你打赌”。比较温和的观点是,还应在美国、日本等国实验室重复实验，可能需要3~4年时间才能得出定论。

　　（2）用爱因斯坦狭义相对论开创核能时代的伟大发现E=mc2，应对中微子超光速的挑战美联社报道，CERN的科学家们自己对实验结果也很惊讶：“That's something that according to Einstein's 1905 special theory of relativity —the famous E=mc2 —just doesn't happen？”（根据爱因斯坦的狭义相对论不是得出了著名的E=mc2吗?)一位中国物理学家说：“即使证明了中微子超光速，也不能证明爱因斯坦的理论是错误的；一个被认为是现代物理学根基的理论，即使被证实有错误，也不会是满盘皆输。

　　（3）只凭超光速实验不行，必须有推翻爱因斯坦全部理论的新理论

　　1984年诺贝尔奖得主鲁比亚认为，“百年来挑战爱因斯坦的人没有一个成功；这（实验）不仅是一个异常，而是要推翻爱因斯坦的全部理论，我们目前还没有和爱因斯坦的相对论相匹敌的东西。”法国物理学家比内特吕说，“这（实验）是‘革命性’发现，一旦证实，广义相对论和狭义相对论都将打上问号。”他们才是真正明智的科学家。

　　显然，即使有了中微子超光速实验，还应该全面、仔细地剖析爱因斯坦的相对论，建立新的相对论。否则，即使有更多的中微子超光速实验，只要没有新理论能推翻爱因斯坦的全部广义相对论和狭义相对论，质疑实验是否确实的论战将无休止地持续。为此，我们必须“顺藤摸瓜、刨根问底、追根溯源”。

　　1） 为什么爱因斯坦的理论不允许超光速？原来是他的理论离不开所谓的洛伦兹因子β=11-υ2/c2,一旦υ≥c，就会出现无限大或虚数。

　　2） 洛伦兹因子β怎么会出现在他的理论中？原来他的洛伦兹变换立足于两个假设：光速不变,c′=c;长度收缩,x′=β(x-υx) 。

　　3） 相对论的基础是相对性原理。这两个假设以及这两个假设导致的非同时性t′=βt-υc2x 是否符合相对性原理？如果能证明c′=c,x′=β(x-υt),t′=βt-υc2x，都违反相对性原理，那么爱因斯坦的相对论就有根本性的错误。

　　4） 如果他的相对论错了，为什么他能证明伟大的E=mc2？这就需要检查他的证明方法是否合乎逻辑，并揭示他的理论导致不合理的“运动的核弹威力小于静止的核弹”。

　　5） 他的洛伦兹变换能赋予电磁场方程和电磁波传播方程不变性变换吗？为什么他的相对论不能解释多普勒效应、光行差、水星近日点进动？为什么他的相对论与量子力学有矛盾？为什么他的狭义相对论与他的广义相对论有矛盾？为什么他的相对论与他自己赢得诺贝尔奖的光电子量子论有矛盾？等等

　　目前，在中微子超光速实验的冲击之下，主流物理学界仍拘泥于“两个凡是”，未能开始“顺藤摸瓜、刨根问底、追根溯源”，全面、仔细地剖析爱因斯坦的相对论。爱因斯坦相对论的问题只暴露在中微子超光速吗？只有鲁比亚和比内特吕等少数智者警觉到爱因斯坦的全部理论可能被推翻，广义相对论和狭义相对论都将打上问号。不过，他们尚未开始检查爱因斯坦的全部理论

　　对于目前由中微子超光速实验引起的风波，我们不必卷入那些无谓的实验可信度的争论中。我们在中国也不能坐待外国人再作几年实验。我们中国人必须后来居上，高屋建瓴地从理论上投入全面、深入的战斗，展示能修正爱因斯坦的全部广义相对论和狭义相对论的新相对论。零打碎敲的局部性理论无力突破百年禁锢。

　　新相对论必须做到：

　　1） 只立足于相对性原理一个公设，不需要任何人为的假设，尤其是爱因斯坦相对论的那些违反相对性原理的假设。

　　2） 能够解释爱因斯坦相对论不能解释的自然现象和实验。

　　3） 能够更精确和符合逻辑地解释爱因斯坦相对论也能解释的自然现象和实验。

　　4） 能够与量子力学兼容，共同作为支撑物理学大厦的两个支柱，并解开量子力学中的一些谜团。

　　目前仅是暴风雨即将来临的前兆，然而坚冰已有裂纹。对于新相对论挑战爱因斯坦，主流物理学界不能再持“不听、不看、不辩”的态度。在理论物理学战线上，我们是非主流的“无产阶级”。在这场物理学大革命中，我们失去的只是桎梏物理学的枷锁，得到的却是整个解放了的物理学高地，包括新相对论和新量子力学！

　　在革命高潮即将到来之时，无产阶级的文学家高尔基曾写道：“让暴风雨来得更猛烈吧！”物理学的暴风雨终于来临了！不过，机会只给予有准备的人，我们准备好了吗？本书就是作者为迎接这场暴风雨所作的准备。

　　作者

　　2011年10月10日

编辑本段目录　　第1篇爱因斯坦相对论的根本性修正

　　——立足于伽利略变换的光速可变的相对论力学

　　第1章电磁场方程和电磁波方程的变换2

　　第2章爱因斯坦的洛伦兹变换诞生之初的失误11

　　第3章洛伦兹变换与伽利略变换15

　　3.1洛伦兹变换15

　　3.2伽利略变换16

　　3.3质疑爱因斯坦的非同时性时间变换式18

　　3.4速度无极限19

　　3.5时间不同步是真谬，不是佯谬19

　　第4章频率和波长的变换、多普勒效应和红移20

　　第5章光行差22

　　第6章能量变换及动体的质能当量关系24

　　第7章质疑爱因斯坦力学28

　　7.1速度和加速度变换28

　　7.2爱因斯坦的运算失误29

　　7.3质疑爱因斯坦的动质量公式31

　　7.4质疑爱因斯坦的动能公式31

　　第8章立足于伽利略变换的新相对论力学33

　　8.1速度和加速度变换33

　　8.2质量、能量、动能、总能量33

　　8.3诠释“相对论性”和“非相对论性”37

　　第9章新相对论力学、量子力学、牛顿力学39

　　9.1德布罗意物质波39

　　9.2光子40

　　9.3量子论+新相对论力学=正确的量子力学41

　　9.4新相对论力学与牛顿力学42

　　第10章广义相对论43

　　10.1引力质量与惯性质量43

　　10.2引力势对于引力质量的影响45

　　10.3惯性场与引力场的全面对应46

　　10.4爱因斯坦的广义相对论与他的狭义相对论矛盾48

　　10.5爱因斯坦的广义相对论与他的光电量子论矛盾49

　　10.6精确计算强引力场内的红移50

　　10.7引力是力，引力几何化是错误的51

　　10.8在力学框架内解释黑洞52

　　10.9惯性场和引力场54

　　10.10关于宇宙学一些问题的思考55

　　第11章总结57

　　11.1“相对”与“绝对”相辅相成57

　　11.2牛顿力学、爱因斯坦力学、新相对论力学57

　　附录1A洛伦兹变换和伽利略变换59

　　1A.1光速不变违反相对性原理59

　　1A.1.1接受光速不变假设59

　　1A.1.2否定光速不变假设60

　　1A.2详细剖析爱因斯坦的洛伦兹变换62

　　1A.2.1“三错变一正”62

　　1A.2.2无数个“三错变一正”64

　　1A.2.3伽利略变换66

　　1A.2.4洛伦兹的长度收缩假设导致错误的光行差公式68

　　附录1B星光在太阳引力场内的偏转70

　　附录1C水星近日点的进动74

　　1C.1牛顿力学的失效74

　　1C.2质疑爱因斯坦广义相对论的解释75

　　1C.3新相对论力学的解释78

　　附录1D金属物体升温导致其动质量变小82

　　1D.1定性分析82

　　1D.1.1爱因斯坦力学82

　　1D.1.2新相对论力学82

　　1D.2定量分析83

　　1D.3结论86

　　附录1E破解氢原子光谱线波长的理论值小于实测值之谜88

　　1E.1玻尔的经典理论88

　　1E.2新相对论力学修正玻尔的理论值89

　　1E.3爱因斯坦力学使理论值更偏离实测值92

　　附录1F关于量纲问题94

　　1F.1绝对静电单位制94

　　1F.2绝对电磁单位制94

　　1F.3高斯单位制95

　　1F.4麦克斯韦电磁场方程只能用国际单位制95

　　第2篇修正经典量子力学

　　——新相对论力学解开量子力学之谜

　　第1章简述新相对论力学98

　　第2章诠释德布罗意物质波100

　　第3章氢原子量子论的新诠释102

　　3.1从物质波原理推导102

　　3.2经典理论的错误103

　　3.3从对应原理推导104

　　3.3.1玻尔的经典方法104

　　3.3.2新相对论力学的方法105

　　第4章光子的散射108

　　第5章近光速电子的衍射113

　　第6章质疑薛定谔方程115

　　6.1恒速粒子117

　　6.1.1方势阱内的恒速粒子118

　　6.1.2中心力场内的恒速粒子119

　　6.2变速粒子：一维谐振子121

　　6.3关于波动方程的相对论性123

　　第7章关于物质波函数和波动方程125

　　7.1动粒子不是物质波包125

　　7.2物质波函数的实质125

　　7.3连续性方程126

　　7.4质疑玻恩的波函数统计诠释128

　　7.5波函数只需采用实数形式131

　　7.6质疑海森堡的不确定性原理132

　　第8章辩证的哲学观点134

　　附录2A对应原理135

　　2A.1玻尔的经典方法135

　　2A.2新相对论力学的方法136

　　出版者的话139