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互联网构建超级大脑,人脑升级智慧就能发现更多真象

时间:2023-05-23 22:39:02 | 来源:网站运营

时间:2023-05-23 22:39:02 来源:网站运营

互联网构建超级大脑,人脑升级智慧就能发现更多真象:地球互联网把所有的电脑和手机,所有人的大脑互联到一起,构建了超级大脑。超级大脑跟太阳系、银河系和宇宙生命及其信息也可以存在联系。这样,超级大脑里将包涵宇宙中广泛久远的信息内容,当然真伪共存。人大脑不断地提高智慧,学会明辨真伪,就能不断地发现更多的宇宙真相。

目前,全世界的人,几乎所有人都有一部手机,几乎所有人都可以随时连接到互联网超级大脑,跟其他人的大脑进行连接。这时候,每个人的大脑,都是超级大脑的一部分,可以开发利用超级大脑里的信息和能量。可惜的是,很多人,他们的大脑跟超级大脑连通后,浅尝辄止,甚至是专往泥坑里跳,弃金取沙。

实际上,人通过电脑和手机连接到互联网超级大脑之后,就可以不断地探索前进,深入开发,不断地发现更多的有价值信息和真相,不断地开发利用更多的信息和能量。当然,在此过程中,真理和谬误,真相和假象,宝石和砂石,真诚和欺诈,并肩而立,此起彼伏。所以,人需要提高大脑智慧,明辨真伪优劣。

实际宇宙就像大象,科学认识就像盲人摸象之说

人类面对的宇宙,包括人类自身在内,这是科学家和其他探索者共同的认识对象。

——科学家面对的实际事物和脑内图像

按照现代科学的大爆炸宇宙观,宇宙诞生于137亿年前,在空空无物的情况下,无缘无故地就发生了一次大爆炸。宇宙中的原始物质和能量,时间和空间,就从大爆炸无中生有地,没有来历地就产生了,然后,渐渐地就演化发展到了今天的样子。

按照现代科学的宇宙论观点,宇宙中有无限多个星系,其中有一个普通星系叫做银河系。46亿年前,在银河系,有一片星云发生了引力坍缩,中心形成了太阳,其余部分形成了绕太阳运行的行星、卫星等,地球就是其中的一颗行星。38亿年前,地球上产生了原始生命。700万年前,在地球上诸多生命中,被称为古猿的地球生命开始向现代人类进化,他们是现代人类的始祖。

——科学家的认识活动和脑内图像

形象地说,如上所述的宇宙事物,就像一头巨大无比的大象,进行认识活动的科学家和其他探索者,他们对宇宙事物进行的认识活动,就像盲人摸象。科学家获得的认识成果,就像盲人摸象之说。

面对宇宙事物,科学家可以通过眼睛观察、仪器实验、头脑想象等认识方法,把宇宙大象反映到自己大脑里,在自己大脑里建立一幅大象图像。

相对而言,在科学家头脑之外存在的宇宙事物,它有实际情况、本来面目,是复杂的、变化的。科学家在头脑里建立的宇宙事物图像,却是有限的、近似的、简单的、静态的图像。

而且,面对同一个宇宙大象,不同科学家大脑里建立的大象图像,在内容可能还存在差别,甚至存在真伪优劣的差别。例如有的内容多,有的内容少,有的比较符合实际,有的还存在虚构想象内容。

所以,实际存在的大象,跟科学家大脑里的大象图像,不是一回事。科学家大脑里的大象图像,不过是实际的大象在科学家大脑里的有限、近似、简单、静态的反映而已。

——科学家使用语言文字对脑内图像进行描述

对于大脑里的大象图像,科学家可以使用语言文字等描述工具做出描述,这样,科学家大脑里的大象图像,就有了语言文字描述这种脑外存在形式了。有了脑外描述之后,科学家就可以把头脑里的大象图像进行展示,进行交流了。

应该指出,语言文字等工具,具有描述功能,是因为人们把具体事物跟有关的语言文字进行了对应约定。基于这种对应约定,每种具体事物,都有具体的语言文字给予描述。每种有明确意义的语言文字,都描述了具体事物。例如说苹果的形状、颜色、口味等,都对应着具体内容。

语言是人们共用的描述工具。在科学领域,科学家除了使用语言文字进行描述之外,还创造了专用的描述工具,例如数学符号、数学公式、图画和图表等等。

——学习者大脑里的理解活动

对于科学家给出的摸象之说,对脑内图像进行的语言文字等描述,学习者学进自己大脑里之后,就可以对语言文字描述的内容,进行理解活动,按照科学家的描述情况,在自己大脑里仿建大象图像。

在一般情况下,通过阅读和理解等活动,学习者大脑里建立的大象图像,跟科学家大脑里的大象图像,一般是大同小异。

但是,人们使用语言文字时,存在不严格的情况,例如不同人使用相同的语言文字去描述不同的事物,不同人使用不同的语言文字去描述同一事物。所以,学习者理解科学家的语言文字描述时,就可能偏离本来意思,产生理解失误,因此。就可能导致学习者大脑里建立的大象图像,跟科学家大脑里的大象图像,产生一些差别,不是完全一样。

例如科学家大脑里的大象图像有颜色、外形、脑袋、身子、大腿、尾巴等内容,但是,学习者大脑里建立的大象图像,却可能是另一种情况。

在上述情况下,如果学习者在头脑中“仿建”的大象图象,与科学家头脑中大象图象比较接近,那么就可以说学习者的理解能力比较优良;如果学习者在头脑中“仿建”的大象图象,与科学家头脑中的大象图象相距甚远,那么就只能说学习者的理解能力非常低弱了。

——实际事物,研究者的脑内图像,学习者的脑内图像,三者不是一回事

综上所述,科学家大脑之外实际的大象,科学家大脑里的大象图像,学习者大脑里建立的大象图像,三者都会有差别,都不是一回事。

因此,人们需要不断地提高理解能力,要努力搞清楚所学习的各种知识,到底描述了什么,要努力在大脑里复制符合原作的图像,跟描述者大脑里的图像完全一样。要防止理解错误,要防止在大脑里建立错误的图像,要防止理解错误和错误图像进入下一步的学习活动中,导致一系列的学习错误。广泛学习、认真理解,这是提高理解能力的重要方法。

提高大脑智慧,独立辨析判断真伪优劣

按照词典的定义,智慧,指人的辨析判断,发明创造能力。智慧是人大脑里最重要能力之一,有智慧就有创新能力。人快速提高辨析能力、判断能力、发明能力、创造能力,具有重要意义。

——提高辨析能力,独立辨别真伪

当人面对新情况,跟大脑里的有关信息产生矛盾,产生疑问时,当人们面对相互矛盾的说法时,就需要独立地探索研究,综合分析,对比辨析,明辨真伪。

举个例子,如果有人说有一个电灯泡,已经亮了113年了,你会相信吗?

估计很多人都会有怀疑,因为按照大家的经验,一般的电灯泡,寿命不过一两年。家用电器的使用寿命,一般都在十年左右。

在网上,有一个网友写的故事,介绍他看到“一个电灯泡亮了113年”消息后,他独立地判断“亮了113年的电灯泡”是真是假的过程。

网友说,首先,他把“一个电灯泡亮了113年”输入到百度搜索后,百度搜索显示出:百度为您找到相关结果约9,220,000个。连续地打开搜索到的页面,几乎所有的页面都讲述了“一个电灯泡亮了113年”的故事。

然后,他又把“一个电灯泡亮了113年+假的”和“一个电灯泡亮了113年+骗人”先后输入到百度搜索,百度搜索分别显示出:百度为您找到相关结果约7,390,000个;百度为您找到相关结果约5,570,000个。连续地打开搜索到的页面,几乎所有的页面也都讲述了同一个故事。但是,没有一个页面指出“一个电灯泡亮了113年”,这是一个骗人的虚构谎言。

打开新浪网的一个页面,内容如下:

美国加州一灯泡长明113年,入选吉尼斯纪录(图)

2014年12月17日11:13 参考消息

参考消息网12月17日报道 港媒称,美国加州利弗摩尔6号消防局的一个灯泡,自1901年起,至今已经亮了113年,是世界长明灯泡113年的世界纪录。

据香港《新报》12月17日报道,利弗摩尔消防局这个灯泡首次亮起的具体日期虽然已无法考证,但已被周围人认定是6月18日。从那时起,除去仅有的几次停电,在过去113年中,这个灯泡熄灭只有两次,一次是在1976年,当时它从一个消防局被转移到另一个消防局;第二次是在2013年,熄灭了将近93.4个小时。

为了确保灯泡不被弄坏,40年前的那次换灯泡行动,直接启用警车和消防车全程护送,避免灯泡损坏。这个百年灯泡已经获得吉尼斯世界纪录认证,成为世界上长明时间最长的灯泡。

打开“北城百科”的“物理学”栏目的页面,内容如下:

太阳神垄断联盟

2019-01-01 19:52:41 所属分类:电光源

太阳神垄断联盟(英语:Phoebus cartel)是一个垄断利益集团计划,成员包括了欧司朗、飞利浦,以及通用电气等,成立于1924年12月23日。此计划旨在透过控制白炽灯的寿命,来操纵灯泡的制造和销售。

早在电灯泡发展初期,平均寿命可达1,500小时。到1924年,制造商已大力宣扬灯泡寿命可达2,500小时。随着科技进步和灯泡寿命上升,意味着对灯泡的需求会降低,生产商收入下降。于是垄断公司们在1924年成立太阳神垄断集团,旨在控制灯泡寿命来增加供求,使消费者计划性淘汰灯泡。卡特尔除了能降低生产成本、标准化生产外,还把灯泡寿命限制在1,000小时、提高销售价格。卡特尔的会员为了符合联合案内容,不得不研发寿命较短和较脆弱的灯泡。如果寿命高于1,000小时,制造商就会被处以罚款。一份1929年的处罚名单显示了如果寿命超过1,500小时,就会被罚款。

垄断集团和一些工程师声称灯泡寿命越长,功效越低;灯泡变旧会产生更多热力,导致电力浪费。通用电气甚至制造短片,宣导1,000小时才是最佳寿命。到了1940年代,联合案达成了其目标,市面上灯泡寿命降至1,000小时。

在加州一个消防局内的百年灯泡生产于垄断集团诞生前的1901年,由碳丝制成。其已运作至今超过989,000小时,寿命超过113年。此灯泡额定功率估计为30或60瓦;由于其功率随使用时间递减,此灯目前亮度相当于4瓦特的钨丝夜灯。

这个网友通过独立研究,知道了企业确实可以生产长寿电灯泡,但是,企业为了卖出更多的电灯泡,却制定了行业规则,禁止生产寿命过长的电灯泡。

可以说,这个网友进行的上述独立的探索研究,综合分析,对比辨析,明辨真伪,这就是提高辨析能力,提高大脑智慧的方法。人学会探索研究,综合分析,对比辨析,明辨真伪方法之后,就能不断地提高辨析能力,提高大脑智慧,不断地发现真相,远离假象。

3.2提高判断能力,独立判断优劣

一般情况下,对于一件事,经常存在众说纷纭的情况。这时候,即使众多说法都是正确的说法,也需要判断孰优孰劣。因为经常存在如下情况:权威的说法,实际上是盲人摸象之说,广为流传的说法,实际上是坐井观天之见。所以,在此情况下,独立观察,独立思考,独立判断,明辨优劣,具有重要意义。

李时珍(1518年—1593年)是明朝人,是中国历史上最著名的中医药学家之一,是中医药学巨著《本草纲目》的作者。

李时珍30多岁时,在武昌的楚王府当过医生。3年后,又被推荐进京在宫廷太医院当医生。当时,太一团被一些庸医弄得乌烟瘴气。所以,只任职一年,李时珍便辞职回乡行医。

然后,在10几年行医过程中,李时珍发现古代的本草书籍,有很多失误。于是,李时珍决心要重新编纂[zuǎn]一部本草书籍。

在编写《本草纲目》的过程中,李时珍最头痛的就是药名混杂,往往弄不清药物的形状和生长情况。过去的本草书,由于有些作者没有深入实际进行调查研究,而是在书本上抄来抄去,在“纸上猜度”,所以越解释越糊涂,而且矛盾百出,使人莫衷一是。在父亲的启示下,李时珍认识到,“读万卷书”固然需要,但“行万里路”更不可少。于是,他既“搜罗百氏”,又“采访四方”,深入实际进行调查。

李时珍穿上草鞋,背起药筐,远涉深山旷野,遍访名医宿儒,搜求民间验方,观察和收集药物标本。他首先在家乡湖北蕲(齐)州一带采访。后来,他多次出外采访。除湖北、湖南外,他还到过江西、江苏、安徽好多地方。李时珍每到一地,就虚心向各式各样的人物请求。其中有采药的,种田的,捕鱼的,砍柴的,打猎的。

蕲(齐)蛇,即蕲州产的白花蛇,可以医治风痹、惊搐、癣癞等功用。李时珍早就研究过它。但开始,只从蛇贩子那里观察。内行人提醒他,那是从江南兴国州山里捕来的,不是真的蕲蛇。

那么真正蕲蛇的样子又是怎么样的呢?他请教一位捕蛇的人。那人告诉他,蕲蛇牙尖有剧毒。人被咬伤,要立即截肢,否则就中毒死亡,所以非常贵重。李时珍追根究底,要亲眼观察蕲蛇,于是请捕蛇人带他上山,到处寻找蕲蛇。在捕蛇人的帮助下,终于亲眼看见了蕲蛇,并看到了捕蛇、制蛇的全过程。由于这样深入实际调查过,后来他在《本草纲目》写到白花蛇时,就得心应手,说得简明准确。

当时,太和山五龙宫产的“榔[狼láng]梅”,被一些人说成是“可以长生不老的仙果”。他们每年采摘回来,进贡皇帝。官府严禁其他人采摘。李时珍不信这些人的鬼话,要亲自采来试试,看看它究竟有什么攻效。于是,他不顾反对,冒险采摘研究,他发现“榔梅”的功效跟普通的桃子、杏子一样,仅仅是生津止渴而已,是一种变了形的榆树的果实,并没有什么特殊攻效。

鲮鲤,即今天说的穿山甲,是常用的中药。陶弘景说它能水陆两栖,白天爬上岩来,张开鳞甲,装出死了的样子,引诱蚂蚁进入甲内,再闭上鳞甲,潜入水中,然后开甲让蚂蚁浮出,再吞食。为了验证陶弘景的说法是否对头,李时珍亲自上山去观察。并在樵夫、猎人的帮助下,捉到了一只穿山甲。从它的胃里剖出了一升左右的蚂蚁,证实穿山甲吃蚂蚁这点,陶弘景是说对了。不过,从观察中,他发现穿山甲食蚁时,是搔开蚁穴,进行舐食,而不是诱蚁入甲,下水吞食,李时珍肯定了陶弘景对的一面,纠正了其错误之处。

就这样,李时珍经过长期的艰苦的实地调查,搞清了药物的许多疑难问题,终于完成了《本草纲目》编写工作。全书约有192万字,五十二卷,载药1892种,新增药物374种,载方1000多个,附图1000多幅,成为我国药物学的空前巨著。其中纠正前人错误甚多,在动植物分类学等许多方面有突出成就,并对其他有关的学科,例如生物学、化学、矿物学、地质学、天文学等,也做出贡献。《本草纲目》被后人赞誉为“中国古代的百科全书”。

可以说,像李时珍那样,博览群书,积极实践,独立观察,独立思考,独立判断,明辨优劣,这就是人提高判断能力,提高大脑智慧的重要方法。人掌握了博览群书,积极实践,独立观察,独立思考,独立判断,明辨优劣的方法之后,就能不断地提高判断能力,提高大脑智慧,不断地明辨优劣,实现创新创造目标。

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(认真阅读和体验,就能提高大脑智慧)

使用“二四八创新方法”,可以智胜爱因斯坦,发现更多真象

中国北斗卫星,是中国科技界的巨大创新成果之一。学习发扬北斗精神,中国科技界就可以取得更多的科技创新成果。

在下面,为了增加趣味性,我们使用讲述科普故事的方法,介绍具体内容。

有一对老夫妻,从中国北斗卫星公司退休。他们经常做些关于北斗卫星的创新和科普宣传,因此,他们被称为北斗大爷、北斗大妈。

根据大家都非常熟悉的北斗卫星系统和爱因斯坦相对论,北斗大爷大妈设计了三道创新思考题,介绍了可以推动中国科技创新的“二四八创新方法”。

北斗大爷大妈说,无论人们如何面对和回答这些创新思考题,都会引发人们广泛深入地思考,并获得重要启示,对科学技术的独创和原创,产生积极推动力,推动全面创新。人们广泛深入地了解和应用“二四八创新方法”,更是具有广泛深远的重要意义。

第一题:北斗卫星中同时的相对性和绝对性共同存在,为什么?

——北斗大爷大妈讲述“月饼的故事”

北斗大爷大妈,住在杭州城中心。他们有一个儿子家在杭州城南,有一个女儿家在杭州城北。

八月十五中秋节这天,儿子在城南的快递公司给父母寄了一盒月饼,儿子特别交代,投递员务必见到父母本人,把一盒月饼的一半给父亲,另一半给母亲,城南投递员是老熟人,认识老夫妻。女儿在城北也给父母寄了一盒月饼,女儿也特别交代,投递员务必见到父母本人,把一盒月饼的一半给父亲,另一半给母亲,城北投递员也是老熟人,也认识老两口。

凑巧的是,城南投递公司、城北投递公司到城中心老两口家的距离,二者直线距离相等。而且,城南投递公司,城中心老夫妻家,城北投递公司,就在一条笔直的马路上。然后,城南投递员、城北投递员,都在上午九时出发,骑上电动车往城中心送月饼。

就在城南投递员、城北投递员上午九时出发,往城中心送月饼时,北斗大爷有事出了家门往城南走。结果,过一会,在去往城南的路上,北斗大爷就遇到了城南投递员,城南投递员就按要求把一盒月饼的一半留给了北斗大爷,然后城南投递员继续往城中心前进,给北斗大妈投送月饼。

又过了一会,城南投递员,城北投递员,同时到了城中心,分别把一盒月饼的一半交到了北斗大妈手里。城北投递员因为没见到北斗大爷本人,听说北斗大爷在去往城南的路上,他就向城南出发,追赶北斗大爷。

又过了一会,在去往城南的路上,城北投递员追上了北斗大爷,把一盒月饼的另一半交到了北斗大爷手里。

对于上述情况,北斗大爷写了一个短信,发到了微信群里。具体如下:我住城中心,儿子、女儿给我寄月饼,城南投递员、城北投递员在上午九时同时出发,给我送月饼。因为我往城南走,所以,我先遇见了城南投递员,收到了儿子寄出的月饼。后来,城北投递员追上我,把女儿寄的月饼也给了我。投递员送月饼,对我来说总共有四件事。城南投递员上午九时出发,给我送月饼,这是第一件事;城北投递员上午九时出发,给我送月饼,这是第二件事;我在去城南的路上先遇到了城南投递员,收到月饼,这是第三件事;城北投递员在去城南路上追上了我,给我月饼,这是第四件事。

北斗大爷在短信里还说,有两个情况必须说明:一是我先收到了儿子寄的月饼,后收到了女儿寄的月饼,这是非同时发生的两个事件。但是,儿子、女儿寄月饼,都是在上午九时寄出的,这是同时发生的两个事件。这也就是说,在这个月饼的故事里,同时的相对性和同时的绝对性,并肩而立,共同存在;二是如果我因为先收到儿子寄出的月饼,后收到女儿寄出的月饼,就认为儿子先寄了月饼,女儿后寄了月饼,那就属于把收到月饼的先后,跟寄月饼的先后,混为一谈了。如果我这样,就是发生认识错误,制造描述错误了。

对于上述情况,北斗大妈也写了一个短信,发到了微信群里。具体如下:我住城中心,儿子、女儿给我寄月饼,城南投递员、城北投递员在上午九时同时出发,给我送月饼,这是两个同时发生的事件。过了一会,城南投递员、城北投递员分不出先后地,分别把儿子、女儿寄的月饼给了我,这又是两个同时发生的事件。投递员送月饼,对我来说总共有四件事。城南投递员上午九时出发,给我送月饼,这是第一件事;城北投递员上午九时出发,给我送月饼,这是第二件事;城南投递员把月饼送到我手里,这是第三件事;城北投递员把月饼送到我手里,这是第四件事。

然后,北斗大爷大妈总结说,在这个“月饼的故事”里,有两盒月饼,对北斗大爷来说,有四件事。对北斗大妈来说,也有四件事。加起来总共八件事。对于“月饼的故事”,人们必须搞清楚,说清楚二、四、八,才能获得正确认识,才能做出正确描述。如果有人搞不清楚,说不清楚二、四、八,那就会发生认识错误,制造错误描述。

北斗大爷大妈还强调,在北斗卫星应用中,天上的两个卫星向地面的多个用户发射电磁波信号的情况,广泛存在,跟上述月饼的故事存在相似之处,大同小异。都存在发射信号,信号被接收,多个事件有先有后的问题。简略地说,在北斗卫星应用中,两个卫星发出信号的“同时绝对性”,两个信号有先有后到达观测者的“同时相对性”,共同存在。

——北斗大爷介绍光信号延迟和“瞬间冻成冰山法”

北斗大爷说,人眼睛看到的事物,都是眼睛接收光信号,然后在大脑视觉区成像。说道光信号,大家都知道,太阳发出的光,要经过八分钟时间才能到达地球。这就是光信号延迟现象。

由类似的光信号延迟所决定,在某一瞬间,人眼睛同时接收到的光信号,那些来自远处的光信号是先发出的,那些来自近处的光信号是后发出的,所以它们能同时到达。这就类似于坐飞机同时到达杭州的两个人,来自杭州的是一小时之前出发的,来自杭州的是两小时之前出发的。

因为宇宙中所有的物体都在运动中,所以,运动的观测者接受运动的研究对象发出的运动的光信号,就是“三体皆动”的情况。观测者在运动,研究对象在运动,光信号也在运动,“三体皆动”,这是普遍性问题。在北斗卫星中,也广泛存在。面对“三体皆动的宇宙”,存在许多争论。

爱因斯坦是一个还算聪明的人,他经常使用思想实验的方法,研究物理问题。在思想实验中,爱因斯坦可以把实际运动变化的宇宙,在思想里给停止下来,相当于给宇宙按下了“暂停键”,把运动变化的宇宙变成了没有任何运动变化,静止凝固的“暂停的宇宙”。在这个没有任何运动变化,静止凝固的“暂停的宇宙”全景立体画面中,爱因斯坦和所有科学研究者都可以研究宇宙的“瞬间同时状态”。例如研究两个粒子发生碰撞的瞬间,两件事情同时发生,测地线有一定的长度的时刻,黑洞有一定直径的情况等。在这种情况中,研究和谈论静止凝固宇宙中的任何物理现象,都可以近距离实地观察,而无需依赖光信号。

但是,令人遗憾的是,一旦发生了与爱因斯坦相对论有关的争论,爱因斯坦利益团队却是一方面禁止对方使用类似的方法,来讨论科学问题。另一方面,他们自己却总是交错地使用“暂停的宇宙”和“三体皆动的宇宙”的观点,为自己的说法做辩护。由此,就导致了跟相对论有关的百余年争论。

现在,基于爱因斯坦“暂停的宇宙”思想实验方法,可以提出一种大家共用的,在思想实验中冰冻、凝固住宇宙的研究方法。也就是在思想实验中,假设在一瞬间,就把宇宙冰冻、凝固住,变成宇宙冰山了。就类似于一盆水,一下子就冰冻成一块冰坨子了。这也相当于给宇宙中所有的事物都按下了“暂停键”,宇宙中所有的事物都在一瞬间就静止、凝固了。

在这样的宇宙冰山中,太阳在一瞬间停止了所有运动,太阳已经发出的光线,全都停在路上,静止不动了。地球上所有的事物,全都在一瞬间静止、凝固了,变成了静止、不动的立体画面。例如一个人使用筷子送到嘴边的饺子,就在嘴边,被冰冻住了;刚从枪口射出的子弹,就凝固在枪口处,枪口、子弹变成了静止不动立体照片的一部分;两个雷电分别雷击两个路灯杆,光信号已经产生,但是却尚未离开路灯杆,就被冰冻、凝固住了,都停在了准备出发的状态。两个路灯杆旁边的时钟,被冰冻、凝固住的时间读数,就是两个路灯杆被雷击的时刻值。当然,两个时钟被冰冻、凝固住的时间读数可以相等,也可以不相等,因为他们在冰冻住之前,可能是同步时钟,也可能是非同步时钟。

在这样的宇宙冰山中,被冰冻、凝固在宇宙冰山里的所有事物,都是“同时刻、同瞬间”发生的事件,无先无后。

但是,为了研究宇宙冰山中的自然现象,一些科学研究者的自我和思想,却可以从大脑和身体里释放、解脱出来,随意地穿行在宇宙冰山里,近距离地观察、记录和研究物理现象。这样,科学研究者在谈论和研究宇宙冰山里的任何事情时,都无须依赖光信号。对于上述一瞬间冰冻、凝固住宇宙的思想实验方法,可以简称为瞬间冻成冰山法。

瞬间冻成冰山法,相当于爱因斯坦“暂停的宇宙”思想实验方法的升级版。更重要的是,瞬间冻成冰山法,是共享方法,人人可用,无人可以垄断,适用各种情况。使用瞬间冻成冰山法就可以解决有关的许多争论。

——爱因斯坦的“雷击火车”事例和同时的相对性

爱因斯坦在1916年写了一本《狭义与广义相对论浅说》,在该书里,爱因斯坦使用“雷击火车”事例,解释了他的同时的相对性。“雷击火车”事例的原文原图如下。

如图一所示,假设有一列很长的火车,以恒速 v 沿着如图标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体(坐标系);他们参照火车来观察一切事件。因而,在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定地点发生。而且完全和相对路基所作的同时性定义一样,我们也能相对火车作出同时性的定义。但是,作为一个自然的推论,下述问题就自然产生:

对于铁路路基来说同时的两个事件(例如A、B两处雷击),对于火车来说是否也是同时的呢?我们将直接证明,回答必然是否定的。

当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的,我们的意思是:在发生闪电的A处和B处所发出的光,在路基AB这段距离的中点m相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M为在行驶中的火车上AB这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候(从路基上判断),点M自然与点m重合,但是点M以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M处的一个观测者并不具有这个速度,那么他就总是停留在m点,雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里,也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上(相对于铁路路基来考虑)这个观测者正在朝着来自B的光线急速前进,同时他又在来自A的光线前方向前行进。因此这个观测者将先看见自B发出的光线,后看见自A发出的光线。所以,把列车当作参考物体的观测者就必然得出这样的结论,即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果:对于路基是同时的若干事件,对于火车并不是同时的,反之亦然(同时的相对性)。每一个参考物体(坐标系)都有他本身的特殊的时间;除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的,否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。

——北斗大爷大妈说,爱因斯坦强调同时的相对性,忽略了同时的绝对性

北斗大爷说,在100多年时间里,绝大多数的学习者、物理学研究者,他们把爱因斯坦的上述说法学进自己大脑里之后,都是不加怀疑地就当成了事实本身,认为人们大脑之外存在的“雷击火车”现象,就是爱因斯坦描述的那样。所以,面对爱因斯坦讲述的同时的相对性,物理学研究者就没有能力积极创新了。

然而,当人们独立地面对“雷击火车”物理现象,进行独立研究,独立思考,独立判断,有胆有识时,就可以发现新内容,实现科学创新。

实际上,爱因斯坦的上述“雷击火车”事例,跟我们经历的“月饼的故事”,相似之处甚多,也是存在二、四、八问题。具体如下。

针对“雷击火车”事例,可以在路基上建立一个直角坐标系oxyz,在该坐标系原点设置一个持时钟和量尺的观测者,该观测者所持时钟显示的时间值使用小写字母t来表示,这也就是路基上m处的观测者;另外还可以在火车上也建立一个直角坐标系OXYZ,在该坐标系原点设置一个持时钟和量尺的观测者,该观测者所持时钟显示的时间值使用大写字母T来表示,这也就是火车M处的观测者。参见图二。

在物理学中,人们所说的物理事件,指的就是一个具有特定坐标值和时间值的物理现象。

在“雷击火车”事例中,对于处在路基上m处的观测者来说,共有四个物理事件,其中两个是雷击路基A、B处发出闪光信号事件,另外两个是上述闪光信号分别传播到m处观测者的收到光信号事件。参见图三。

同理,在“雷击火车”事例中,对于处在火车上M处的观测者来说,也是共有四个物理事件,其中两个是雷击路基A、B处发出闪光信号事件,另外两个是上述闪光信号分别传播到M处观测者的收到光信号事件。参见图三。

现在,只要人们能在图三上找到总共八个物理事件,找到路基观测者的四个物理事件,以及火车观测者的四个物理事件,然后对这些物理事件的时间顺序进行实验测量,进行逻辑推理,例如相对不同的时钟、量尺和参照系组合,确定八个事件的时序关系,就可以发现新内容,做出新描述,实现科学创新。

北斗大妈说,大家可以想一想,描述一下:

假设就在雷击路基A处(或者雷击路基B处)发生的一瞬间,使用瞬间冻成冰山法,也就是在雷击路基A处事件刚发生,雷击路基A处的光信号已经产生,但是却尚未离开A处时,把宇宙冰冻、凝固成宇宙冰山,变成没有任何运动变化的全景立体画面。

在这种情况下,在这个宇宙冰山里,在雷击路基A处事件刚发生,雷击路基A处的光信号已经产生,但是却尚未离开A处的情况下,雷击路基B处是个啥情况?是雷击路基B处尚未发生呢?还是雷击路基B处也刚好发生了,雷击路基B处的光信号已经产生了,但是却尚未离开B处,就像雷击A处那样呢?还是雷击路基B处早就发生过了,雷击路基B处的光信号已经离开B处一段距离了?

还有,对于处在路基上m处的观测者来说,雷击路基A、B处发出闪光信号事件的时间值t1、t2,分别是多少?上述闪光信号分别传播到m处观测者的收到光信号事件时间值t3、t4,又分别是多少?

对于处在火车上M处的观测者来说,雷击路基A、B处发出闪光信号事件的时间值T1、T2,分别是多少?上述闪光信号分别传播到M处观测者的收到光信号事件时间值T3、T4,又分别是多少?

然后,大家把独立探索获得的新认识,跟爱因斯坦当年所说的同时的相对性原话进行对照,就可以发现,爱因斯坦通过“雷击火车”事例所说的同时的相对性,实际上是把有二、有四、有八的物理现象,在大脑里只获得了“二”的反映,并使用语言文字等形式只给出了“二”的描述。丢掉了四和八的内容。

换个角度说,在一般情况下,人们所说的物理事件发生的时间值,一般都指物理事件发出光信号的时间值,而不是物理事件发出的光信号到达观测者的时间值。观测者测量和谈论物理事件时,应该区分物理事件发出光信号的时间值和光信号到达观测者的时间值。

实际上,爱因斯坦当年所说的同时的相对性,实际上就是把发光事件的先后,跟收光事件的先后混为一谈的结果。也就是强调了收到两个光信号的同时相对性,却丢掉了发出两个光信号的同时绝对性,顾此失彼,半对半错。同时,还以其昏昏,使人昏昏,误导后人,掉进陷阱。

还应该指出,在狭义相对论时空观里,爱因斯坦实际上是给出了两种同时的相对性:一是在上述“雷击火车”事例中所说的同时的相对性;二是爱因斯坦根据洛仑兹变换推理出的数学公式形式的同时的相对性。这两种同时的相对性,物理意义大不相同,根本不是一回事。100多年来,搞不明白的物理学者比比皆是。

——北斗大爷大妈介绍“二四八创新方法”,可以推动中国科技创新

北斗大爷大妈说,通过上面研究研究“雷击火车”事例和爱因斯坦同时的相对性,可以总结出“二四八科技创新方法”。

在“雷击火车”事例中,存在雷击路基A、B处这种两件事,这是二的情况;同时还存在雷击路基A、B处分别发出两个光信号,两个光信号分别到达观测者这种四件事,这是四的情况;与此同时,还存在两个观测者分别面对四件事,总共八件事,这是八的情况。所以,知二知四还知八,这就是对物理现象获得广泛深入的认识。

面对上述“雷击火车”事例的二、四、八情况,爱因斯坦仅仅认识到了二的情况,模模糊糊地涉及了四的情况,对于八的情况几乎完全无知。所以,爱因斯坦就给出了同时的相对性说法。在此情况下,对于“雷击火车”事例,爱因斯坦和相对论专家就把二的情况,当成了实际情况,当成了全部情况,当成了真实情况,摒弃了四和八的情况。爱因斯坦相对论,也是类似的情况。

所以,对于爱因斯坦相对论,对于现有的科学认识,科学工作者应该坚持如下原则:

首先,科学工作者面对的宇宙事物、物理现象,就像一头大象;对物理现象进行认识活动的科学工作者,就像摸索大象的盲人;科学工作者获得的认识成果,就像盲人大脑里的大象图像,就像盲人使用语言讲述的摸象之说。

其次,面对宇宙事物、物理现象、物理大象,科学工作者可以通过眼睛观察、仪器实验、头脑想象等认识方法,把物理大象反映进自己大脑里,在自己大脑里建立一幅大象图像。相对而言,在科学工作者头脑之外存在的物理大象,它有实际情况、本来面目,是复杂的、变化的。科学工作者在头脑里建立的大象图像,却是有限的、近似的、简单的、静止的图像。

第三,可以说,实际的大象,跟科学工作者大脑里的大象图像,并非完全是一回事,二者总会存在差别,甚至存在巨大差别。在特殊情况下,还可能存在反映错误,例如在科学工作者大脑里,大象图像一方面缺乏重要内容,另一方面,却可能被虚构出了翅膀,这样的大象图像,就是存在认识错误,真伪共存的大象图像。

所以,面对实际存在的大象,面对现有的科学认识不过是一种盲人摸象之说,不过是人们大脑里的一种大象图像,不过是有限的、近似的、真伪共存的大象图像,不过是对存在二四八内容的实际大象已知内容只有二,未知内容还有四和八的大象图像,科学工作者可以独立地面对实际的大象,独立地去探索四和八的未知内容。这样,在已经认识到二的基础上,通过继续探索研究,科学工作者就可以把四和八的内容不断反映进大脑里,并给出语言文字等形似的描述,上述关于四和八内容的反映和描述,就是创新的认识成果。在此基础上,科学工作者继续探索创新,就能实现技术创新。以上所述科技创新方法,可以形象地称之为“二四八创新方法”。

基于“二四八创新方法”,就可以针对爱因斯坦相对论进行科技创新。

可以说,面对宇宙事物、物理现象、物理大象,面对物质、时间、空间、运动、作用、参照系、电磁力、引力、能量等物理现象,爱因斯坦就是一个摸索大象的盲人,爱因斯坦相对论就是爱因斯坦大脑里的一幅大象图像,就是爱因斯坦讲述的盲人摸象之说。大众把爱因斯坦相对论学进自己的大脑里之后,就在自己大脑里也建立了一幅大象图像。

在100多年时间里,爱因斯坦、相对论专家和许多物理学工作者,他们都把爱因斯坦相对论这幅人脑袋里的大象图像,当成了人脑袋之外实际存在的大象,当成了实际大象的全息照相。因此,当其他摸象的盲人指出有关的新认识时,爱因斯坦、相对论专家和许多物理学工作者,他们就把相对论当成实际的大象,对新认识进行判决,凡是跟相对论不一样的新内容,都被判定为不存在、不正确。在此情况中,爱因斯坦相对论这幅大象图像就遮挡了真实的大象,变成了认识屏障,阻碍了创新,阻碍了发展。因此,就产生了100多年的争论。

可以说,在以往,在很多人大脑里,都有关于爱因斯坦相对论的知识。或多或少,或者专业的,或者科普的,或者理解了,或者没理解。几乎所有的人,也都是把爱因斯坦相对论这幅人脑袋里的大象图像,当成了人脑袋之外实际存在的大象,当成了实际大象的全息照相。

在上述情况下,针对人们大脑里都存在爱因斯坦相对论知识的情况,人们还可以往头脑里学进与爱因斯坦相对论有关的其他科学知识,包括公认的科学事实。然后,人们就可以把爱因斯坦相对论知识,跟有关的其他科学知识,包括公认的科学事实,进行严格对比,认真研究。这样,人们就能发现爱因斯坦相对论知识,跟有关的其他科学知识,包括公认的科学事实,存在许多矛盾。

在这种情况下,针对存在矛盾的地方,人们就可以绕过爱因斯坦相对论这幅大象图像,独立地面对宇宙事物、物理现象、物理大象本身,进行独立观察、独立思考、独立判断、有胆有识的科学研究。

必须指出,在此情况下,人们发扬实事求是、批判质疑、实验求证、有胆有识的科学精神,至关重要,具有决定性意义。这样,人们就可以发现一直隐藏在爱因斯坦相对论背后的许多事实真相。例如发现时间、空间、运动、参照系、电磁力、引力等事物的本质,发现更多事实真相,纠正错误想象,实现突破性创新,实现从0到1的原始创新。这样,人们就可以做到知二知四又知八了。

关于时间、空间、运动、参照系、电磁力、引力等事物的本质,人们发现了事实真相,也就是爱因斯坦相对论大象图像中没有的事实真相之后,就能为有关的科学创新、技术创新,提供极其重要的出发点和突破口。与此同时,人们还可以发现爱因斯坦相对论中存在一些严重的认识失误,因此,人们就可以把爱因斯坦相对论五五开,进行发展和完善。

应该强调,在以往,把爱因斯坦相对论这种人脑袋里的大象图像当成人脑袋之外实际的大象,当成实际大象的全息照相,在这种情况下,爱因斯坦相对论的一些严重认识失误,就误导人们走向了歧途。因此,爱因斯坦相对论就变成了阻碍科技创新和技术创新的认识屏障,发挥了阻碍科技创新和技术创新的反面作用。

把爱因斯坦相对论五五开,抛弃严重认识失误,对宇宙事物、物理现象、物理大象获得更广泛深入的创新认识之后,人们就能找到科学创新和技术创新的正确方向和正确方法。然后,人们就能不断地实现突破性创新,不断的取得原始性创新。

在科技领域的其他地方,人们也可以基于“二四八创新方法”,看清所有的科学理论和科学认识都不过是大象图像,都不是大象本身,都不是对实际大象全面深刻、完全正确的反映和描述。然后,人们就可以独立地面对实际的大象,进行独立观察、独立思考、独立判断、有胆有识的科学研究,继续摸索大象,发现更多真象,做到知二知四又知八,实现跨越式科技创新。

第二题:北斗卫星中动钟变慢和动钟变快共同存在,为什么?

北斗大爷说,在北斗卫星系统,在天上不同轨道上飞行的30多颗卫星,每个卫星上都有高精度原子钟。在北斗卫星系统地面工作站,也都有高精度原子钟。

假设北斗卫星系统杭州地面站有一个原子钟,该原子钟在一年里显示的时间值折算成秒,就是Δt1=365(天)×24(小时)×60(分钟)×60(秒)=31536000秒。

按照爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应,相对杭州地面站原子钟而言,只要天上卫星原子钟与杭州地面站原子钟存在相对运动,天上卫星原子钟就会发生动钟变慢效应。相应于杭州地面站原子钟在一年里显示Δt1=31536000秒,天上卫星原子钟显示的时间值Δt2就会小于Δt1=31536000秒,也就是Δt1>Δt2。

就此,可以选择杭州地面站原子钟和一些天上卫星原子钟,按照动钟变慢效应进行具体计算,计算出具体的动钟变慢结果。有一个天上卫星原子钟,在一定条件下,按照动钟变慢效应计算,它应该比地面站原子钟慢11.5秒。

北斗卫星系统的原子钟,每过1000万年才会有1秒误差。11.5秒,已经足够大,只要它存在,就一定能观测到。

因此,使用北斗卫星系统进行实验,就可以对爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应的正确性,进行严格检验,判定其真伪。

北斗大妈说,大家可以思考一下,假设就在北斗卫星实验告一段落,也就是地球原子钟显示Δt1=31536000秒总时间值时,发生了瞬间冻成冰山的情况。在宇宙冰山中,地面站的原子钟、天上卫星上的原子钟,全都被冰冻、凝固住了,变成了没有任何运动变化的冰冻固体。这时候,实验情况是啥样的?在地球原子钟显示的总时间值是Δt1=31536000秒的时刻,天上卫星原子钟显示的总时间值是多少?

必须指出的是,狭义相对论的动钟变慢是相对性的,也就是相对运动的观测者都认为对方的时钟会因为相对运动而变慢。

然而可以说,使用北斗卫星原子钟做实验,在一年里,杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟只能是一快一慢,例如天上原子钟走的慢,地面原子钟走的快。这样,在地面原子钟角度说,天上原子钟变慢了,这种动钟变慢支持了狭义相对论的动钟变慢效应。但是在天上原子钟角度说,地面原子钟变快了,这种动钟变快,岂不是否定了狭义相对论的动钟变慢效应?因为按照狭义相对论的逻辑,是不允许发生动钟变快的。

实际上,在类似的实验中,都存在动钟变快现象。可以说,科学探索活动,发生错误难免,但若拒不改正,就是自欺欺人。当然,人若无胆无识,就会迷信盲从,一直迷信错误,就会坐井观天。

关于设计北斗卫星实验,对动钟变慢效应进行判决性实验的专业性论文,请参阅后面的相关文章链接。

第三题:实验仅支持光速不变第一假设,不支持光速不变第二假设,为什么?

北斗大爷说,假设在地面上,一个观测者使用地面固定光源,向月亮发出了一束光,与此同时,有一个追光者,在同一地点出发,开始了追光运动。光束在前,追光者在后,一前一后,紧紧相随,这就是一个追光实验。

在上述情况下,使用地面参照系的时钟和量尺测量,在地面时钟显示Δt=1秒时间值里,光束和追光者的运动结果如下:光束离开地面固定光源,向月球飞行距离值s1=299792458米。追光者离开地面,追赶前面光束的运动距离值s2=299792457.5米。光束和追光者一前一后,光束在前面仅领先s3=0.5米,追光者在后面仅落后s3=0.5米。

在这里应该指出,上述s1=299792458米,s2=299792457.5米,这都是约等于地球赤道7.5圈的长度值,约等于地球赤道七周半的长度值。

s3=0.5米,这是比成年人手臂的长度值还要短的距离值,成年人手臂长度值约为0.7米。

在上述情况下,使用地面参照系的时钟和量尺测量,光束相对地面参照系的光速值就是v1=s1/Δt=299792458米/1秒=299792458米/秒。追光者相对地面参照系的速度值就是v2=s2/Δt=299792457.5米/1秒=299792457.5米/秒。在这里,v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒,分别描述了光束和追光者相对地面参照系的运动快慢,v1和v2都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

在上述情况下,使用地面参照系的时钟和量尺来测量,在追光者前面仅领先s3=0.5米的光束,相对追光者的速度值就是v3=s3/Δt= 0.5米/1秒=0.5米/秒。在这里,v3=0.5米/秒,它描述了光束相对追光者的运动快慢,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

现在,假设就在地面时钟显示Δt=1秒时间值时,使用一次瞬间冻成冰山法,这样,在宇宙冰山里,被冰冻、凝固住的物理现象就包括光子在前面领先0.5米,追光者在后面落后0.5米这样的情景。

在上述情况下,如果在相对追光者静止的参照系,使用时钟量尺测量在追光者前面仅领先s3=0.5米的光束,相对追光者的速度值,结果会是多少呢?

应该说,使用具体的参照系、时钟和量尺的组合,测出来光速值是多少,就是多少。

针对上述追光实验的情况,爱因斯坦提出了光速不变假设。

一方面,爱因斯坦假设在地面参照系,观测者使用自己的时钟和量尺测量出,光束相对地面参照系的光速值是v1=299792458米/秒,对此可称之为光速不变第一假设。事实表明,光速不变第一假设是符合实验的,是正确的。

另一方面,爱因斯坦假设在相对追光者静止的追光参照系,观测者使用自己的时钟和量尺测量出,在前面领先不超过一条手臂长度的光束,相对追光者的光速值是v3=299792458米/秒,对此可称之为光速不变第二假设。但是,100多年来,一直没有具体实验,能直接支持光速不变第二假设,能让光速不变第二假设摘掉假设的帽子。

北斗大妈说,大家可以想一想,假设就在地面时钟显示Δt=1秒时间值时,使用一次瞬间冻成冰山法,这样,在宇宙冰山里,被冰冻、凝固住的物理现象就包括光子在前面领先0.5米,追光者在后面落后0.5米这样的情景。在此情况下,在追光参照系,观测者使用啥样的时钟和量尺,如何进行测量活动,才能测量出在前面领先不超过一条手臂长度的光束,相对追光者的光速值是v3=299792458米/秒?

关于设计追光实验,对爱因斯坦光速不变第二假设进行严格审查的专业性论文,请参阅后面的相关文章链接。

北斗大爷大妈指出,在工程上测量速度值,必须知道知道如下基本常识。

——应该明确区分“时间”“时间值”,以及“空间”“长度”“长度值”

首先,“时间”和“时间值”,二者有关系,但不是一回事。

时间,指的是一切事物都有的发展变化过程、变化连续性、先后顺序等可观测性质。

时间值,指的是一定时钟显示的时间值读数,或相对时钟时间值对其他事物的时间性质进行测量,获得的测量结果。

为了定量描述时间这种可观测性质,人们约定了时间值的基准和标准。

时间值基准约定:1963年13届国际计量大会决定:铯原子Cs133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。

根据上述时间值基准约定,人们制造了连续地显示时间值的时钟这种观测工具。一般情况下,不同时钟显示时间值的“速率”,是有所不同的,有快有慢。所以,不同时钟显示的时间值,是不同步的,是非同步时钟。

所以,对于同一种时间现象,根据不同时钟显示的时间值,进行对比测量、对比描述,结果是不一样的。

其次,“空间”“长度”“长度值”,三者有关系,但不是一回事。

空间,指的是一切事物都有的存在位置、体积大小、相对位置、相互关系等可观测性质。

长度,指的是某一点到另一点的距离这种可观测性质。

长度值,指的是一定量尺显示的长度值读数,或相对量尺长度值对其他事物的空间和长度性质进行测量,获得的测量结果。

为了定量描述空间和长度等可观测性质,人们约定了长度值的基准和标准。

长度值基准约定:1983年10月召开的第十七届国际计量大会上,通过了现行“米”的定义:光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度为一米(实际上,就是在提供基准米的装置中,特定的运动光,相对光源在1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度,被约定为一米)。

根据上述长度值基准约定,人们制造了稳定地显示长度值的量尺这种观测工具。一般情况下,不同量尺显示长度值的“准确性”和“稳定性”,是有所不同的,长短不一,所以,不同量尺显示的长度值,是不同长的,是非同长量尺。

所以,对于同一种空间或长度,根据不同量尺显示的长度值,进行对比测量、对比描述,结果是不一样的。

——应该明确区分“速度”“速度值”以及“光速”“光速值”

应该强调指出,“速度”和“速度值”,二者有关系,但不是一回事。

速度,指的是一切事物都有的单位时间值里位移变化快慢这种可观测性质。

速度值,指的是使用一定时钟测量出一段时间值读数,同时使用一定量尺,相对一定参照物,测量出一个运动物体的位移值,然后,使用时间值除以位移值,所得到的单位时间值里的位移值。一定物体相对一定参照物运动,使用不同的时钟和量尺组合进行测量,所得出的速度值,是互不相同的。

在物理学和计量学中,人们约定:在提供基准米的装置中,特定光在1/299792458秒时间值里行进的路程,被约定为一米。实际上,这就等于约定了在提供基准米的装置中,特定光,它相对装置本身,也就是相对静止在装置中的光源,特定光的运动速度值为v=Δs/Δt=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。

对于上述特定情况下的光速值,专门使用大写字母C来表示,也就是C=299792458米/秒。这样约定的光速值,就相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果,所以,这里的光速值C=299792458米/秒,就是一个实验事实。

在物理学的电磁学中,人们约定真空中的介电常数和磁导率时,也约定在特定的条件下,特定的光,相对光源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出光速值C=299792458米/秒的原因。这样约定的光速值,也相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果,所以,这里的C=299792458米/秒,也是一个实验事实。

除了上述两种特殊情况下,特别约定的光速值,在其他情况下,任意光,相对任意参照物的速度值,都应该使用具体的时钟和量尺组合,通过具体测量来确定。而不能使用假设充当测量结果,把所有情况下的光速值,都约定为C=299792458米/秒。

如果有人把“时间”“时间值”混为一谈,把“空间”“长度”“长度值”混为一谈,把“速度”“速度值”混为一谈,把“光速”“光速值”混为一谈,甚至脱离时钟的时间值和量尺的长度值,信口开河地谈论速度值,就必然会制造很多矛盾,导致很多争论。

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(认真阅读和体验,就能提高大脑智慧)

看清爱因斯坦相对论是大象大腿加大象翅膀,实现出井观天

一个人,他的大脑学会独立观察、独立思考、独立判断、有胆有识之后,他就可以独立地面对宇宙事物,独立探索,独立研究,发现真象,纠正错误,实现创新,出井观天。

一、北斗卫星实验,判决动钟变慢11.5秒到底有没有

爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应,基本观点如下:假设在一个参照系有一个静止时钟显示了ΔT时间值,那么相对该时钟以u速度值做匀速直线运动的时钟显示的时间值Δt会变慢,也就是会有ΔT>Δt。

——北斗卫星实验,可以判决爱因斯坦动钟变慢到底有没有

在北斗卫星系统,在天上不同轨道上飞行的30多颗卫星,每个卫星上都有高精度原子钟。在北斗卫星系统地面工作站,也都有高精度原子钟。

假设北斗卫星系统杭州地面站有一个原子钟,该原子钟在一年里显示的时间值是Δt1=365(天)×24(小时)×60(分钟)×60(秒)=31536000秒。

按照爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应,相对杭州地面站原子钟而言,只要天上卫星原子钟与杭州地面站原子钟存在相对运动,天上卫星原子钟就会发生动钟变慢效应。相应于杭州地面站原子钟在一年里显示Δt1=31536000秒,天上卫星原子钟显示的时间值Δt2就会小于Δt1=31536000秒,也就是Δt1>Δt2。

就此,可以选择杭州地面站原子钟和一些天上卫星原子钟,按照动钟变慢效应进行具体计算,计算出动钟变慢结果。

然后,可以根据计算出来的理论结果,使用北斗卫星系统进行实验,对其正确性进行检验。这样,就可以对狭义相对论动钟变慢效应进行严格检验,判定其真伪。

针对北斗卫星系统而言,计算动钟变慢效应的具体方法,可以有很多种。我们选择如下较为简洁的方法。

选择一个直角坐标系,把坐标系原点o选定在地球地心处,把x轴和z轴确定的平面选定为与地球赤道平面重合,把坐标系y轴正方向选定为指向地球自转轴北极,这样,地球绕自转轴进行的转动,也就是绕坐标系y轴进行的转动。具体如图四所示。

假设在y轴上,从原点o开始,向y轴正、负方向上,放置了无限多原子钟。按照狭义相对论动钟变慢效应,y轴上的无限多原子钟,因为彼此都相对静止,所以,y轴上的无限多原子钟都是同步时钟。也就是y轴上无限多原子钟显示的时刻值T,始终为相同值。

在上述情况下,对于杭州地面站原子钟来说,杭州地面站的原子钟处在北纬约40度的地方,距离地心的距离是地球的近似半径,约为6371公里。

杭州地面站原子钟,在平行赤道的一个平面上,也就是垂直y轴的一个平面上,绕y轴作圆周运动。圆周运动周长为s=2πr=2×3.14×6371000×cos40º=2×3.14×6371000×0.766044443118978=30649346.2434米。圆周运动的周期为一天24小时,Δt=24×60×60=86400秒。圆周运动的线速度为v=s/Δt=30649346.2434米/86400秒=354.737803743米/秒。

按照动钟变慢效应,相对所选参照系y轴上的原子钟而言,杭州地面站原子钟因为相对运动,会变慢,所以,y轴上的原子钟时间值ΔT,杭州地面站原子钟时间值Δt1,二者具有如下关系ΔT>Δt1。

北斗卫星系统的中圆地球轨道卫星,距地面高度为21500公里,该卫星距离地心的距离,为地球半径加上卫星距离地面高度,具体为6371+21500公里。该卫星运行周期约为12小时。

该卫星在一个与赤道平面有夹角的平面上绕地心做圆周运动,圆周运动周长为s=2πr=2×3.14×(6371000+21500000)=175029880米。由于该卫星圆周运动周期为12小时,具体为Δt=(12×60×60)=43200秒。所以,该卫星圆周运动线速度为v=s/Δt=175029880米/43200秒=4051.661759米/秒。

按照动钟变慢效应,相对所选参照系原点o处的原子钟而言,中圆地球轨道卫星上的原子钟,也就是天上卫星原子钟,因为相对运动,会变慢,所以,地心处原子钟的时间值ΔT,天上卫星原子钟时间值Δt2,二者的时间值关系为ΔT>Δt2。

这也就是说,按照动钟变慢效应,相对y轴上的原子钟而言,杭州地面站原子钟因为相对运动会变慢,天上卫星原子钟因为相对运动也会变慢,但是,二者变慢的程度不一样,存在一个差值。就此,可进行如下计算Δt2=31536000×0.9999999999099309/0.9999999993=31536000×0.99999999939008=31535988.5秒。

这也就是说,按照动钟变慢效应,相应于杭州地面站原子钟在一年里显示时间值Δt1=31536000秒,天上卫星原子钟在一年里显示时间值Δt2=31535988.5秒,二者相差Δt1-Δt2=3153600-31535988.5=11.5秒。也就是天上卫星原子钟显示的时间值,跟杭州地面站原子钟显示的时间值相比,少11.5秒。

根据北斗卫星系统官方消息,北斗卫星系统的原子钟,1000万年才会有1秒误差。所以,对于北斗卫星系统的原子钟来说,11.5秒的差别,已经足够大,只要它存在,就一定能观测到。

因此,可以把杭州地面站原子钟在一年里显示的时间值,跟天上卫星原子钟相应地显示的时间值进行比较,在剔除其他原因,例如在剔除引力红移效应和实验误差等影响后,就可以判定狭义相对论的动钟变慢效应是否存在,是否正确。

——北斗卫星实验存在动钟变快,这岂不是否定动钟变慢

但是,必须指出的是,狭义相对论的动钟变慢是相对性的,也就是相对运动的观测者都认为对方的时钟会因为相对运动而变慢。

可以说,使用北斗卫星原子钟做实验,在一年里,杭州地面站原子钟和中圆地球轨道卫星原子钟只能是一快一慢。例如天上原子钟走的慢,地面原子钟走的快。这样,在变快了的地面原子钟角度说,天上原子钟变慢了,这种动钟变慢支持了狭义相对论的动钟变慢效应。但是在变慢了的天上原子钟角度说,地面原子钟变快了,这种动钟变快,岂不是否定了狭义相对论的动钟变慢效应?因为按照狭义相对论的逻辑,是不允许发生动钟变快的。实际上,在类似的实验中,都存在动钟变快现象。

更具体说,在本文选择的参照系看来,杭州地面站原子钟,在平行于赤道的一个平面上,也就是垂直于y轴的一个平面上,绕y轴作圆周运动。天上卫星原子钟,在一个与赤道平面有夹角的平面上,绕地心做圆周运动。

对于上述情况,可以建立一个新坐标系进行描述,具体如下:对于杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟,总可以找到二者的连线,以及二者连线的中点。把新坐标系的原点选定在杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟连线的中点,把新坐标系的x轴选定为与二者连线相重合。参见图五。

那么,在新坐标系上看,杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟,他们都在新坐标系的x轴上做周期运动,二者有一个相对距离最小点,还有一个相对距离最大点。相对任一原子钟显示的时间值而言,在某一时刻值,杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟,二者会处在相对距离最小点,然后随着时间值增加,二者会同时向远离连线中点方向运动,然后同时到达相对距离最大点,然后再同时转向,向靠近连线中点方向运动,然后同时到达相对距离最小点,然后再同时转向,再同时向远离连线中点方向运动……周而复始,循环不止。

在上述情况下,跟杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟同在的观测者,他们彼此看对方的原子钟,就是对方的原子钟一直做周期运动。

例如在天上卫星原子钟处观测者看来,在某一时刻值,杭州地面站原子钟处在距离天上卫星原子钟最近点,然后,随着时间值增加,杭州地面站原子钟向远离天上卫星原子钟方向运动,运动到距离天上卫星原子钟最远点之后,立刻转向,再向靠近天上卫星原子钟方向运动,运动到距离天上卫星原子钟最近点之后,立刻转向,再向远离天上卫星原子钟方向运动……周而复始,循环不止。

在杭州地面站原子钟处观测者看来,情况与上相似。在某一时刻值,天上卫星原子钟处在距离杭州地面站卫星最近点,然后,随着时间值增加,天上卫星原子钟向远离杭州地面站原子钟方向运动,运动到距离杭州地面站原子钟最远点之后,立刻转向,再向靠近杭州地面站原子钟方向运动,运动到距离杭州地面站原子钟最近点之后,立刻转向,再向远离杭州地面站原子钟方向运动……周而复始,循环不止。

在杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟存在上述相对运动的情况下,按照动钟变慢效应,二者的相对运动,究竟会导致杭州地面站原子钟变慢?还是导致天上卫星原子钟变慢?对于类似的问题,已经争论了100多年了。

现在,终于可以使用北斗卫星系统原子钟实验,对争论做出判决了。可以说,在实际情况中,杭州地面站原子钟和天上卫星原子钟,只能是一快一慢,也就是彼此看,既存在动钟变慢,也存在动钟变快。这样的判决结果,等于证明狭义相对论的相对性动钟变慢效应,在实际上根本不存在。

而且,还可以把杭州地面站原子钟,跟北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟都进行比较研究,都计算出具体的钟变慢效应关系,然后进行检验性实验。这样,就可以对爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应,进行广泛的、严格的、判决的实验检验。

可以说,根据狭义相对论动钟变慢效应,杭州地面站原子钟跟北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟,分别存在理论上的时间值关系。

对杭州地面站原子钟和北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟的实际情况进行观测记录,就可以获得实际上的时间值关系。把理论上的时间值关系,跟实际上的时间值关系进行比较,就具有判决性意义。可以预测,判决结果将是:爱因斯坦狭义相对论的相对性动钟变慢效应,在北斗卫星系统中,根本就不存在。

从本质上讲,使用北斗卫星做实验,杭州地面站原子钟在一年里显示的时间值是多少,天上30多颗卫星原子钟在相应时间里显示的时间值是多少,不同时钟存在时间值差别,既存在动钟变慢,也存在动钟变快,相对运动发挥了什么作用,引力和电磁力发挥了什么作用,温度变化发挥了什么作用,宇宙辐射发挥了什么作用,这都是“时钟机器”与环境进行运动和作用决定的,实验结果是多少,就是多少。

而爱因斯坦的狭义相对论动钟变慢效应,却是不管“时钟机器”与环境是啥关系,它们如何运动和作用,完全是一厢情愿地强行假定,相对运动的时钟之间存在相对性动钟变慢关系,完全无视实际中还存在否定性的动钟变快。而且,爱因斯坦和相对论专家一直为这种脱离实际的动钟变慢效应寻找各种证据,寻找借口和理由,进行辩解,顽固坚持100多年。这完全是一种违反科学精神的思想和行动。

二、追光实验,判定光速不变第二假设是否大象翅膀

1905年,爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文中建立狭义相对论时空观时,假设了如下理想实验:在真空中有两个相对匀速直线运动的惯性参照系,分别用直角坐标系oxyz和OXYZ表示,两个直角坐标系的x、X轴重合,y、Y轴平行,z、Z轴平行;在oxyz坐标系x轴正方向上,OXYZ坐标系以u速度值匀速直线运动;在oxyz和OXYZ的原点处分别有持时钟和量尺的观测者;在oxyz和OXYZ的原点o、O重合,两个参照系时钟时刻值t=T=0时,在oxyz坐标系原点o处的静止点光源发出了一个球面光波。可参考图六的情况。

——爱因斯坦光速不变第一假设

爱因斯坦假设:oxyz原点o处点光源发出的球面光波,在oxyz参照系各个方向的运动速度值均为C1=299792458米/秒。因此,上述球面光波是一个以oxyz参照系原点o为球心,以C1=299792458米/秒速度值匀速膨胀的球面光波。对于上述假设,爱因斯坦的解释是,上述假设情况是oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺,进行测量获得的结果。对于这样的光速值假设C1=299792458米/秒,本文简称为爱因斯坦光速不变第一假设。

——爱因斯坦光速不变第二假设

爱因斯坦还假设:oxyz原点o处点光源发出的光束,相对OXYZ参照系各个方向的运动速度值也均为C2=299792458米/秒。因此,上述球面光波是一个以OXYZ参照系原点O为球心,以C2=299792458米/秒速度值匀速膨胀的球面光波。对于上述假设,爱因斯坦的解释是,上述假设情况是OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺,进行测量获得的结果。对于这样的光速值假设C2=299792458米/秒,本文简称为爱因斯坦光速不变第二假设。

——爱因斯坦光速不变假设

对于光速不变第一假设和光速不变第二假设,因为C1=C2,所以,爱因斯坦把它们合称为光速不变假设,并且写成了C=C1=C2=299792458米/秒。关于上述光速值,爱因斯坦在当年称之为假设,就是因为提出该假设的时候,还缺乏足够的实验证据。

——相对运动等速假设

应该强调指出,在当年,爱因斯坦提出光速不变假设,建立狭义相对论时空观的时候,他还提出了一个相对运动等速假设。

具体说,爱因斯坦假设oxyz参照系和OXYZ参照系的相对运动速度值是u,它的物理意义如下:oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺,测量OXYZ参照系相对自己的运动速度值,测量结果为u1;OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺,测量oxyz参照系相对自己的运动速度值,测量结果是u2。u1、u2、u的量值关系为u1=u2=u。

在物理学中,两个物体的相对运动具有相对性,这是一个基本观点。在牛顿绝对时空观中,假设oxyz参照系和OXYZ参照系的时钟是同步时钟,两参照系的量尺是同长量尺之后,oxyz参照系和OXYZ参照系的相对运动速度值被假设为u1=u2=u。

在爱因斯坦狭义相对论时空观中,oxyz参照系和OXYZ的观测者分别使用自己的时钟和量尺测量对方的运动速度值,测量结果恰好是u1=u2,这样的可能的确存在。但是,在没有具体的测量实验提供支持之前,无法证明u1=u2普遍成立之前,爱因斯坦所说的u=u1=u2,就只能是假设,而不是实验事实。

所以,在狭义相对论时空观,爱因斯坦实际上是假设了u1=u2=u。这个相对运动等速假设u=u1=u2,在实质上,它就是一个跟光速不变假设并肩而立的速度值假设。

——狭义相对论时空观

可以说,爱因斯坦提出四个速度值假设,也就是光速不变第一假设、光速不变第二假设C=C1=C2,还有相对运动等速假设u1=u2=u之后,就基于上述四个速度值假设,推理出了洛仑兹变换数学方程,以及动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等数学方程。在上述数学方程中,C和u都是重要内容。洛仑兹变换的物理意义是,对于oxyz原点o处点光源发出的球面光波的任意点,当oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测得该点坐标和时间为(x、y、z、t),OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测得该点坐标和时间为(X、Y、Z、T)时,(x、y、z、t)和(X、Y、Z、T)的变换关系为洛仑兹变换。这样,爱因斯坦就建立了以光速不变第一假设、光速不变第二假设、相对运动等速假设、洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等数学方程为主要内容的狭义相对论时空观。(爱因斯坦1916年在《狭义与广义相对论浅说》一书还非常明确地给出了一种“雷击火车”的同时的相对性,跟洛仑兹变换推理出的同时的相对性存在很大差异)

——狭义相对论和广义相对论

然后,通过使用狭义相对论时空观对经典力学和经典电磁学等经典理论进行改造,爱因斯坦就建立了狭义相对论。后来,爱因斯坦又使用类似的方法建立了广义相对论时空观,通过使用广义相对论时空观对经典引力理论进行改造,爱因斯坦就建立了广义相对论。人们通常所说的相对论,就是对狭义相对论和广义相对论的合称。有时候,人们所说的相对论,也包括相对论宇宙学内容。

——狭义相对论中存在六种以上光速值

实际上,在爱因斯坦建立狭义相对论的第一篇论文中,存在六种以上的光速值。假设在oxyz和OXYZ的原点o、O重合,两个参照系时钟时刻值t=T=0时,在oxyz坐标系原点o处的静止点光源发出了一个球面光波。

首先,基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦通过光速不变第一假设,假定球面光波上所有的光子相对oxyz参照系的速度值都是C;另外,基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦进行的有关推理计算时,还假定沿x、X轴正方向,球面光波的光子相对OXYZ参照系的速度值是C-u;还有,基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦进行的有关推理计算时,还假定沿x、X轴负方向,球面光波的光子相对OXYZ参照系的速度值是C+u。

基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,在其他情况下,球面光波的光子相对OXYZ参照系的速度值,需要具体情况具体计算。这也就是说,基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,狭义相对论中存在三种以上的光速值,其中包括C、C-u、C+u。

其次,基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦通过光速不变第二假设,假定球面光波上所有的光子相对OXYZ参照系的速度值都是C;另外,基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦进行的有关推理计算时,还假定沿x、X轴正方向,球面光波的光子相对oxyz参照系的速度值是C+u;还有,基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,爱因斯坦进行的有关推理计算时,还假定沿x、X轴负方向,球面光波的光子相对oxyz参照系的速度值是C-u。

基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,在其他情况下,球面光波的光子相对oxyz参照系的速度值,需要具体情况具体计算。这也就是说,基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,狭义相对论中也存在三种以上的光速值,其中包括C、C+u、C-u。

在上述多种光速值假设中,爱因斯坦给出的光速不变第一假设和光速不变第二假设,不过是其中的两种情况而已。

——光速不变第二假设是大象翅膀

针对爱因斯坦提出的光速不变假设C=C1=C2=299792458米/秒,对现代科学有关的认识和实验进行考察后,可以给出如下说法:

跟爱因斯坦光速不变第一假设C1=299792458米/秒有关,在现代科学中存在如下事实:

首先,在计量学和物理学中,人们给出了如下基准米约定:在提供基准米的装置中,特定光在1/299792458秒时间值里行进的路程,被约定为一米。实际上,这就等于约定了在提供基准米的装置中,特定光,它相对装置本身,也就是相对静止在装置中的光源的运动速度值为v=Δs/Δt=1米/(1/299792458)秒=299792458米/秒。对于上述特定情况下的光速值,物理学中专门使用字母C来表示,也就是C=299792458米/秒。这样约定的光速值,就相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果,所以,这里的C=299792458米/秒,就是一个实验事实。

其次,在物理学的电磁学中,人们约定真空中的介电常数和磁导率时,也约定在特定的条件下,特定的光,相对光源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出光速值C=299792458米/秒的原因。这样约定的光速值,也相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果,所以,这里的C=299792458米/秒,也是一个实验事实。

如上所述现代科学的重要事实,以及类似的很多实验事实,都对爱因斯坦光速不变第一假设提供了实验支持。因此可以说,爱因斯坦光速不变第一假设,它可以得到实际的时钟和量尺和测量实验的支持,它就是对实验事实的忠实描述,它类似于全部写真的实验报告,它就像盲人摸象所摸索到的大象大腿。

但是,把爱因斯坦的光速不变第二假设C2=299792458米/秒,跟现代科学有关的认识和实验进行对比研究之后,咱们却只能说,爱因斯坦的光速不变第二假设,无法得到实际的时钟和量尺和测量实验的支持,它就像一种假设空想的虚构景象,它类似于凭空编造的科幻故事,就像盲人想象所虚构出的大象翅膀。

所以,爱因斯坦提出的光速不变第一假设和光速不变第二假设,类似于把盲人摸索大象所摸到的大象大腿,跟盲人想象所虚构的大象翅膀捆绑到一起了,综合到一起了。

——追光实验

为了更清楚地说明爱因斯坦光速不变第一假设和光速不变第二假设等内容跟实际情况的关系,咱们可以进行一个追光实验。

具体说,假设上面说过的oxyz参照系,它的原点恰好在地面上,oxyz参照系的x轴垂直地面,指向月亮;对于oxyz参照系,可以简称为地面参照系。与此同时,假设OXYZ参照系的X轴也垂直地面,指向月亮;地面参照系的观测者使用地面参照系的时钟和量尺测量,测到OXYZ参照系相对oxyz参照系沿x轴正方向,也就是向月亮方向的运动速度值u=299792457.5米/秒;对于OXYZ参照系,可以简称为追光参照系。该参照系原点处持时钟和量尺的观测者,就是追光者。 参加图六。

在上述情况下,假设使用地面参照系的时钟和量尺测量到了如下结果:地面参照系时钟显示t=0秒时刻值时,地面参照系原点o处的点光源发出的一个光束,以C1=299792458米/秒的速度值,离开了点光源,沿x轴正方向,飞向了月亮;与此同时,追光者以u=299792457.5米/秒的速度值,在同一出发点,向同一方向,同时出发,开始了追光运动。这样的追光实验,是爱因斯坦惯用的科学方法,也是狭义相对论时空观的逻辑完全允许的情况。

应该指出,在当年,爱因斯坦建立狭义相对论时空观的时候,在理论上,他假设点光源、光束、观测者、时钟和量尺等都具有“理想化质点”的特征,它们都可以汇集在同一点,从共同的出发点开始运动。所以,咱们在本文所说的追光实验,在理论上,地面观测者、点光源、光束、追光者、时钟和量尺等,也是类似情况,都具有“理想化质点”的特征,它们也可以具有共同的出发点等。

这样,在追光实验中,咱们观测到的情况就是,在指向月亮的光束运动方向上,光束在前面快速飞行,追光者在后面紧紧追赶,二者一前一后,距离很小,紧密相随地向前运动。

——地面参照系测到的三个速度值

在上述情况下,使用地面参照系的时钟和量尺测量追光运动,结果如下:当地面参照系时钟时刻值从t=0秒增加到t=1秒,经过Δt=1秒时间段时,光束离开点光源的飞行距离值s1=C1×Δt=299792458米/秒×1秒=299792458米。追光者离开地面的追光距离值s2=u×Δt=299792457.5米/秒×1秒=299792457.5米。光束与追光者的相对运动距离值s3=s1-s2=299792458-299792457.5米=0.5米。这也就是说,此时光束在前面仅领先0.5米,追光者在后面仅落后0.5米。

在上述情况下,使用地面参照系的时钟和量尺测量,测到的光束相对追光者的运动速度值,就是v=s3/Δt=0.5米/1秒=0.5米/秒。

在这里应该指出,上述s1=299792458米,s2=299792457.5米,这都是约等于地球赤道7.5圈的长度值,约等于地球赤道七周半的长度值。s3=0.5米,这是比成年人手臂的长度值还要短的距离值,成年人手臂长度值约为0.7米。

因此,地面参照系观测者使用自己的时钟和量尺测到的结果就是,在地面参照系时钟经过Δt=1秒时间段里,光束和追光者相对地面的运动,相当于绕地球赤道飞行了七周半,对此可简称为“秒飞地球七周半”。与此同时,光束相对追光者的运动距离值仅为0.5米,小于成年人一条手臂的长度值,对此可简称为“一秒没飞一臂长”。在这里,光束相对地面的运动距离值s1=299792458米,光束相对追光者的运动距离值s3=0.5米,二者差别之大,犹如天地之别。

这样,在追光实验中,使用地面参照系的时钟和量尺测量,就获得了三个速度值:

一是C1=299792458米/秒,它描述了光束相对地面的运动快慢,这是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

二是u=299792457.5米/秒,它描述了追光者相对地面的运动快慢,这也是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

三是v=0.5米/秒,它描述了光束相对追光者的运动快慢,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

——追光参照系测量光速值问题

在物理学中,任何物体的速度值,都必须相对时钟、量尺和坐标系的组合来确定。一个运动物体的速度值,相对不同的时钟、量尺和坐标系组合,具有不同的速度值,这是中学物理常识。

那么,关于光束与追光者的相对运动速度值,在追光参照系,追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量,测到的结果会是多少呢?

假设相应于oxyz坐标系时钟显示Δt=1秒时间值,OXYZ坐标系的时钟显示了ΔT时间值,光束相对OXYZ坐标的运动距离值,使用oxyz坐标系的量尺测量,结果为Δs=0.5米;使用OXYZ坐标系的量尺测量,结果为ΔS。因此,光束相对OXYZ坐标系的速度值就是V=ΔS/ΔT。在这里,使用OXYZ坐标系的时钟和量尺测得的ΔT、ΔS是多少,V=ΔS/ΔT就是多少。

这也就是说,光束相对OXYZ坐标系的运动速度值,使用oxyz坐标系的时钟、量尺和坐标系组合测量,是v=0.5米/秒;使用OXYZ坐标系的时钟、量尺和坐标系组合来测量,是V=ΔS/ΔT。V=ΔS/ΔT的具体数值,应该由实际测得的ΔT、ΔS来决定。

但是,针对追光实验的情况,关于光束与追光者的相对运动速度值,爱因斯坦提出的光速不变第二假设,恰好给出了假设的光速值。具体说,在追光实验中,根据光速不变第二假设,追光参照系观测者使用追光参照系的时钟和量尺测量,他测到的光束相对追光者的运动速度值是C2=299792458米/秒。C2=299792458米/秒,也是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

这样,在追光实验中,关于光束与追光者的相对运动,就有了两种速度值:

一是v=0.5米/秒,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值,这是地面参照系使用现有的、公共的时钟和量尺,测到的结果。这样的测量结果有无数的实验证据。

二是C2=299792458米/秒,这是“秒飞地球七周半”的极大速度值,它来源于爱因斯坦光速不变第二假设。爱因斯坦和相对论专家假设,在追光参照系,追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量,测到的光束相对追光者的运动速度值,就是C2=299792458米/秒。

那么,根据光速不变第二假设说,在追光参照系,追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量,测到的光束相对追光者的运动速度值是C2=299792458米/秒,这是“秒飞地球七周半”的极大速度值,这有实验证据吗?

可以说,从狭义相对论时空观诞生至今,类似于追光实验的情况,追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量有关的速度值,测到的光束相对追光者的运动速度值就是C2=299792458米/秒,这样的测量实验和测量结果,一个都没有。造成这种情况的主要原因是,进行类似的实验,在运动参照系测量光速值,所要求的实验条件和实验技术,一直难以被满足。

那么,关于C2=299792458米/秒,在理论上说,有理论依据吗?

——对光速不变第二假设进行违反逻辑的论证

具体说,在地面参照系使用实际的时钟和量尺测量,测到的结果是,在指向月亮的光束运动方向上,光束在前面快速飞行,追光者在后面紧紧追赶,二者一前一后,距离很小,紧密相随地向前运动。所以,在地面参照系使用现有的时钟和量尺测到的光束与追光者的相对运动速度值,仅为v=0.5米/秒,这不过是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。那么在追光参照系,追光者观测到的光束与追光者的相对运动是啥样的?追光者使用了什么样的时钟和量尺,如何进行了测量活动,他就把光束与追光者的相对运动速度值,测量成了C2=299792458米/秒?测量成了“秒飞地球七周半”的巨大速度值?

就此,爱因斯坦等相对论专家的回答是,根据狭义相对论时空观的动钟变慢效应,地面参照系观测者和追光参照系观测者都可以说,因为相对运动,对方的时钟变慢了。同时,根据动尺变短效应,地面参照系观测者和追光参照系观测者都可以说,因为相对运动,对方的量尺变短了。所以,关于光束相对追光者的运动速度值,地面参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测量获得v=0.5米/秒,这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值,这的确是实验事实。与此同时,追光参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测量获得C2=299792458米/秒,这是“秒飞地球七周半”的巨大速度值,也可以同时成立。这也就是说,在理论上,v=0.5米/秒,C2=299792458米/秒,二者可以同时成立,二者可以都是正确的。

在以往,对于爱因斯坦光速不变第二假设C2=299792458米/秒遇到的各种质疑批评,爱因斯坦和相对论专家都给出了与上相似的解释。

在此,必须指出,在爱因斯坦狭义相对论时空观的逻辑关系上,光速不变第一假设、光速不变第二假设C1=C2=299792458米/秒和相对运动等速假设u=u1=u2,这都是前提,是一级假设。洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等,都是对假设的前提进行数学推理,所得出的推理结论,都是二级假设。

按照逻辑规律,把洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等作为证据,反过来证明光速不变第二假设是正确的,这就是使用二级假设、数学推理结论作为证据,反过来证明一级假设、假设的前提是正确的,这是循环论证、无效论证。

所以,可以说,爱因斯坦等相对论专家论证说,因为有动钟变慢效应、动尺变短效应,所以就有光速不变第二假设C2=299792458米/秒,这就等于说,因为有光速不变第一假设和光速不变第二假设,所以就有光速不变第二假设。这样的论证,是严重地违反了逻辑,犯了低级的逻辑错误。

——认识能力存在局限性,把各种情况下的光速值假设为常数

在这里,回顾人们对原子的认识发展史,具有重要的启示意义。在物理学中,关于原子,在最初时,人们认为所有的原子都是没有内部结构,不可分割的实心球,构成不同元素的原子只有质量和大小的区别。这是因为在当时,人们的认识能力存在局限性,人们认识不到原子存在内部结构,不同的原子差别甚大。后来,随着认识能力的提高,人们认识到,原子是由原子核和绕核运动的电子构成的,不同的原子,内部结构完全不同,性质差别也是很大。

可以说,现在的有些物理学工作者,他们把各种情况下光和电磁波的运动速度值都假设为常数C=299792458米/秒,这种情况很像人们在早期认为所有的原子都没有内部结构,不可分割。可以说,在目前,由于有些物理学工作者的认识能力存在局限性,他们认识不到不同情况下光和电磁波的运动速度值实际上是存在差别,各不相同。基于上述类比可以说,通过积极的认识活动,人们都可以认识到,不同情况下光和电磁波的运动速度值实际上是存在差别的,各有具体速度值,并非都是常数C=299792458米/秒。

不过,还应该指出,对于一些具体情况下的光速值,爱因斯坦在狭义相对论中给出了混乱表述。

例如基于oxyz参照系观测者的时钟和量尺,存在三种以上的光速值,其中包括C、C-u、C+u。基于OXYZ参照系观测者的时钟和量尺,也存在三种以上的光速值,其中包括C、C+u、C-u。这显然是混乱的,存在自相矛盾的。

——光速不变第二假设否定了运动的相对性

在此还应该指出,爱因斯坦提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设,因为它们还否定了运动的相对性,所以,它们还制造了其它的矛盾和麻烦。

为了说明上述问题,在追光实验中,咱们还可以把一个参照系固定在光束上,这样,就建立了一个光束参照系。在过去,人们一直都是在地面参照系和追光参照系研究光束的运动。现在,建立光束参照系之后,就可以在光束参照系研究地面参照系和追光参照系的运动了。

在物理学中,两个物体的相对运动具有相对性,这是一个基本事实,也是一个基本观点。正是基于上述基本事实和基本观点,爱因斯坦假设oxyz参照系和OXYZ参照系使用自己的时钟和量尺测到的对方运动速度值,是相等的,所以他提出了相对运动等速假设u=u1=u2。

在追光实验中,按照爱因斯坦相对论的光速不变第一假设和运动相对性观点,在地面参照系测量,光束相对地面参照系的运动速度值是C1=299792458米/秒,在光束参照系测量,地面参照系相对光束参照系的运动速度值也应该就是C1=299792458米/秒。

同理,按照爱因斯坦相对论的光速不变第二假设和运动相对性观点,在追光参照系测量,光束相对追光参照系的运动速度值是C2=299792458米/秒,在光束参照系测量,追光参照系相对光束参照系的运动速度值也应该就是C2=299792458米/秒。

根据上述情况,在光束参照系测量,地面参照系相对光束参照系的运动速度值就是C1=299792458米/秒,追光参照系相对光束参照系的运动速度值是C2=299792458米/秒,因此,在光束参照系,地面参照系和追光参照系均以C=299792458米/秒速度值远离光束参照系,这样,地面参照系和追光参照系就没有了相对运动。这显然是跟爱因斯坦相对论的理论前提,地面参照系和追光参照系存在u速度值相对运动相矛盾。这是逻辑不自洽。

实际上,爱因斯坦假设光束相对地面参照系的运动速度值是C1=299792458米/秒,假设光束相对追光参照系的运动速度值是C2=299792458米/秒,这种假设,实质上已经否定了运动的相对性。不过是在地面参照系和追光参照系,这两个参照系谈论同一光束的运动时,爱因斯坦否定运动的相对性,还没有明显地产生矛盾和麻烦。

但是,一旦在光束参照系谈论地面参照系和追光参照系的运动时,这是在一个参照系上谈论另外两个参照系的运动,在这种情况下,爱因斯坦否定运动的相对性,就必然会制造矛盾和麻烦。所以,从根源上讲,产生有关的矛盾和麻烦,这是爱因斯坦提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设,否定运动的相对性的必然结果。

应该指出,在物理学中研究相对运动,可以把任意物体选择为参照物,研究其它物体的相对运动。所以,把点光源发出的光束选择为参照物,把一个参照系固定在光束上,研究其他物质的相对运动,这不仅不应该受到限制,反而应该积极地进行,因为这可以帮助人们转换研究视角、扩大研究视野、增加更多认识、发现更多真相。

对于这样的研究和结果,如果因为它们跟狭义相对论时空观的假设、公式和结论等存在矛盾,爱因斯坦等相对论专家就给予否定和反对,那咱们必须说,出现了有关的矛盾,这不是宇宙事物本身存在矛盾所致,而是反映出了狭义相对论时空观的假设、公式和结论等,跟宇宙事物存在矛盾,对宇宙事物做出了不符合实际的描述,掩盖了有关事物的真相,制造了有关的错误认识。所以,对于上述矛盾,值得认真研究,值得积极解决。这对于人们针对电磁作用、光运动和超光速,发展科学认识,实现技术创新,具有重要意义。

——光速不变假设,把大象大腿和大象翅膀捆绑到了一起

综上所述,可以说,爱因斯坦在狭义相对论时空观中提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设C1=C2=299792458米/秒,类似于把一些实验事实跟一些虚构想象捆绑到了一起,类似于把盲人摸象所摸索到的大象大腿,跟盲人想象所虚构出的大象翅膀捆绑到了一起,进行了混淆是非,以真带假,弄假成真,混搭销售。所以,对于爱因斯坦提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设,可称之为半对半错的假设。

可以说,在爱因斯坦给出光速不变第一假设的情况中,爱因斯坦假设光速值是C1=299792458米/秒,这完全符合物理学和计量学关于基准米的约定等,就相当于对实验事实进行了忠实描述。但是,在爱因斯坦给出光速不变第二假设的情况中,类似情况中的光速值是多少,应该使用时钟、量尺和坐标系的组合,通过测量来确定,测量值是多少,就是多少。而且,相对于不同的时钟、量尺和坐标系组合,光速值完全可以不相同,这是物理学实验决定的必然结果。

但是,针对给出光速不变第二假设的情况,爱因斯坦却强行规定光速值必须是C2=299792458米/秒,完全无视使用时钟、量尺和坐标系的组合进行测量,可以有不同的光速值。而且爱因斯坦和相对论专家一直寻找各种证据,寻找各种理由和借口,为光速不变第二假设进行辩解,由此,制造了100多年矛盾和争论。

三、爱因斯坦相对论是大象大腿+大象翅膀

爱因斯坦相对论时空观诞生后,100多年来,不断地有研究者指出,把爱因斯坦使用假设推理方法建立的相对论时空观,把这种盲人摸象之说,跟科技工作者使用实际的时钟和量尺所进行的真实测量活动等相比较,也就是跟实际的大象相比较,就可以发现,二者不符合之处很多,甚至存在完全不符合的内容。

这就是围绕时空问题和爱因斯坦相对论时空观,产生100多年矛盾和争论的根本原因之一。正是因为如此,使用实际的时钟和量尺进行具体观测活动较多的工程技术人员,例如航天工作者,很多都变成了相对论时空观的质疑者和超越者。

总而言之,关于爱因斯坦相对论,可以说,爱因斯坦相对论就像一幅反映和描述宇宙事物的理论图像,它的一部分内容是写真描述,就像实验报告,类似于盲人摸象所摸索到的大象大腿;另一部分内容是完全虚构,就像科幻故事,类似于盲人想象所虚构出的大象翅膀。这就是围绕爱因斯坦相对论发生了100多年争论的重要原因之一。

具体说,首先,在物理学认识上,对于形式多样、内容丰富、本质深刻的电磁力和引力等,爱因斯坦在相对论中的确指出了一些事实,揭示了一些规律。例如爱因斯坦在相对论中指出,特定条件下光速值恒定,一些物理量随速度值变化的规律跟洛仑兹因子有关系,存在质能关系,存在引力质量和惯性质量等效性等,这都相当于盲人摸索到的大象大腿。但是,爱因斯坦在相对论中也给出了很多片面化、表面化、假设性的描述,远离了事物的本质,曲解了实验事实。例如爱因斯坦在相对论中给出的光速不变第二假设、动钟变慢效应、动尺变短效应、时空弯曲等,这都类似于盲人虚构出的大象翅膀。爱因斯坦使用想象出的大象翅膀解释物理现象,把电磁力导致的物理现象解释为相对运动所致,把引力导致的物理现象解释为时空弯曲所致,根据光速不变假设否定超光速失误的存在,这都是把表面现象当成本质原因,曲解了物理现象和物理实验,掩盖了微观本质和原因,误导了研究方向,阻碍了科技进步。所以,爱因斯坦相对论这种盲人摸象之说,对物理学既有指导,也有误导,既有贡献,也有危害。超越爱因斯坦相对论,人们就能深入研究电磁力、引力和超光速的微观本质,发现更多真相,纠正错误想象,实现科技创新,实现更多目标。因此,超越爱因斯坦相对论,值得积极行动。

其次,在宇宙认识上,爱因斯坦相对论和相对论宇宙学加起来,仍然不过是盲人摸索大象的结果,加上盲人想象大象的结论,二合一的说法而已。在爱因斯坦制造的宇宙图像中,主要就是广义相对论的等效原理、引力场方程、时空弯曲、几何引力,还有相对论宇宙学的大爆炸、黑洞等有限事物。关于地球生命、外星人、宇宙高级生命、高维空间生命等重要内容,在相对论宇宙图像中几乎没有踪影。相对实际情况而言,爱因斯坦给出的宇宙图像视野狭窄,内容贫乏,该有的内容不多,虚构的内容不少,而且坚持看得见的才承认其存在,看不见的就认为不存在。同时把虚构想象的很多事物,反倒当成了实际存在的事情。这就类似于坐井观天之见,只看见了有限天空的有限事物,看不见实际存在的无限天空和无限事物。可以说,爱因斯坦的坐井观天宇宙图像,真相不多,假象不少,利弊共存,功过皆有。超越爱因斯坦相对论和相对论宇宙学,人们就可以出井观天,发现更多实际天空,发现更多宇宙美景,建立更符合实际情况、大综合的宇宙图像。

可以说,对爱因斯坦相对论,保留可称为实验报告的光速不变第一假设、洛仑兹因子、质能关系、等效原理等;抛弃应称为科幻故事的光速不变第二假设、动钟变慢、动尺变短、时空弯曲等,把狭义相对论对照实际情况进行五五开改造,把广义相对论贴近实验进行升级完善,就可以彻底解决延续了100多年的相对论争论。

作者简介

齐新,大脑思想图发明人,《管理大脑思想》和《智胜爱因斯坦》图书作者,科学使用大脑系列文化产品开发项目负责人;1964年2月出生;1986年毕业于内蒙古师范大学物理系,此后在赤峰学院物理系任教多年;2002年至2014年先后在《北方经济报》采编部和《内蒙古日报》广告部工作,2011年11月成立新动力文化,任负责人至今。

立足现代科学和中华优秀传统文化等,对物质、时间、空间、生命、大脑、思想等问题进行了长期的跨学科、跨文化研究。经中国科协原副主席、航天工业总公司总工程师庄逢甘院士推荐,在《宇航学报》1998年第2期发表了科学论文“论GPS与相对论时空观”。经全国政协原副主席、国家科委原主任宋健院士推荐,在《前沿科学》2009年第2期发表了科学论文《狭义相对论被争论100多年的主要原因》。2006年6月,在内蒙古教育出版社出版科普书《智胜爱因斯坦》。2017年7月,在光明日报出版社出版《管理大脑思想》图书。曾经被众多新闻媒体报道过科学探索工作和科技创新成果。

关键词:智慧,升级,超级,大脑

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