摘 要 本文利用新的以太理论分析了光速不变现象并给出了光速不变的物理机制，修正了光速不变原理和狭义相对性原理，并用这二个修正后的原理推导出了洛伦兹变换；重新分析了质量与速度的关系、时间与速度的关系、以及长度与速度的关系并给出了与狭义相对论不同的物理解释。 Abstract In this paper, the phenomenon of light velocity invariance is analyzed by using a new e theric theory , and the physical mechanism of light velocity invariance is given, the principle of light velocity invariance and the principle of special relativity are modified, and the Lorentz transformation is deduced by using these two modified principles. The relationship between mass and velocity, the relationship between time and velocity, and the relationship between length and velocity are reanalyze d, and physical explanations different from S pecial R elativity are given. 下面是完整的文章The following is the complete article: HANSPrePrints20190100000_57949077.pdf
最近科学网越来越科学了。传授科学、讨论科学甚至争论科学之风气愈演愈烈。尤其是 由文克玲博主点火，布衣院士关注众人添柴的【光速不变原理】到底变不变，已成为科学网近期科学争论的热门话题。以黄秀清博主为先锋的【反方】揭竿而起直奔相对论的命门： 【学术打擂】一生爱错放谁的手？ ； 【学术打擂】什么才是简单的科学？ 。 以李铭博主为先锋的【正方】守擂大将军抡圆了上方宝剑左挡右防，死守相对论之擂台： 三打黄秀清：猴精现原形 ； 真空中的刻舟求剑 。双方几个回合下来不分胜负，互相不能说服。作为【反方】阵营的一员，支援一发炮弹是势在必行。 各位看官，光速原理非常简洁。为了让不熟悉相对论的看官清楚明了，我再解释一遍：众所周知，速度是相对的，地球围绕太阳的相对速度约 30 公里每秒，我们生活在地球上从来没感觉到地球的这一速度，只要我们相对地球不动，她相对我们的速度就是 0 。这是因为我们相对太阳的速度也是 30 公里每秒。换言之，我们与地球乘坐了同一艘高速飞船。如果我们从船上下来，下到相对太阳速度为 0 的站台参照系内，我们就会感觉到地球的约 30 公里每秒高速度运动。 在没有相对论之前，光波也不例外，如果我们相对光源及传播光的介质静止时，光源连续发射出一束光波，我们测量该光波以速度 c 从身边经过，当我们以匀速 u 迎着该光波前进时，我们将测量到该光波以速度 c + u 从身边经过，当我们以匀速 u 追该着光波前进时，我们将测量到该光波以速度 c - u 从身边经过。但是爱因斯坦的光速不变假设，颠覆了光速的相对性，无论你以什么样的速度运动，这束光波相对你速度永远是 c 。也就是说，这束光波相对你的速度是绝对的，不变的。 这当然是一个令人无法接受的假设，为什么？声音、子弹的速度都是相对的，而唯独光速不同。黄秀清博主质疑和反对的也正是这样的“光速不变”。但通常，“主流”不允许直接质疑，因为，不管看起来光速不变有多么不合理，但是它的用处极大，推论极其正确。好象是：“无数的实验证明它的正确性；离开它什么原子弹啊、高能粒子加速器啊、地球啊怕是都不转了”。如果，你实在不信“光速不变”，你大可用实验去证明。但是接下来又搞个单向光速不可测量。高人实在太多！ 既然实验看来不太可能直接证伪“光速不变”，那逻辑是否可行？如果假设“光速不变是不对的”，而我们又在按照它是对的在研究问题，那一定会出现矛盾。因此，也有许多逻辑质疑，如双生子佯谬、潜水艇佯谬等。然而这些质疑均未成功，最终被主流归结为佯谬。所谓佯谬就是假装错了，让人难于理解的是如此伟大的理论为什么总要假装错了？？？真的是装的么？？？能不能是真的错了？？？ 秀清博主没有说服【正方】为什么光速不变是错误的，然而李铭博主也没有说服【反方】光速不变为什么一定是正确的。可谓旗鼓相当，打了个平手。所以我要支持秀清博主一发炮弹，看看能否撼动相对论之擂台。现借用秀清博主的运动小车和光弹一用：讲一讲光速不变的一个重要结论，同时的相对性。 图 a 地面系的 t = 0 时刻，看到小车以速度 u 向右运动， 1’ 和 1 重合， 2’ 和 2 重合，小车中点的开关触发固定在地面的光源后，光源同时向左右分别发射一个速度 v = c 的光弹。 图 b 地面系的 t = t 1 时刻，地面观测到左方光弹首先击中小车左车厢板 2’ ，右方光弹还在途中。 图 c 地面系的 t = t 2 时刻，地面观测到右方光弹后击中小车右车厢板 1’ ，左方光弹已经陨落了。 图 d 经典小车：满足光速可变，因此，向左传播的光弹速度为 c + u ，向右传播的光弹速度为 c – u 。传播距离相同，所以撞击 2’ 在先，撞击 1’ 在后。所以，两次先后撞击的发生存在一个时间间隔。 图 e 相对论小车：满足光速不变，向左、右传播的光子速度都为 v = c ，而且传播距离相同，所以同时在 t’ 时刻撞击 1’ 和 2’ 。所以，两次撞击在 t’ 时刻发生，不需要时间间隔。 综上，“光速不变”可以推出：小车上 t’ 时刻，同时发生的两个事件，即左右两颗光弹同时击中 1’ 和 2’ ，在地面上则是发生在不同时刻，即 t 1 时刻和 t 2 时刻。这就是著名的“同时的相对性”。 下面是我的观点，也是支援秀清博主的第一发炮弹。 根据同时的相对性，地面参照系的 t 1 时刻，如图 b 所示，光弹击中 2’ ，对应小车参照系的时刻 t’ ；当地面参照系的时间流逝 1 小时后（随意假设的时间间隔，不影响结论），地面参照系的 t 2 时刻，如图 c 所示，光弹击中 1’ ，对应小车参照系的时刻还是 t’ ，居然小车参照系的时间一点没变。这意味着小车上的时间停住不动，地面参照系的时间可以随意流逝了 1 天、 1 年、 1 万年等等。这也许是被忽视的，相对论最最重要的新预言。 为了实验检验这个新的预言，早上特意骑上两轮脚踏车匀速行驶 10 分钟。下车看看放在地面的手表，居然也只过了 10 分钟。一点也没发现，地面过去 1 天或 1 年的任何痕迹。不信的话，各位看官可以亲自检验一下。 根据逻辑分析，按照同时的相对性，小车参照系的时间不动，地面系的时间独立流逝的结论显然是荒谬的；根据实验检验，这样的预言也是不对的。因此，我的结论是：根据理论分析和实验检验，“光速不变”可能是错误的假设。 后记，千万别要求我，为了让 t 2 - t 1 等于 1 年，我必须匀速骑 1 年自行车。让那两颗光弹也跑 1 年，才能检验出真伪来。上述的理想实验，只是说明光速不变是如何预言同时的相对性的。按照洛伦兹时间变换，设地面系为不带撇系，小车为带撇系， t ’ = γ ( t – u x / c 2 ) ，在 t ’ 为 0 的时刻， t 的解是从负无穷到正无穷，即不带撇的地面系必须用前世今生来应对带撇系的一个时刻。也不要说，地面系不同地点的钟来个突然“跳字”。爱因斯坦所说的钟仅仅是对时间一个形象地描述，并不需要每点放上一个时钟，试想一个有大小的表如何放到没大小的点上。奇怪居然，有人四处讨论如何对钟。爱因斯坦的钟就是 t ， t 就是钟。钟必须根据时间 t 的流逝一点一点的变化。换言之，如果不带撇的地面参照系的某点出现了 t 是 0 另外一点出现了 t 是 10 小时，那么整个参照系的所有点必须都从 0 到 10 经历了 10 个小时的时间间隔。实际上，同时的相对性就是告诉我们，两个参照系的时刻不能比较，或者相互测量。 以上的个人观点能否让你相信：光速不变是可疑的。还希望听听各位守擂者的批评和高见。
答智者Sweeper ： 真理总是赤裸裸的 核心提示 ：Sweeper，中文名【扫地僧】，被公认为科学网最睿智的隐侠。一个多月前 ，【 扫地僧】到本茶馆下战书：飙车的李天一如何测激光弹的速度？他还淡淡地抛下一句：这是一个小坑。尊敬的扫大侠，不带这么欺负人，这明明白白是世纪“天坑”！有句话是这样说的，再狡猾的猎手也斗不过好猴子，各位，今天本猴要露一手独门绝技，欢迎围观【黄小邪】与【扫地僧】的巅峰对决。 一、她跳得比大楼高吗？ 如上图，一名跳高女运动员到央视新楼楼顶玩跳高，能说她跳得比裤衩楼还高吗？不能！她跳多高，取决于起跳点，而不取决于任何观察者（或数学坐标原点）。 从相互作用的角度，坐标原点的选择并不是任意的。在这个问题中，正确的坐标原点是跳高者的起跳脚与起跳位置物质的相互作用点，即起跳点，它是与观察者无关的确定物质空间位置。 二、博尔特跑得比动车快吗？ 如上图，博尔特在高速行驶的动车上跑，能说他跑得比动车还快吗？不能！博尔特跑多快，与他的身体状况、跑道质量等物质因素有关，与任何观察者无关。 从相互作用的角度，数学坐标系的选择也不是任意的。在这个问题中，描述博尔特运动的坐标系完全取决于运动员脚下的物质（或跑道），所以，正确的坐标系必须建立在运动的动车上，也就是说，观察者必须与动车相对静止。 三、黎明比姚明高吗？ 天王黎明的身高大概1.80米，与2.26米的巨人姚明在一起，谁高谁低一目了然。姚明比黎明高多了，这本应该不值得争论的。 某天，某科学屌丝拿把自制的尺子要量黎明的身高，并声称黎明身高是4.1米，比姚明高多了！大家一定认为此人脑子坏了。可如果是个天才级的科学高富帅呢？他以绝对权威的口吻说：黎明身高就是4.1米，你们都错了！各位，你们是不是要怀疑自己的脑子坏了？不要以为这是笑谈，它真实地发生在科学界。 四、真理是赤裸裸的 谈物理，必谈时空，谈时空，必谈尺钟和坐标系。可是， 宇宙有尺子吗？没有！ 宇宙有钟吗？没有！ 宇宙有坐标系吗？没有！ 宇宙有的是客观自然规律，不管是否存在人类和人类发明的尺钟、坐标系，自然内在的规律都在那。自然规律不因人怎么想、怎么描述而改变，这才是规律的本质，才是人们进行科学研究的基础和根据。 尺钟和坐标系，仅仅是人们为描述自然规律而无中生有的数学工具，是一种纯人为的约定，与客观的自然规律毫无关系，它们就像人身上的衣服，仅仅起到遮挡装饰的作用，而不可能改变人的物质属性。 然而，一些物理学大神却热衷于玩数学变脸游戏，以为数学坐标系动一动、转一转，就能有新的物理规律被发现，这简直是天方夜谭、痴人说梦。道理很简单，人天天披虎皮能变成老虎吗？想知道【真里】，必须脱光，【真里】和【真理】一样，都是赤裸裸的。褪下尺钟和坐标系的外衣，才能窥见自然的【真里】。 五、运动学速度与动力学速度 如上图（a），学过物理的都知道速度的定义： u=Δx/Δt=L/(t 2 -t 1 )， 不难看出，利用尺钟测量速度大小一定要涉及空间的两个点（图中的两个光电门）。如果不是有一位叫黄秀清的邪人，相信各位对速度的理解和认识基本上停留在这个层面，那怕你是物理学院士、诺奖获得者。 黄小邪认为，根据空间两点的位移和时间间隔所定义的速度，叫 运动学速度 。运动学速度有以下几个特征：1.它是二点式空间和时间测量；2.它满足速度叠加原理；3.它可以超越光速；4.它会因观测者或参照系的不同而改变。 除了运动学速度，黄小邪发现了另一种更为重要的速度， 它叫 动力学速度 。 如上图（b），开足马力的同一辆轿车在不同道路上的最高速度是不同的，这些速度是固有的（与谁测量、如何测量无关），它们由车与路面的相互作用唯一确定，这种由物质相互作用决定的速度就是动力学速度。 动力学速度有以下几个特征：1.它由空间单点式物质参数决定；2.它不满足速度叠加原理；3.它不可以超越光速（除非有比 真空介电常数、 磁导率更小的介质 ）；4.它不会因观测者或参照系的不同而改变。 动力学速度显然不同于运动学速度，动力学速度是建立在自然内在的物质相互作用基础上，它是唯一确定和真实的，而运动学速度是建立在人造的坐标系基础上，它是不唯一确定、甚至是不真实的。举个例子，在动车上的观测者，会发现栽种在地面的树在高速飞跑，而在地面的观测者，却下结论博尔特比动车跑得还快，这些都是运动学速度测量导致的错误结论。为了进一步说明两种速度的异同点，下面将重点讨论运动学光速与动力学光速。 六、运动学光速与动力学光速 伟大的麦克斯韦方程告诉我们，真空中的光速 c=1/√ε 0 μ 0 （其中 ε 0 是 真空介电常数， μ 0 是 真空磁导率），它有两层含义：一是真空是一种物质，二是光速是由物质属性决定的动力学速度。 如上图（a），A处的光源S发射一平面波光束，只要真空的物质属性 ε 0 和 μ 0 没有改变，不做任何空间和时间的测量，我们就知道所有光子都以相同的动力学光速 c 齐头并进（从A→B），黄小邪称之为【 光动力学速度不变原理】 。要改变光的动力学速度，只能改变光传播介质， 如上图（b），给定介电常数 ε i 和真空磁导率 μ i ，就唯一确定了光在该介质的传播速度 c i =1/√ε i μ i 。 那么，光速能否通过间接测量空间和时间的变化量而获得？答案是肯定的，人们一直这么做。但是，切记通过人造钟尺得到的光速是运动学光速，它可能是真、更大的可能是伪，它还可能大于动力学光速。 再请看上图（a），图中有三辆速度测量车，第一辆与真空相对静止，它测得运动学光速 c 1 等于动力学光速 c ；第二辆以速度 u 迎着光束运动，它测得运动学光速 c 2 =c+u 大于动力学光速 c ；第三辆以速度 u 沿光束同方向运动，它测得运动学光速 c 3 =c-u 小于动力学光速 c 。 不同运动状态的测速车测得不同的运动学光速，这本应该是很好理解，两车追尾与两车迎面相撞，后果显然不同。 突然有一天，一个叫【爱】的神人跳出来：你们都错了！不论测速车的速度是多少、也不管它们沿哪个方向开，它们测得的光速必须满足 c 1 =c 2 =c 3 =c ，这叫【光速不变原理】！如果有人反驳：【爱】先生，测量结果的确不同啊！【爱】很生气：你不懂现代物理！你的钟已经不是原来的钟、你的尺子也不是原来的尺子，钟变慢了、尺变短了！联想到《红灯记》中的台词:“孩子，爹不是你的亲爹，奶奶也不是你的亲奶奶。”，你说天下能不大乱吗？ 七、答智者Sweeper 实际上，我已经回答了扫地僧提出的问题，接下来只是把问题说得更明白、更具体一些。扫地僧的问题可以用上面的示意图进行表述：李天一开着一辆改装的双测速蓝色豪华车（两侧各有一套测速仪），假设车速为 u ，B和A两射击手一前一后同时向豪车射击（子弹速度为 V ），就在子弹一左一右同时从李天一身边飞过的一刹那，李天一对两颗子弹的速度进行测量。扫大侠问：李天一所测到的子弹B和A的速度分别是多少？ 首先必须明确，李天一测量的是子弹相对自己的运动学速度，他只能采用二点式空间和时间测量，所以，无论李天一用多么精密的仪器，“一刹那”是无法测得子弹的飞行速度，必须是有时间差的二刹那，也就是说，两颗子弹必须分别穿过两个相距为 L 的红色光电门。 现在，假设所有计时钟走时同步精准、尺子也符合国际标准，子弹B在 t 1 和 t 2 时刻先后穿过光电门1和2，子弹A在 t' 1 和 t' 2 时刻先后穿过光电门1'和2'，根据运动学速度的定义，李天一测到子弹B和A的速度分别是 V B =L/(t 2 -t 1 )=V+u ， V A =L/(t' 2 -t' 1 )=V-u 扫大侠要我回答两个问题：1、当 u=0.5 公里／秒、 V=1 公里／秒， V B 和 V A 是多少？把 u 和 V 直接带入上面计算公式，可得 V B =1.5 公里／秒、 V A =0.5 公里／秒，相信扫地僧对这个结果没有任何异议；2、当 u=0.5c 、 V=1c 时（ c 为真空光速）， V B 和 V A 又是多少？同理得 V B = 1.5c 、 V A = 0.5c 。哈， V B 超光速了！扫地僧挖的坑就在这里。哈哈，扫大侠，这是光运动学速度，它是可以超越光速的！ 八、【爱】之错 一百多年前的【爱】，年少无知，他没有听说过光速还有运动学和动力学之分，更不知道两者的本质差别，他把【光动力学速度不变原理】误解为【光运动学速度不变原理】，犯下了刻舟求剑式的错误。 强调一点，黄小邪的【光速不变原理】是建立在客观真空物质（ ε 0 和 μ 0 ）不变的坚实物质基础上，而【爱】的【光速不变原理】是建立在主观非物质的运动尺子变短、运动时钟变慢的基础上，谁持真理、谁抱谬误，难道不是一目了然吗？我不信，谬误重复一千遍就能变成真理。 【爱】的错，错的不是【爱】，错的是有人把【爱】放错了地方，张宇的《用心良苦》有这样几句： 情灭了爱熄了 剩下空心要不要 春已走花又落 用心良苦却成空 我的痛怎么形容 一生爱错放你的手 终于有一天，【爱】发现自己赖以成名的代表作完全错了，一世英名将毁于一旦！一生爱错放地方的【爱】为年轻、无知和冲动付出了代价，运动学、动力学不分，丢死人了！自酿的苦酒只能自己喝，从此，【爱】选择逃避、选择孤独。 武夷山老师写过一篇博文《错误知识相当于废次产品》，依我之愚见，有时候错误的知识不仅是废品、次品，而是害人的【毒品】。一旦【毒品】被宣传成包治百病的【补品】，毒害的不是几个人，而是几代或几十代人。吸食【爱毒】已成为学术界经久不衰的时尚，每天都有吸毒者从中得到快感，现在是戒掉【爱毒】的时候了，谁知我良苦用心？扫大侠，再说声对不起，让您久等了！
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