应该舍弃相对性原理.docVIP

第PAGE1页 /共 NUMPAGES5页 应该舍弃相对性原理 摘要：本文首先例举了在地球、太阳、月球、自由落体电梯、同步卫星等“相互作不等速运动”的坐标系中，力学定律都有效，证明了伽利略相对性原理违反事实；继而以布拉德雷光行差现象和原子钟环球航行实验，证明了地球物理空间是各向异性的，直接否定了爱因斯坦的“支持相对性原理的十分强有力的论据”；又以朱永强先生的《带电体运动产生磁场的跟踪观察》实验，证明了相对性原理在电磁学领域违反事实；最后还进一步为舍弃伽利略相对性原理寻找到了理论依据——“补丁后的牛顿第一定律”并不支撑伽利略相对性原理，并依据“补丁后的牛顿第一定律”圆满地解释了伽利略相对性原理无法解释的疑难问题——为什么在多个“相互作不等速运动”的坐标系中，力学定律可以都有效。 引言 爱因斯坦在他的名著《物理学的进化》中为“伽利略相对性原理”进行了严格的定义：“假使力学定律在一个坐标系中是有效的，那么在任何其他相对于这个坐标系作匀速直线运动的坐标系中也是有效的。假使有两个坐标系，相互作不等速运动，则力学定律不会在两者之中都是有效的。” 可见，伽利略相对性原理是一个关于力学定律在不同坐标系中是否“都”有效的判断准则。根据这个准则，对于力学定律，各惯性系是等价的。 普遍认为，伽利略相对性原理在力学领域中高度有效。爱因斯坦更是把其适用领域扩展到全部物理学，简称为“相对性原理”，并以此作为狭义相对论的第一条基本原理。 然而，伽利略相对性原理并没有“可靠”的实验依据，所能查证的，就是伽利略描述的在匀速航行的大船中所观察到的那些极其粗略的力学现象（诸如水滴的下落、蝴蝶的飞行、扔物、跳远等等，都如同大船停航时一样，无法从其中任何一个现象来判断大船是在运动还是不动）。而我们大家都以“舟行不觉”的经验很自然地接受了它。 物理学史上，不乏被“经验”误导的教训，因此，对如此重要的一条原理进行严格考证是有必要的。 一、伽利略相对性原理符合事实吗？ 如果我们放开只盯着伽利略大船的眼光，就可以轻易地发现伽利略相对性原理并不符合事实。 现代的我们都相信，地球只是宇宙中极其普通的星球，其他星球上也可能存在“人类”。可以推断，外星人中的“牛顿”，一定也会在他所处的星球上发现与地球上同样的“牛顿力学”，否则就意味着地球是宇宙中最优越的特殊天体。那么，难道我们可以根据伽利略相对性原理，断言这些星球相对于地球一定是作匀速直线运动吗？显然不能。 我们再看看下列事实： 1）力学定律在固定于地球的坐标系中是非常有效的，不然，伽利略、牛顿等科学家怎么可能在地球实验室中，归纳、总结出力学定律呢？ 2）爱因斯坦指出：“关联于太阳的坐标系比关联于地球的坐标系更象一个惯性系。”[1] 这当然是指力学定律在关联于太阳的坐标系中非常有效。 3）在月球上，宇航员们证明了力学定律是有效的。 4）爱因斯坦指出：对自由落体电梯内的观察者来说，力学定律是有效的。[1] 5）在地球同步卫星内，宇航员们也证明了力学定律非常有效。 上述这五个坐标系，难道它们相互之间是在作匀速直线运动吗？当然都不是！但是，力学定律居然在它们之中“都”非常有效！ 可见，伽利略相对性原理明显违反了事实！怎么可能成立呢？ 然而，仅凭这三言两语来否定伽利略相对性原理，似乎难以令人信服。毕竟，爱因斯坦完全认可它，而且还把它的适用领域扩展到了全部物理学，难道爱因斯坦会没有充足的理由吗？ 参考文献一 [1] A.爱因斯坦，物理学的进化，上海科学技术出版社，周肇威 译，1979，P156、159 二、爱因斯坦凭什么坚信相对性原理？ 爱因斯坦并非不知道“许多著名的理论物理学家比较倾向于舍弃相对性原理”。[1] 但他却坚信：“有两个普遍事实在一开始就给予相对性原理的正确性以很有力的支撑。” [1] 让我们看看他“精选”出来的是两个怎样的事实！ 【第一个普遍事实】 爱因斯坦认为：伽利略相对性原理在力学领域中高度有效，因此把它扩展到其他物理学领域中不可能无效。[1] 在此，爱因斯坦并未提供任何能证明该原理成立的证据，而仅仅是作为一种先入之见。而在上一章，我们已看到，伽利略相对性原理违反事实的证据非常确凿，足以证明即使在力学领域中它也无效，遑论扩展到全部物理学领域。 【第二个普遍事实】 爱因斯坦指出：“由于我们的地球是在环绕太阳的轨道上运行，因而我们可以把地球比作以每秒大约30公里的速度行驶的火车车厢。如果相对性原理是不正确的，我们就应该预料到，地球在任一时刻的运动方向将会在自然界定律中表现出来，而且物理系统的行为将与其相对于地球的空间取向有关……但是，最仔细的观察也从来没有显示出地球物理空间的这种各向异性（即不同方向的物理不等效性）。这是一个支持相对性原理的十分强有力的论据。”[1] 爱因斯坦的这段话逻辑非常清晰：如果能找到地球物理空间