然而,如果利用該坐標係來研究討論時空問題,將會帶來一定的難度,很難表示時間的概念。那麼,這個時間差將由誰來確定?以誰作為參考標準?愛因斯坦將這個問題建立在以“觀察者(現在)”為中心,即以觀察者所觀察到的時間作為解決這個問題的統一辦法。
相對論將這個問題建立在以觀察者所觀察到的時間作為解決這個問題的辦法,其看法也具有一定的正確性,該看法已經超越了慣性係,從而建立了非慣性係,將宇宙的相對運動拓展到了時間的相對性。
3.2:出發點
愛因斯坦在前人研究總結的基礎上發現:牛頓的經典力學所討論的範圍是關於物質的運動規律。
但是,人們雖然不知光是屬於怎樣的一種“物質”,然而,光也是一種運動,且光的運動是一種特殊的運動形態。
如果將牛頓所研究的物理現象稱之為經典力學,那麼,光(電、磁、波)的運動規律不適應於經典力學,它們都是以自身獨特的運動方式存在於時空之中。
如何區別這兩種不同的運動形態?運動離不開時間,那麼,這時間又如何來確定?這兩種運動形態關於時間的概念如何來統一?
愛因斯坦在相對論的研究之中同時發現,對於觀察者所觀察到的時間與現實時間之間存在著一定的誤差。如果用時空拓撲圖可表示為:
星體從M點運動到N點,M、N點所處的時間分別為t1、t2,如果我們假設經過M、N點的光線分別為MA、NB。
那麼,相對論認為:處於光線MA或NB上的時空點,其所處的時間是相同的,即:相對論的“時間同一性”是以光線作為參考標準。
時間同一性
在前麵討論的《時空哲學》體係中,我們以空間的存在作為“時間同一性”的參考標準,那麼,時間差就可以看作是空間之的變化所形成的空間與空間之間的時間間隔,在此基礎上建立了時空直角坐標係。在相對論中,愛因斯坦認為,光速是不可超越的,光速不變是無數次實驗證明的、無可挑剔的。正因為光的這一獨特性質,相對論將光選為四維時空的唯一標尺,將觀察者所觀察到的光現象之作為“時間同一性”的參考標準。
當然,該標準具有一定的科學合理性。因為,根據第二章第二節中關於“切片原理”,光作為時空切片,可以作為“時間同一性”的概念。
然而,如果用《時空哲學》原理來剖析,那麼,相對論中的“時間同一性”隻能作為觀察者視空世界中的時間概念,而並非真正意義上的標準時間同一性之概念。
這其中相互之間存在著一個光辯角,即時空辯證角。對於這個問題,其實愛因斯坦本人也十分清楚。因此,相對論所研究討論時空問題的出發點也是科學合理的。
剖析至此,我們可以得出如下結論:愛因斯坦的相對論其立足點與出發點都是科學合理的,沒有什麼缺陷。但是,必須清楚地認識:
相對論中關於時間同一性概念是《時空哲學》中的動時(光)概念,屬於視空世界之範疇。
距離概念
那麼,相對論認為:M、N點到達觀察者所處的OT線的距離分別為MT1、NT2.
即兩個時空點之間的距離是以光距(光年),即緣分關係作為參考標準。
嚴格而言:如果用《時空哲學》原理中四維時空中的運動概念來剖析,那麼,相對論中的“距離”概念僅僅隻能作為光的運動距離(動距)概念。即:
相對論中的“距離”概念:既不是光速移動的距離(空距)概念,也不是事物運動的距離(動距)概念,更不是真正意義上的事物移動的距離(空距)概念。
速度概念
我們在第二章節中已經討論過,存在於四維時空之中的運動可以通過關於時間和距離所建立的時空直角坐標係(O、XY)來加以研究討論。
相對論所研究的時空運動問題是建立在黎曼幾何學上的,但是,我們從黎曼幾何中可以看出,關於時間概念是虛擬的,或者說,黎曼幾何中很難表示四維時空的概念。
而且,根據上述的剖析,相對論中的時間、長度概念分別是動時、動距概念。
相對論中時間、距離概念也可以作為兩個坐標軸(X′、Y′)構成坐標係(O′、X′Y′)。
為了方便起見,我們將由《時空哲學》所建立的四維時空直角坐標係簡稱為“時係”,將相對論中所建立的拓撲直角坐標係簡稱為“相係”。
速度泛指運動的快慢。那麼,是什麼在運動?快慢相對於什麼而言?不同的定義就有不同的結論,從而會產生不同的研究體係!
在前麵的討論中,我們將速度的概念定義為“單位時間內物質之的變化所經過的空間位置變化”,即事物的移動速度。
通俗地講,在“時係”中,運動速度是指移動速度。即指單位時間內物質所移動的空間距離。由此,所有的運動在“時係”中便會出現時空辯證角β,速度U=cotβ,光速也出現了光辯角ω,即c=cotω。
在“相係”中,由於以光距作為距離的計量單位,從而忽略了光辯角的存在,即在“相係”中,ω=0°。這樣,如果從“時係”中出發考慮“相係”的運動速度,將兩個坐標係的原點重疊,如下圖所示:
在“時係”中:光速c=OM/OA=L/t=cotω,在“相係”中:光速c′=AM/OA=L′/t=1/sinω。那麼:c′=AM/OA=L′/t=(L2+t2)?2/t=(c2+1)?2或:c′=1/sinω=[(cos2ω+sin2ω)/sin2ω??2=(c2+1)?2
得到“相係”與“時係”之間的光速關係式為:c′=(c2+1)?2
(3-3-14)
而對於其他的運動速度,“相係”與“時係”之間同樣會出現偏差。
收縮因子
4:崔氏解析時空原理剖析
台灣的物理學博士崔思瓏教授創立了一套解析時空理論。該全套理論建立在兩個基本原理之上,但是,不是推理、隻是假設。
下麵,就針對崔思瓏教授所創立的解析時空理論之中的兩個假設作一番剖析。
如果假設P點在兩個坐標係(O、XY)與(O、X′Y′)中的坐標分別為(X、Y)與(X′、Y′),那麼:
很顯然,對於旋轉後的坐標不一定能滿足時空麵積相等原理。如果我們假設:X1=OM=ON/cosω=OP·cos(θ-ω)/cosω
從公式(3-3-19)與(3-3-20)中,我們可以得到:
X1′=X·cosω、X1=X′·cosω、Y1′=Y·cosω、Y1=Y′·cosω,從中得到:X1′·Y=X·Y1′、X1′·Y′=X·Y1、X1·Y=X·Y1′、X1·Y′=X′·Y1.
雖然也是屬於一種坐標的旋轉,但不符合旋轉公式。這也許是台灣崔思瓏博士推導進動值時所產生誤差的原因所在。
4.2:視空偏差原理
因此,在運動速度小於光速的情況下,其視空偏差Δ=ㄧy-y″ㄧ滿足:0<ㄧy-y″ㄧ<y,即:0<ㄧy-y″ㄧ/y<1.
在此,將觀察者的視空偏差與時間(公時y)之比稱之為視空偏差比值。用正弦函數表示為:sinθ=ㄧy-y″ㄧ/y。
根據萬能公式(3-3-3):sinθ=ㄧy-y″ㄧ/y=U/c。
視空偏差原理:我們將sinθ=U/c稱之為視空偏差原理,θ稱之為視空偏差角。其中:U為移動速度,c為光速。
(3-3-21)
視空偏轉原理說明客觀存在的時空宇宙是不存在彎曲或者偏轉的。而崔氏解析時空之中將此原理作為建立理論體係的兩個假設之一。而且,在該體係中所假設的是時空的偏轉原理,而並非視空的偏轉原理。
從中不難發現,崔氏解析時空對於時空的解析在相對論的基礎上有了更進一步的發展,但也是重蹈覆轍,也沒有從根本上解決時空問題。
因為光辯角是一個常量,由(3-3-21)得:偏轉角與辯證角之間的關係滿足下列公式:sinθ·cosω·sinρ=cosρ·sinω(3-3-22)
公式(3-3-22)物理含量反映為:運動時空偏差角與該運動時空辯證角之間既不是相等關係(θ≠ρ),也不是互餘關係(θ+ρ≠90°)。
4.3:相對論收縮因子與洛倫茲變換公式
收縮因子物理含量
如果我們將兩個坐標係的旋轉角假設為運動偏差角,那麼,根據公式(3-3-17)可知:x/x′=cosθ、y′/y=cosθ,由視空偏差原理:sinθ=U/c,得到:cosθ=(1-U2/c2)?2,代入上式(3-3-17),就可以得到:
x=x′·(1-U2/c2)?2(3-3-231)
y′=y·(1-U2/c2)?2(3-3-232)
公式(3-3-23)分別反映為相對論中的動尺縮短和動鍾延緩公式。其中:(1-U2/c2)?2稱之為相對論的收縮因子。
從上麵的討論中不難看出:相對論收縮因子的物理含量:U雖然是移動速度,但要受到人類觀察之影響,當U大於光速時,收縮因子無意義,物理含量反映為視空黑洞,這在相對論中沒有給出明確的解釋。
愛因斯坦創建的廣義相對論理論震驚了當時的整個世界。從此,開創了一個新的時空時代。
相對論同時也指出:當物體相對速度較大時,這個物體沿運動方向的長度“看上去”會變短。但是,在時空研究上最後還是缺乏了視空概念。這種偉大的錯誤是愛因斯坦本人的失誤?還是後人對此不了解?或者翻譯不清楚?
洛倫茲變換公式缺陷
在我們所見到的所有教科書及介紹相對論的書籍中,關於洛倫茲變換都用到下麵的兩個方程式,洛倫茲變換的全部結果也是由這一方程組聯立得出的結果:x=U·t+x′·(1-U2/c2)?2(3-3-241)(3-3-242)式是將(3-3-241)式中所有不帶撇的量與帶撇的量對換,且假設U=U′,U/c=U′/c′。洛倫茲變換並沒有解釋為什麼U=U′,而隻是認為U=U′是我們千百年來所熟知的“常識”。
方程組(3-3-24)看上去似乎沒什麼問題,首先我們把上式改寫成如下形式:x=U·t+x·cosθ
(3-3-251)
x=x·cosθ-U·t(3-3-252)
其中:cosθ=(1-U2/c2)?2.將此方程組整理後得到:Ut(1-cos2θ)=xt(1-cos2θ),即所得之解為x=Ut。
這是我們得到方程組的一個解,但這個解對於我們來講是沒有意義的。同時也就意味著該方程組存在著無數個解。這樣,洛倫茲變換的正確性是值得懷疑的。