我和《物理學(xué)報(bào)》
簡(jiǎn)介:因?yàn)橹馈段锢韺W(xué)報(bào)》是中國(guó)物理家學(xué)會(huì)主辦的、以發(fā)表原創(chuàng)性作品為主要宗旨的刊物,2008年10月10日我向該刊投去“廓清圍繞狹義相對(duì)論的錯(cuò)誤”。
3天后收到“退修函”,朋友們獲悉向我祝賀;我卻并不樂觀,給他們回答是:終審的結(jié)果我并不看好;說不定審稿專家還會(huì)是“四位國(guó)內(nèi)研究相對(duì)論的權(quán)威專家”中的某一位。
半月后,《物理學(xué)報(bào)》給筆者的“退稿函”中審稿專家的意見是:
“這里都是橫向多普勒效應(yīng), 是觀測(cè)者觀測(cè)到的頻率,不過(1)中的光源的頻率 在(2)式用的是符號(hào)”——這種說法不僅正是我在文章中用物理方程所證明“權(quán)威專家”的錯(cuò)誤;更為嚴(yán)重的是,其中還在數(shù)學(xué)上犯了一個(gè)中學(xué)生都不該犯的非常低級(jí)的錯(cuò)誤。
于是,我就接著向該刊物投去第二篇文章“狹義相對(duì)論效應(yīng)的驗(yàn)證”,并且寫了一封頗具調(diào)侃風(fēng)味的信。
現(xiàn)在把“退修函”、“退稿函”和我第二次投稿時(shí)給編者的函,連同
“廓清圍繞狹義相對(duì)論的錯(cuò)誤”一并發(fā)表于此,以饗讀者。
文章的核心內(nèi)容就是,明確指出這3個(gè)錯(cuò)誤就都是源自于將頻率和周期混為一談——愛因斯坦的失誤僅在于,不應(yīng)該使用同一個(gè)符號(hào),指代頻率和周期這兩個(gè)互為倒數(shù)的物理量。
尊敬的周吉善先生:您好!
您的稿件編號(hào)為:20082358,標(biāo)題為:廓清圍繞狹義相對(duì)論的錯(cuò)誤一文請(qǐng)盡快修回,退修時(shí)間為2008-10-14,具體修改意見如下:
來稿已經(jīng)專家審閱,請(qǐng)您根據(jù)審稿意見,逐條言簡(jiǎn)意明地寫出修改說明或解釋。以下內(nèi)容請(qǐng)您逐條仔細(xì)檢查修改后的論文。
1.是否仔細(xì)閱讀http://wulixb.iphy.ac.cn或http://cpb.iphy.ac.cn首頁(yè)中“作者須知”的有關(guān)內(nèi)容?
2.是否在修改的文章第一頁(yè)寫上了文章編號(hào)(右上角)? 聯(lián)系人或永久聯(lián)系人的電話(住宅和辦公室)、手機(jī)、傳真、E-mail是否標(biāo)在腳注資助基金名稱之下?
3.隔行編排,現(xiàn)不接收彩圖稿,請(qǐng)將所有圖形在軟件中改成黑白線或不同符號(hào)表示,圖片格式為EPS格式,精度為600線,圖注或照片注是否按照要求排在文中相應(yīng)處畫出的方框圖或文中正式圖下面?圖需一式兩份,如文中已有正式圖的則文后再附1份?!段锢韺W(xué)報(bào)》圖稿中的英文單詞譯為中文,去掉英文圖題。
4.中、英文題目,中、英文作者姓名,中、英文作者單位是否全稱、標(biāo)準(zhǔn)?
5.列出中、英文關(guān)鍵詞、PACC(Physics Abstracts,Classificationand Contents)專業(yè)代碼各1-4個(gè)(其重要性順列,用逗號(hào)隔開),中英文關(guān)鍵詞應(yīng)一致。PACC代碼應(yīng)先選擇正確的學(xué)科類別,然后在大的學(xué)科類別下面再找出正確的PACC代碼。(PACC、各項(xiàng)基金名稱、對(duì)圖的要求及《投稿須知》等也可點(diǎn)擊http://wulixb.iphy.ac.cn或http://cpb.iphy.ac.cn首頁(yè)中的“作者須知”。)
6.中、英文標(biāo)準(zhǔn)基金全稱及批準(zhǔn)號(hào)(參考http://wulixb.iphy.ac.cn首頁(yè)中的“作者須知”)一律以腳注注于首頁(yè)和英文摘要頁(yè),并用*號(hào)在題目末及腳注前標(biāo)示。
7.單位、符號(hào)、縮略詞是否規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)?論文題目、摘要和關(guān)鍵詞中不用縮略詞,摘要中不寫第一人稱,例“本文”等,全文隔行排。
8.參考文獻(xiàn)是否按兩刊規(guī)范編排?參考文獻(xiàn)中應(yīng)寫上所有作者姓名,并一律姓在前,名縮寫列后,不寫縮寫點(diǎn),將參考文獻(xiàn)的序號(hào)寫在[?。葜?,《物理學(xué)報(bào)》的中文參考文獻(xiàn)同時(shí)譯為英文。注意參考文獻(xiàn)與文中出處一一對(duì)應(yīng),期刊名應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)縮寫,不能任意簡(jiǎn)單寫為詞頭單個(gè)字母縮寫。(見近期《物理學(xué)報(bào)》和“ChinesePhysics B”)
9.請(qǐng)您于10天內(nèi)將版權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議與學(xué)術(shù)規(guī)范承諾(在首頁(yè)“作者須知”中下載)寄回編輯部,并必須全體作者簽名,所有作者單位蓋章,所有作者及其單位的排名,編輯部收到稿件后不再改動(dòng)。
10.希望作者所在的研究組能訂閱《物理學(xué)報(bào)》和“Chinese PhysicsB”(訂閱者當(dāng)年可免費(fèi)閱讀網(wǎng)絡(luò)版)。
11.為提高兩刊作者在國(guó)際物理學(xué)界的知名度,促進(jìn)科技創(chuàng)新和學(xué)術(shù)交流,希望您在本文和其他刊物上發(fā)表論文時(shí)多參考國(guó)際著名期刊,“ChinesePhysics B”和《物理學(xué)報(bào)》上的同行論文(尤其是近幾年的同行論文),以利于提高您的論文水平。
同行論文檢索:
(a)打開“Chinese Physics B”主頁(yè)http://cpb.iphy.ac.cn
(1)右方點(diǎn)擊“AdvancedSearch”用PACC專業(yè)代碼或關(guān)鍵詞等檢索同行論文;(尤其是近幾年的同行論文)
(2)下方在“近期錄用文章”中點(diǎn)擊“More”用PACC專業(yè)代碼或關(guān)鍵詞等檢索正在排版印刷中的最新同行論文;
(b)打開《物理學(xué)報(bào)》主頁(yè)http://wulixb.iphy.ac.cn
(1)右方點(diǎn)擊“高級(jí)檢索”用PACC專業(yè)代碼或關(guān)鍵詞等檢索同行論文(尤其是近幾年的同行論文)
(2)下方在“近期錄用文章”中點(diǎn)擊“更多”用PACC專業(yè)代碼或關(guān)鍵詞等檢索正在排版印刷中的最新同行論文
希望您把檢索到的同行論文直接添加到參考文獻(xiàn)中,并在文中寫上文獻(xiàn)出處。
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電話:010-82649026E-mail:wlxbcp@aphy.iphy.ac.cn
物理學(xué)報(bào)編輯部
專家審稿意見:
本文主要圍繞(1)(2)式,也就是和之間的“矛盾”展開討論的。這些公式在郭碩鴻的《電動(dòng)力學(xué)》(第二版)264-265頁(yè)上有討論。這里都是橫向多普勒效應(yīng),是觀測(cè)者觀測(cè)到的頻率,不過(1)中的光源的頻率 在(2)式用的是符號(hào) .
本文行文極不嚴(yán)肅。例如如下一段:“…`秒等于銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超級(jí)精細(xì)能級(jí)之間躍遷輻射周期9192631770倍的持續(xù)時(shí)間,稱為原子秒’;但是,這里所謂的“秒”,究竟是指“秒長(zhǎng)”還是“秒數(shù)”,直到今天即使是那些專業(yè)的物理學(xué)家們,恐怕在應(yīng)用時(shí)也很少有人認(rèn)真關(guān)注過這樣的問題——圍繞著這個(gè)問題的“以訛傳訛”,自然也就成為了歷史之必然?!笨茖W(xué)界很明確,銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超級(jí)精細(xì)能級(jí)之間躍遷輻射周期9192631770倍的持續(xù)時(shí)間就是一秒。什么“秒長(zhǎng)”還是“秒數(shù)”的問題完全是作者自己的疑問。再如“…導(dǎo)致A·愛因斯坦在迷茫中困惑、彷徨了四十余年?!蓖耆呛翢o(wú)根據(jù)的臆測(cè)。1905年以后,愛因斯坦對(duì)于狹義相對(duì)論從來就沒有迷茫過。
其實(shí)本文不是嚴(yán)肅的研究論文,建議直接退稿。
2008.10.25
投第二篇文章寫給編輯的信——
尊敬的編輯:
你好!
對(duì)20082358的退稿函給我?guī)砟蟮男牢亢凸奈瑁仓该髁巳绾螌憽皣?yán)肅的研究論文”的方向,為我進(jìn)一步完善該論文給了很大幫助。
謝謝審稿專家,謝謝編輯部的老師們。
由于退稿的理由主要是“行文極不嚴(yán)肅”,我就將2.節(jié)“不嚴(yán)肅”的內(nèi)容完全去掉,添加了“非常嚴(yán)肅”的“5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”。
使我感到特別欣慰的是:針對(duì)1.的三條“討論”和兩個(gè)推論,3.、4.兩節(jié)的兩組物理方程,5.中圍繞三個(gè)公式的剖析,審稿專家未講一句話,理所當(dāng)然地就應(yīng)該認(rèn)為他已經(jīng)默認(rèn)了。
僅在開頭說了兩句不同意見:1.“這里都是橫向多普勒效應(yīng), 是觀測(cè)者觀測(cè)到的頻率,不過(1)中的光源的頻率 在(2)式用的是符號(hào).”,其實(shí)正是文章4.節(jié)中用方程證明了的錯(cuò)誤觀點(diǎn);2.借用別人書上的話而不敢寫到紙上來,不難看出他的底氣有些不足。
也正因?yàn)檫@里引用的一句話,提醒我把這篇文章的主要觀點(diǎn)概括成了如下的兩句話,加到了“結(jié)論”之中,使得文章的內(nèi)核更加明朗和確切。
圍繞狹義相對(duì)論的錯(cuò)誤可以概括為兩句話:
使用47年后出現(xiàn)的討論“鐘”的(2)式解釋光頻移,而隱含在47年前那個(gè)討論“光”的普遍適用公式背后的(1)式卻與之直接矛盾;依據(jù)慣性系坐標(biāo)變換把兩個(gè)式子說成“并不矛盾”,卻忘記了(2)式討論的是在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上的鐘,根本就不屬于慣性系范疇。
現(xiàn)將修改后的文章再次投給貴刊。建議應(yīng)該換個(gè)專家審稿,以期能讓我受到更多的教益。
并請(qǐng)代我向原審稿專家致以誠(chéng)摯的謝意,因?yàn)樗探o我不少東西。
大祺!
周吉善
稿件編號(hào):20082358
廓清圍繞狹義相對(duì)論的錯(cuò)誤
周 吉 善
河南省濟(jì)源市文昌北路·碑子132號(hào)(454650)
摘要:A·愛因斯坦留下的 和兩個(gè)計(jì)算狹義相對(duì)論效應(yīng)的公式相互矛盾;要想把二者統(tǒng)一起來,就只有將ν0理解為周期T。傳統(tǒng)理論中將狹義相對(duì)論效應(yīng)說成是“時(shí)間膨脹”的錯(cuò)誤,就產(chǎn)生于對(duì)頻率f、周期T和計(jì)量時(shí)間的秒數(shù)t三個(gè)概念之關(guān)系,缺乏深刻、透辟的理解。
關(guān)鍵詞:時(shí)率ν0,頻率ν,時(shí)間間隔(即周期)T,時(shí)間數(shù)值t
PACC: 0330
引言
因?yàn)樵贏·愛因斯坦原著中有些非常重要的概念缺乏清晰明確的定義,導(dǎo)致理論界對(duì)狹義相對(duì)論的詮釋出現(xiàn)了嚴(yán)重的分歧。
本文即從廓清概念切入,來澄清圍繞狹義相對(duì)論的三種錯(cuò)誤觀念。
1. 問題的由來
1905年,A·愛因斯坦在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中寫道:
1905年,A·愛因斯坦在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中寫道:
討論:
(1)、A·愛因斯坦用(1)式討論的是“光”,ν當(dāng)指頻率而無(wú)疑;用(2)式討論的是“鐘”,還特意注明ν0為“時(shí)率”——僅此就足以能夠說明在這兩個(gè)式子中,ν和ν0所指代的并不是同一的物理量。
(2)、如果(1)式中的ν和(2)式中的ν0所指的物理量相同,可以肯定兩個(gè)式子不會(huì)都是正確的!如果兩個(gè)式子都正確,ν和ν0就應(yīng)該是兩個(gè)互為倒數(shù)的物理量。
(3)、依據(jù)A·愛因斯坦特意注明ν0為“時(shí)率”,并不難判定它不同于(1)式中的ν;而跟頻率ν呈倒數(shù)關(guān)系的就只能是周期T。
推論一:(1)、(2)兩式“并不矛盾”、真正可以被統(tǒng)一起來的條件是:
只能把ν0理解為周期T——頻率f和周期T互為倒數(shù),兩個(gè)式子中的項(xiàng)一個(gè)在分母上、一個(gè)在分子上,正好也就決定著(1)、(2)兩式中的ν和ν0呈倒數(shù)關(guān)系。
推論二:依據(jù)(1)式,橫向多普勒頻移效應(yīng)當(dāng)是“光線向光譜的藍(lán)端移動(dòng)”,而不是傳統(tǒng)所謂的“向紅端移動(dòng)”;依據(jù)(2)式,狹義相對(duì)論的時(shí)間效應(yīng)是“時(shí)間收縮”,而不是“時(shí)間膨脹”。
進(jìn)而還可以確認(rèn):(1)式只適用于“頻移”效應(yīng),(2)式只適用于“時(shí)間”效應(yīng)——A·愛因斯坦留下的兩個(gè)表述狹義相對(duì)論效應(yīng)的式子,分別適用于高速運(yùn)動(dòng)物體上的光輻射和時(shí)鐘變化,絕不應(yīng)該將二者混為一談。
2. A·愛因斯坦的迷茫
學(xué)術(shù)界公認(rèn)A·愛因斯坦與別人共同創(chuàng)立了狹義相對(duì)論,指的就是他在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中得出的τ=t ,與先前洛侖茲推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式t’=t 在形式上完全相同;實(shí)際上也就正因?yàn)檫@個(gè)式子,導(dǎo)致A·愛因斯坦在迷茫中困惑、彷徨了四十余年。
首先,在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中同時(shí)出現(xiàn)(1)式和跟洛侖茲推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式形式相同的式子,他肯定意識(shí)到了這兩個(gè)式子之間一定存在著某種關(guān)系;但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的理論水平,卻根本就無(wú)法在光的頻率ν和時(shí)鐘記錄的秒數(shù)t之間,建立起相對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系。
其二、在相對(duì)論出現(xiàn)之前,人們依據(jù)洛侖茲變換已經(jīng)提出了“尺變短、鐘變慢”的說法,如果“尺變短、鐘變慢”是真實(shí)的物理現(xiàn)象,建立狹義相對(duì)論所依據(jù)的光速不變?cè)砭筒荒艹闪ⅰR驗(yàn)槲矬w以接近光的速度運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間之后,用“變短”的尺去量度距離所得到的“數(shù)值”必然變大,而由之所攜帶的“變慢”的鐘所記錄的“數(shù)值”必然變小,其結(jié)果就必然是L/t﹥C!即這個(gè)結(jié)果將直接推翻狹義相對(duì)論所依據(jù)的光速不變?cè)怼?/p>
其三、A·愛因斯坦對(duì)上述問題苦苦思索了四十年之后,大膽地提出“我們可以將發(fā)出光譜線的一個(gè)原子當(dāng)作一個(gè)鐘”(2)時(shí),肯定已經(jīng)意識(shí)到了(2)式中的ν0并不是頻率ν,也不是時(shí)鐘所記錄的時(shí)間數(shù)值(即秒數(shù))t,但是一時(shí)間卻又無(wú)法確定到底應(yīng)該如何稱謂,于是就別出心裁地把它叫做“時(shí)率”。實(shí)際上當(dāng)時(shí)他如果意識(shí)到,只要將ν0認(rèn)定為表示時(shí)間間隔長(zhǎng)度的周期T,就可以跟他那個(gè)有夾角的多普勒頻移公式完全一致,而后圍繞狹義相對(duì)論出現(xiàn)的諸多錯(cuò)誤,恐怕早就能夠得以幸免了。
然而,這個(gè)問題卻不應(yīng)該由A·愛因斯坦負(fù)責(zé),而是歷史使然的結(jié)果。
因?yàn)樵谧鳛橛?jì)量時(shí)間間隔長(zhǎng)度單位的秒長(zhǎng),跟周期T之間建立起確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,是在A·愛因斯坦謝世12年后的1967年。這一年召開的第十三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)批準(zhǔn):“秒等于銫133原子基態(tài)的兩個(gè)超級(jí)精細(xì)能級(jí)之間躍遷輻射周期9192631770倍的持續(xù)時(shí)間,稱為原子秒”;但是,這里所謂的“秒”,究竟是指“秒長(zhǎng)”還是“秒數(shù)”,直到今天即使是那些專業(yè)的物理學(xué)家們,恐怕在應(yīng)用時(shí)也很少有人認(rèn)真關(guān)注過這樣的問題——圍繞著這個(gè)問題的“以訛傳訛”,自然也就成為了歷史之必然。
秒長(zhǎng)T指真實(shí)的時(shí)間間隔的長(zhǎng)度,是一種絕對(duì)的客觀存在;秒數(shù)指時(shí)鐘記錄的數(shù)值t,是時(shí)鐘被動(dòng)地受到客觀存在的作用記錄下的結(jié)果。能夠發(fā)揮物理作用的只能是表示時(shí)間間隔的物理量T,而時(shí)鐘所記錄的數(shù)值t卻只有數(shù)學(xué)、而沒有物理學(xué)意義。猶如在電學(xué)中真正發(fā)揮物理作用的只能是電流I,而絕對(duì)不會(huì)是安培計(jì)所記錄的數(shù)值A(chǔ);在熱學(xué)中能夠真正發(fā)揮物理作用的只能是輻射能ε,而絕對(duì)不會(huì)是溫度計(jì)所記錄的數(shù)值℃。
綜上所述,出現(xiàn)這種觀念混亂的直接原因,就來自于沒有認(rèn)真仔細(xì)地對(duì)頻率f、周期(即秒長(zhǎng))T、時(shí)間數(shù)值(即秒數(shù))t三者之間的關(guān)系進(jìn)行深入的剖析與甄別,進(jìn)而對(duì)之做出恰當(dāng)而合理的邏輯定位。
3. 概念混亂導(dǎo)致的觀念錯(cuò)誤
由于A·愛因斯坦無(wú)可奈何的一時(shí)“疏忽”,導(dǎo)致出現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)對(duì)狹義相對(duì)論“頻移”效應(yīng)的錯(cuò)誤詮釋。比如:
“當(dāng)θ=π/2=90°,即在光源運(yùn)動(dòng)速度的垂直方向去觀察,便回到(3.29)式,這種紅移純粹是狹義相對(duì)論效應(yīng),是(V/C)2級(jí)的:”(3)——很顯然,在這里ν0是被當(dāng)作ν看待的。
——物理學(xué)最根本的任務(wù)是尋找守恒量,描述守恒律。假定(1)式中的ν和(2)式中的ν0均指頻率f而言,并不難依據(jù)能量守恒定律來判定到底哪一個(gè)式子是正確的。
由于討論的主要是二次項(xiàng),即觀測(cè)方向和運(yùn)動(dòng)方向成90°時(shí)所呈現(xiàn)的多普勒效應(yīng),我們就可以對(duì)動(dòng)量守恒方程不加考慮,僅從能量守恒的角度來推導(dǎo)就可以了。

(6)式表明,當(dāng)原子以速度v在運(yùn)動(dòng)中幅射電磁波時(shí),對(duì)靜止坐標(biāo)系來說,觀測(cè)到的二次多普勒頻移項(xiàng)前應(yīng)該是“+”號(hào),而不是“-”號(hào)。
另外還有一個(gè)“難以成其為論據(jù)”的理由,最讓筆者感到不可思議的是:在《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中討論的光頻移問題,為什么必須使用48年后才出現(xiàn)的另一個(gè)式子才可以解釋?更何況該式跟《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中的式子卻又直接矛盾。
小結(jié):上述將ν0視為頻率f所做的詮釋肯定是錯(cuò)的!
因?yàn)檫@種詮釋不遵從能量守恒定律——在通常的教課書和理論著作中,使用(2)式做出的那種解釋,是圍繞狹義相對(duì)論的一個(gè)嚴(yán)重錯(cuò)誤!
4. 不應(yīng)該如此進(jìn)行參考系變換
針對(duì)(1)、(2)兩式的直接矛盾,“國(guó)內(nèi)研究相對(duì)論的權(quán)威專家”說:
“(1)式適用于觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)、發(fā)光體靜止,(2)式適用于觀測(cè)者靜止、發(fā)光體運(yùn)動(dòng)”;兩個(gè)式子“均是正確的,其公式的物理實(shí)質(zhì)均源于相對(duì)論中的運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)”(4)。
但是,我們用下述一組方程推證的結(jié)果,卻是當(dāng)“觀測(cè)者靜止”時(shí)也只能得到(1)式,而根本就得不到(2)式。
關(guān)于“觀測(cè)者靜止”時(shí)使用(2)式的說法很顯然是錯(cuò)的!
實(shí)際情況則是,無(wú)論“觀測(cè)者靜止”或“觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)”,橫向多普勒效應(yīng)都是“藍(lán)移”而不是“光譜線的紅向移動(dòng)”。
那么,傳統(tǒng)理論中那種解釋的錯(cuò)誤究竟是怎樣產(chǎn)生的呢?
(1)、狹義相對(duì)論效應(yīng)的必要條件是觀測(cè)方向跟運(yùn)動(dòng)速度方向相垂直,所謂“觀測(cè)者靜止”或“觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)”的假定,根本就都不能成立!
(2)、滿足上述“假定”的慣性系運(yùn)動(dòng)只有一種形式,即發(fā)光體和觀測(cè)者永遠(yuǎn)在做等速同向的平行運(yùn)動(dòng),跟上述兩種“假定”均不吻合;如果假定“觀測(cè)者靜止”,發(fā)光體就只能做非慣性系的圓周運(yùn)動(dòng)——狹義相對(duì)論是描述非慣性系運(yùn)動(dòng)的理論,百余年來人們都總是依據(jù)慣性原理對(duì)之提出這樣、那樣的質(zhì)疑和責(zé)難,是沒有物理學(xué)依據(jù)的。
(3)、(2)式討論的是放在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上的“鐘”,不屬于慣性系范疇已經(jīng)非常明確,“權(quán)威專家”怎么能對(duì)這個(gè)條件視而不見呢?
小結(jié):
狹義相對(duì)論效應(yīng)揭示的是非慣性系運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,無(wú)論是所謂的“觀測(cè)者靜止”還是“觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)”,都只能得到“向藍(lán)端移動(dòng)”的唯一結(jié)論。
傳統(tǒng)的物理學(xué)理論中將狹義相對(duì)論放到慣性系框架中,用參考系變換去解釋,得出(1)、(2)兩式“均是正確的”結(jié)論,又是一個(gè)錯(cuò)誤。
5. 對(duì)“早已得到證實(shí)”的剖析
“國(guó)內(nèi)研究相對(duì)論的權(quán)威專家”還說:“運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng),這在實(shí)驗(yàn)上早已得到證實(shí)”(4)。實(shí)際情況究竟如何呢?
圍繞“洛侖茲收縮”,A·愛因斯坦本人就留下三個(gè)公式:
因?yàn)椋?)式是筆者依據(jù)《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中的式子推導(dǎo)出的結(jié)果,在原著中并沒有這個(gè)式子;(3)式跟洛侖茲推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)公式在形式上完全一致,通常都認(rèn)為該式并不具有物理學(xué)意義;傳統(tǒng)理論中通用的就都是(2)式,而(2)式中的ν0卻是一把雙刃劍:
對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如果將它理解成(1)式中的ν,就必然會(huì)得出“時(shí)間膨脹”的結(jié)論;如果將它理解成(3)式中的τ(實(shí)際上應(yīng)該是指代秒長(zhǎng)的T而不是秒數(shù)t),就必然會(huì)得出“時(shí)間收縮”的結(jié)論。
雖說A·愛因斯坦在文章中特意注明ν0為“時(shí)率”,而在傳統(tǒng)理論中卻一直將它看作頻率ν去解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從而導(dǎo)致得出了“運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng),這在實(shí)驗(yàn)上早已得到證實(shí)”的錯(cuò)誤結(jié)論。
用同一個(gè)符號(hào)表示不同的物理量,物理學(xué)理論中不但允許,而且多得不勝枚舉;而A·愛因斯坦就因?yàn)椤笆韬觥绷?b>絕對(duì)不允許使用同一個(gè)符號(hào)表示互為倒數(shù)的兩個(gè)物理量,最終導(dǎo)致后人一直將“時(shí)間收縮”錯(cuò)誤地當(dāng)成是“時(shí)間膨脹”;在“附錄”中出現(xiàn)(2)式的那個(gè)段落,被A·愛因斯坦添加了“(8)光譜線的紅向移動(dòng)”的小標(biāo)題,也不能說不是一個(gè)“失誤”——恐怕是A·愛因斯坦本人,當(dāng)時(shí)也并沒有真正弄清楚被自己稱為“時(shí)率”的ν0,究竟應(yīng)該是表示時(shí)間間隔長(zhǎng)度的周期T,抑或是表示時(shí)間數(shù)值的秒數(shù)t。
當(dāng)我們認(rèn)真地對(duì)(1)、(2)兩式推敲之后,確認(rèn)(2)式中的ν0實(shí)際上指的是周期T;要想讓A·愛因斯坦的(1)、(2)兩式“并不矛盾”,也只有如此才能夠成立——頻率f和周期T互為倒數(shù),(1)、(2)兩式中的ν和ν0正好也就呈倒數(shù)關(guān)系。
小結(jié):
傳統(tǒng)認(rèn)為(1)、(2)兩式“并不矛盾”的說法并沒有實(shí)質(zhì)性錯(cuò)誤;前提條件是ν和ν0分別指代頻率f和周期T,適用范圍是(1)式適用于光“頻移”現(xiàn)象,(2)式適用于狹義相對(duì)論的“時(shí)間”效應(yīng)。
傳統(tǒng)理論中的錯(cuò)誤,就因?yàn)槭菬o(wú)端地將二者混為一談帶來的結(jié)果。
結(jié)論
1. “動(dòng)鐘變慢”的說法是依據(jù)洛侖茲的經(jīng)驗(yàn)公式t’=t得出的推論;《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》中出現(xiàn)的(3)式與之存在本質(zhì)差異。其中的τ指時(shí)間間隔T,而不是洛侖茲那個(gè)式子中的時(shí)間數(shù)值t;該式的物理內(nèi)涵是“動(dòng)鐘變快”,或曰“時(shí)間收縮”。
2.(1)式的物理內(nèi)涵是“運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的光線向光譜的藍(lán)端移動(dòng)”;傳統(tǒng)理論中依據(jù)48年后出現(xiàn)的(2)式把“藍(lán)移”說成“紅移”,是一種“南轅北轍”式的錯(cuò)誤。
3.傳統(tǒng)理論中依據(jù)慣性系坐標(biāo)變換得出(1)、(2)兩式“并不矛盾”,是一個(gè)非常嚴(yán)重的錯(cuò)誤結(jié)論;因?yàn)椋?)式討論的是在“轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤”上的鐘,根本就不屬于慣性運(yùn)動(dòng)的范疇。
4.傳統(tǒng)所謂的“運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng),這在實(shí)驗(yàn)上早已得到證實(shí)”,是將A·愛因斯坦謂之“時(shí)率”的ν0,當(dāng)做頻率ν而得出的錯(cuò)誤結(jié)論。
5.(1)式和(2)式分別揭示出了運(yùn)動(dòng)物體上發(fā)出的光線頻移或是時(shí)鐘變化的規(guī)律,絕不應(yīng)該將二者混為一談。
參 考 書 目
(1)何祚庥等主編 1997影響世界的著名文獻(xiàn)(自然科學(xué)卷)(北京:新華出版社)P718
(1) He ZX 1997, Famousliteratures of impacting on the world (natural science volume)p718, Beijing: Xinhua book concern
(2)A·愛因斯坦著 楊潤(rùn)殷譯1964 狹義與廣義相對(duì)論淺說 (上海:上??菩g(shù)出版社)P106
(2) A translation of Einstein’sbook by Yang RY 1964, The elementory introduction on special theoryof relativity and general relativity (Shanghai: The book concern ofscience and technology) p106
(3)倪光炯 李洪芳著1979 近代物理 (上海:上??菩g(shù)出版社) P89P83
(3) Ni GJ Li HF1979, Modern Physicsi (Shanghai: The book concern of science andtechnology) p89 and p83
(4)國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)委辦函〔(2006)188號(hào)〕 “附件”
(4) National Defense IndustryCommittee of Science and Technology, (the Attachment in the FormalFile: No.188/2006), 2006
The expurgation for some mistakes
of special theory of relativity
ZhouJi-shan
132·Beizi·Beihai Jiyuan City Henan Province(ZipCode:454650)
Abstract: There are two formulas andfrom the famous physical scientist Einstein butthey are antinomy in the calculation of effect of special theory ofrelativity. If the two formulas can be unified we have to thinktheν0 as period T. In the traditional theory the mistake “theexpansion of time” in special theory of relativity is due to thelack of profound and penetrating understanding to the relations ofthree concepts- the frequency f, the period T and the number ofseconds t in measurement of time.
Key words: Time rate ν0,F(xiàn)requency ν,Period T,Time number t
pacc:0330
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