狭义相对论探讨（一）

    

    

    

    摘 要：首次系统地对洛伦兹变换在狭义相对论的应用进行了深入细致的探讨。首次证明了洛伦兹变换是不存在的，同时证明了洛伦兹变换的应用，闵可夫斯基四维时空坐标、四矢量、四位移、四速度、四动量、静能、动能、质能方程、相对论动量和能量关系式、时空间隔不变性、黑洞、宇宙大爆炸，都是不存在的。

    关键词：洛伦兹变换;四矢量;时空间隔不变性

    一、绪论

    洛伦兹变换的证明方法不计其数，很多世界级物理学家和数学家都有自己的杰作，我国著名数学家华罗庚在科学出版社《华罗庚文集·多复变函数论卷二》91页第5讲《球几何的基本定理——兼论狭义相对论的基本定理》里有更加复杂的证明。不过，理论的正确与否，必须得经得住实践的检验才可以，下面我们就用反证法来检验洛伦兹变换的正确性。

    二、洛伦兹变换适用于非光信号事件吗

    爱因斯坦认为洛伦兹变换适用于所有的事件，光信号事件、牛顿力学物质实体质点的运动事件、历史事件、因果事件、随机事件。我们用牛顿力学物质实体质点的运动事件为示例，用反证法来证明正确与否。

    我们知道，在动系中，原点是运动的，它的时空坐标，在动系和静系的时间，和质点在动系和静系中的时间是相同的。即质点和原点在动系和静系中都是同时的，设原点O′的坐标为（0，τ），质点在动系中的坐标为（x′，t′），τ=t′。

    v是动系和静系的牵连速度，w是质点在静系中的速度。就是说，只有在动系的坐标原点上，洛伦兹变换才适用于牛顿力学物质实体质点的运动轨迹。

    三、洛伦兹变换适用于光信号事件吗

    洛伦兹变换如果适用于光信号的话，同理，事件在动系的时间t′和坐标原点的时间τ是相等的。

    即当且仅当牵连速度v=0时，洛伦兹变换才适用于这个由光信号光速不变原理推出的洛伦兹变换公式。就是说，这样的动系，根本就不存在;洛伦兹变换，根本就不存在;爱因斯坦的时空观，根本就不存在;时间是绝对的，空间是绝对的，时间和空间的关联，不是光速，而是物质实体质点的运动速度w，x=wt，牛顿经典力学是放之四海而皆準的，狭义相对论是错误的。

    四、四矢量及其应用

    前面我们说了，光锥、闵可夫斯基四维时空坐标，既不能表示非光信号事件的洛伦兹变换，也不能表示光信号的洛伦兹变换。现在我们假设它们可以表示，看看会有什么问题。

    我们知道，光锥的空间坐标是x，时间坐标是ct，若描述物质实体的时间，一秒钟，时间间隔就到了月球，这样的坐标，首先在坐标系中根本就无法标示，因为空间间隔太短了;其次，这样的坐标系，人们根本就作不出来。若改变坐标轴的单位来描述光事件，比如应用几何单位，即将一秒钟光前进的距离3·10^8米定义为1几何单位，那物质实体事件就像微观粒子一样，跑到了宏观坐标系的原点里面了，也无法标示。两种情况都没有意义。闵可夫斯基四维时空坐标的情况也一样。

    特别是，闵可夫斯基四维时空坐标，由此推出的四矢量点积，时空间隔，四速度，四动量，静能，质能方程，相对论动量和能量的关系式，彻底颠覆了整个物理界的认知。现在，我们来看看是怎样推导出来的。

    （一）质点P的四位移

    质点在静系与动系中的原时：

    用反证法来验证它的正确性。

    （1）假设，时空间隔的不变性，适用于，牛顿力学物质实体质点的运动轨迹，动系原点的原时：

    即当且仅当牵连速度v=0时，时空间隔不变性才适用于光信号事件。就是说，这样的动系，根本就不存在。时空间隔不变性，对于光信号事件、对于牛顿力学物质实体质点事件，都不成立。而由此推出的史瓦西时空、黑洞、白洞、虫洞理论和宇宙大爆炸理论都是不存在的。

    （二）质点P的四速度

    （1）若质点的四速度，适用于，牛顿力学物质实体质点的运动轨迹，对于动系原点：

    将速度V定义为位移X对τ的导数，根本就没有意义。四速度，对光信号事件没有意义，对牛顿力学物质实体质点的运动轨迹也没有意义，因为，这样的体系和变换，根本就不存在。

    （三）质点P的四动量

    前面，我们已经证明，这些由四速度得出的结论，对于光信号是没有意义的，对于牛顿力学物质实体质点的运动轨迹，只有当质点位于动系坐标的原点上，即以质点为动系时，才能成立。不过，我们看看，这时会有什么结论。

    当且仅当v=0时，上述结论才能成立。就是说，这样的动系根本就存在，洛伦兹变换是错误的，相对论的时空观是错误的，静能是不存在的，物质运动时的质量是不变的，质能方程是错误的，相对论动量和能量的关系式是错误的。

    五、三胞胎悖论

    最后，让我们在欢声笑语中，结束这次大胆的探索吧。这是孪生子佯谬的升级版，主人公是三胞胎兄弟，老大、老二和老三。二十年后，老大留在地球上，老二和老三，分别登上相同的飞船，以相同的速度，作环球星际旅行。老大相当于静系，老二相当于动系，老三在静系和动系中的时空坐标符合洛伦兹变换。老二和老三，在空中飞行十年后，返回地球，这时，一直在地球上的老大已经过了二十年了。弟兄三个见面后，老大对老三说：你已经40了;老二对老三说：你已经30了。按照洛伦兹变换，上面两个命题都是正确的，但是，按照逻辑推理则是错误的，因为，一个人不可能同时具有两个不同的年龄。我们的问题是，第一，老三到底是多少岁？第二，这是个悖论，还是佯谬？

    参考文献：

    [1][美]爱因斯坦著，杨润殷译.狭义与广义相对论浅说（科学元典丛书/彩图珍藏版）[M].北京：北京大学出版社，2019：1-32，109-115，209-228.

    [2][美]爱因斯坦著，范岱年等译.爱因斯坦文集（增补本）：第二卷[M].北京：商务印书馆，2017：92-126.

    [3]周培源.理论力学[M].北京：科学出版社，2019.

    [4]华罗庚.华罗庚文集·多复变函数论卷二[M].北京：科学出版社，2018：91-113.

    [5]梁灿彬，周彬.微分几何入门与广义相对论（上册·第二版）[M].北京：科学出版社，2019.

    [6]刘辽，赵峥.广义相对论（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2018.

    [7]俞允强.广义相对论引论（第二版）[M].北京：北京大学出版社，2019.

    [8]刘海军.光速不变原理与洛伦兹变换[J].科技风，2020.