涂润生 （torunshine@163.com）　2008.07.05 20:10:57

可以找到实在的绝对静止系→ *

——利用电运动学推迟效应的不对称区分不同的惯性系

涂润生

黄冈市产品质量监督检验所，黄冈，438000，→ 2run3@sina.com

一个静电球与一根电中性的导体之间因相对运动而发生静电感应。站在电中性导体上观测。当某种强度的电场到达导体上时，静电球又移动了一段距离，以致，导体感受到的有效场强要达到静电理论预言值需要一定的时间。这就是与电动力学推迟效应类似的电运动学推迟效应。电运动学推迟效应是不对称的，可以根据这种不对称来区分不同的惯性系。Maxwell方程是“假定场源低速运动且场的传递具有惯性运动特点”的场方程，电磁理论的协变性与“电运动学推迟效应的存在与否”没有必然联系。相对论引以自豪的“能使电磁理论具有极为对称的美感”就不复存在了。

只要电场的传递速度有限，引起推迟势的原因就有两种：场源运动和电荷变化。但现有的关于推迟势的理论仅考虑了电荷随时间变化这种原因，因而只是考虑了电动力学推迟效应。本文将考虑推迟势的另一种起因——场源运动，从而发现了电运动学推迟效应。可将场源运动引起的运动学推迟效应推广到整个基本相互作用领域。Maxwell方程是在假定场源低速运动、电磁场的传递具有惯性运动的特点的前提下导出的，“Maxwell方程在Lorentz变换下协变”不能否认电运动学推迟效应的存在。狭义相对论与电运动学推迟效应二者之间只一个是正确的，利用相对论否认电运动学推迟效应是科学和世界观的发展史上的悲哀！

,图1a 站在电中性导体系中观测，运动的 裸电荷发出的场在空间中的分布不对称.

在惯性系等价的前提下，与观察者相联系的系统是静止的。如果一个静电球以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一个导体（即站在电中性导体上观测），那么，在静电球掠过这个导体前这个导体中就来不及发生静电感应。因为与静止导体相联系的体系中的空间各点上的电场强度随时间而变，静电球比电场的运动速度还快，当静电球到达导体处时，静电理论认可的电场还没有传递到导体之中。这表明有效电磁相互作用力的大小与场源的速度有关。相对论不能描述超光速的运动效应，所以，此处所说的推迟效应不是相对论效应，不能用场的Lorentz变换或“尺缩效应”来描述（所观测的场本身就是导体系中的场，不需要经过Lorentz变换）。如果一个导体以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一个静电球（即站在静电上观测），那么，在导体掠过这个静电球之前导体中就能够发生静电感应。因为与静电球相联系的系统中的空间各点上的电场强度不随时间而变，只要导体到达了某个点，其中的电荷就能立即感受到静电理论认定的磁场强度的作用。将相对速度降低到光速以下，上述差别还是存在的（见图1）。只要上述效应在超光速情况下不是相对论效应，那么，在亚光速情况下就不是相对论效应，也就不能利用场的Lorentz变换或“尺缩效应”来描述。所以，这两个“如果……就……”的状语从句引出的结果表明，当裸场源高速运动时，电磁相互作用存在一种推迟现象（不能立即感受到静电理论认定的电场强度的作用）。这种效应就是电运动学推迟效应。实际上，电运动学推迟效应与电动力学推迟效应是一对由场的传递速度有限导致的孪生兄弟。要否认它也必须否认电动力学推迟效应。下面用另一种方式定量论证运动学推迟效应的存在。

r1 Dr r1 图2 当某种强度的电场从场中心 到达r1处时，静电球又前进了Dr 的距离。

有两个静电球甲和乙，甲在电场屏蔽的箱子中，乙在箱子外。在某个时刻甲突然破箱而出（它相对于箱子的速度很小，可以勿略不计），与此同时，一根电中性的导体丙以接近光速的速度靠近这两个静电球。若惯性系等价，不存在绝对运动，或者，丙是绝对静止的，那么，站在丙上观测，甲就不能100%地牵引着它周围的场一起运动，所观测的场不需任何变换就是丙系之中的场，也就不能使用场的Lorentz变换或“尺缩效应”来描述场强变化的推迟。如图2所示，当强度为有限值ρ₁的电场从场源中心到达r₁处时，静电球又前进了一段距离（Dr），丙系中的观察者感觉到r₁处的电场强度为而他据静电理论计算出的场强是。其中Dr是与电荷速度有关的函数当静电球的速度超过光速时，Dr大于r₁。丙观测静电球乙，也存在同样的情况。如上所述的不同运动状态的观测者描述同一个现象的不一致，就是在这个层次上的不对称。物理学定律协变仅表示描述同类现象可使用数学形式相同的公式，而不表示描述同一个事件也使用相同数学形式的公式（上面所说电场强度就分别用和描述）。综上所述，场源运动引起的电磁相互作用推迟现象，就是当场源高速运动时距场源有限距离处的静电学认可的场强与发挥实际作用的“有效场强” 不一致，“有效场强”要达到静电学预言的强度需要花一定时间的现象。形成的原因是场的传递速度有限。

狭义相对论认为，每个惯性系（或匀速运动的物体）都带着一个无穷大的空间一起运动（如果不这样假定，就无法在两惯性系之间实施Lorentz变换）。但是，对于考虑非惯性运动而言，一个物体能带着多大的空间一起运动，与该物体及其发出的场的牵引能力有关。电磁波的运动不是惯性运动，在确定发射电磁波或场的系统的势力范围时应该考虑空间对电磁波或场的牵引效率。既然电磁波和电磁场的运动不是惯性运动，我们就没有理由认为电磁场的传递具惯性运动的特点。可是，Maxwell当年推导电磁场方程时，将电场传递的电通量与惯性流体的流量类比，将电势或电场强度与流体压力类比，从而导出了电场强度等表达式。在Maxwell方程的整个推导过程中，都假定场源低速运动、场的传递具有惯性运动的特点（这一点与“场的传递与电磁波的传播一致，从而不具有惯性运动特点的”真实情况不符，也决定了Maxwell方程只能在场源低速运动的条件下成立）。可见，电磁学定律在“只能在惯性系之间成立的” Lorentz变换下协变的原因是，组成Maxwell方程组的基本方程都是假定场源在低速下运动、场的传递具有惯性运动特点的前提下导出的，忽略了电磁场及其相互作用与速度的关系，相当于事先假定每个系统都能带着被场充满的空间一起运动，或者事先认为每个系统对场的牵引效率都是100%。这些假定也是证明Maxwell方程在Lorentz变换下协变所默认的前提，因此，“Maxwell方程在Lorentz变换下协变” 的证明是事先忽略了Maxwell方程中与速度有关的部分之后的论证。换言之，Maxwell方程在Lorentz变换下协变不能表明电运动学推迟效应不存在，Maxwell方程在Lorentz变换下协变也不能成为狭义相对论的最后避难所。

如果说运动电荷能带着它周围的无限空间一起运动，所述的推迟效用就演变为尺缩效应的相关效果，图1b中的电力线的等势面变成扁球，在运动方向上，实际的场强还是要小于静电理论预言的场强。但是，相对论没有理由认为站在图1所示的电中性导体上观测，运动的静电球带着由它发出的充满无穷大空间中的场一起运动（或空间仍然属于静电球的）。认为任何系统中都没有运动的裸场源是非常牵强、武断的。只要有一类系统中存在裸场源的运动，就有图2所示的运动学推迟效应。长期这样牵强附会和武断而浑然不知的人不但发现不了电运动学推迟效应，而且，别人发现了电运动学推迟效应，他们还要经过一次“脑筋急转弯”才能相信。认为空间始终属于静电球的，就使人不得不怀疑“已经认可了静电球系具有一定的优越性”。所以，相对论效应不能取代电运动学推迟效应。既然运动学推迟效应的实质仅与场的传递速度有限有关，光速不变不等于光速无限大，因此光速不变不能影响运动学推迟效应的存在。表1揭示了在对待电运动学推迟效应上，相对论与电运动学推迟效应的分水岭。

表1 电运动学效应与相对论效应的分水岭

前 提 认 识 ：	认为所有运动的场源能带着由它发出的场所占据的无穷大的空间一起运动	不认为运动的场源始终能带着由它发出的场所占据的无穷大的空间一起运动
空间各点上的电场强度与场源的运动速度有关：	第1列的现象属于相对论效应，可利用场的Lorentz变换描述	第1列的现象属于运动学推迟效应，不能利用场的Lorentz变换准确描述
站在不同的系统中观测同一个事件：	可使用相同的物理学定律描述同一个事件	有时不能使用相同的物理学定律描述同一个事件
惯性系的可区分性：	不能利用电磁效应与惯性系的关系区分不同的惯性系	能利用电磁效应与惯性系的关系区分不同的惯性系
Maxwell方程对Lorentz变换的反映：	在推导Maxwell方程时就已经忽略了电磁场及其相互作用与速度有关，Maxwell方程在Lorentz变换下协变	与速度有关的Maxwell方程在Lorentz变换下不能保持协变性。
感叹：利用相对论否认电运动学推迟效应是科学和世界观的发展史上的悲哀！

当所考察的静电球绝对静止时，因绝对空间中的电场分布不随时间而变，站在电中性导体上观测与站在静电球上观测，所得到的结果都与静电理论的预言一致，且都不能测出静电感应的推迟现象。进一步地说，在绝对静止系存在的前提下，站在不同的惯性系中观测，静电感应的结果具有唯一性。在惯性系等价的前提下，只要不无缘无故地认为运动的裸场源能带着一个无穷大的空间一起运动，当所考察的静电球运动时，站在静电球上观测与站在电中性导体中观察，所预言的静电感应效果就是不一致的。（详见表2）

表2 静电球与电中性导体相向高速运动时的电运动学推迟效应分析

行 号	大前提	其他条件	观察者所在的系统	能否观测到可观的电运动学推迟效应	其他原因说明
1	绝对静止系存在且是优越的	静电球绝对静止	静电球	不能	绝对静止的静电球发出的电场的分布不随时间而变，即绝对静止系中的电力线分布不随时间而变
			电中性导体	不能
2	绝对静止系存在且是优越的	静电球高速运动	静电球	能	静电球不能带着绝对空间一起运动；绝对运动的电荷发出的电场的分布随时间而变
			电中性导体	能
3	在相对论的框架之内	---	静电球	不能*	在观察者看来，与静电球相联系的系统中的电场分布不随时间而变
			电中性导体	若认为静电球带着一个无穷大的空间一起运动，则只有与尺缩效应对应的场的Lorentz变换结果。	当静电球能带着整个空间一起运动时，被静电球100%牵引的体系中的电力线不随时间而变，导体系中的观察者只能观测到Lorentz收缩导致的结果
				若认为静电球不能带着带着一个无穷大的空间一起运动，则能*	运动的静电球发出的电场是导体之中的电场，静电球的电力线在与导体相联系的系统中的分布随时间而变

*利用场的Lorentz变换也可以得到第3行的结论，只是在小于光速的前提下数值的大小略有差异，而在大于和等于光速的情况下差异特别大。

对于相对运动着的A、B两个系统观测同一种现象而言，若A系观测到感应电荷与相对速度有关，而B系观测到感应电荷与相对速度无关，那么，A系与B系就是不等价的。对于观测某个时刻的静电感应电量的大小而言，如果A预言的值是1.000×10⁶个单位电荷，而B预言的值是（1.010×10⁶）个单位电荷。单位电荷数与电子数对应，与时间和空间无关，也就与惯性系的选择无关（由于一个电子也可以看成一个球，因此这就像不能将五个足球通过坐标变换而变成十个足球的情况一样）。绑在电中性导体上的仪器的显示值也只有一个且是绝对的。预言值与这个绝对的仪器显示值一致的系统才是绝对的优越的系统。所有以有限速度传递的相互作用都有运动学推迟效应。

我们可以根据基本相互作用的运动学推迟效应的不对称而区分不同的系统：站在电中性导体上观察运动的静电球，若没有静电感应的推迟效应产生就表明与该静电球相联系的系统在所考察的方向上的绝对速度为零。所用的思路是观察到了静电球运动，但没有产生电运动学推迟效应，那么，该静电球在所考察的方向上的运动就一定是相对运动（或表观运动），其绝对运动速度为零。这个过程就是由表2 第一行的观测结论反推出前提。结合图1和表2可以直观地看出，只有其电力线在空间的分布不随时间而变的静电球以及与它相联系的系统才是绝对静止的。对于有限体积的带电体，只需测量三个相互垂直方向上的有效电势分布（通过测量高速相向运动的电中性导体与它的静电感应的推迟效应），就可以确定该带电体是否是绝对静止的且是优越的。这个方法至少在逻辑上是可行的。作者发表在《大学时代》上的《谁也没有拖动的东西的运动路径是绝对静止的》文章告诉大家，这种“谁也没有拖动的东西”是存在的，宇宙微波背景辐射就是其中的一种。至此，我们已经知道了既可以确定绝对静止系存在又可以鉴别它是否是优越的组合方法。这样一来，确定绝对静止系的另一种方法就是集合宇宙微波背景辐射的路径，或集合宇宙微波背景辐射的路径的交点，组成绝对静止系。符合条件的还有零场强空间中的粉碎电磁波。至此，我们已经能回答：绝对静止系在哪儿？怎么确定？这样的问题了。

→ * 本文是介绍寻找、确定绝对静止系的推理过程和一种具体方法。

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