涂润生 （torunshine@163.com）　2008.07.05 20:17:47

3 验证实验及“光速的变与不变”的讨论

3.1 验证电磁相互作用的推迟效应

如图5所示，取一个有着锯齿形边缘的圆盘，在每个齿上埋入一块永久磁铁（磁铁可以是条形或“7”字形），相同的极性的一端沿锯齿方向（近于圆切线的方向）指向圆盘外。将多片这样的“盘”叠成一个滚筒。让这样的滚筒高速转动，然后试验电子射线在运动磁场中的偏转情况。分别试验滚筒静止、顺时针转动和逆时针转动三种不同情况。得出多次试验的统计结果。可以用静电代替磁铁做同样的试验（锯齿处的静电场的方向大多近于圆切线方向，实验效果理应与埋磁铁的装置相同）。

3.2 制造超光速运动

制造一个95%的重量是燃料的足够大的飞船。燃料中一部分是反物质，一部分是普通物质。让飞船以25.6公里/分钟²的加速度加速飞行 。当它接近光速时以“正反物质湮没产生的热使物质气化，气化物从尾部喷出产生推力”的方式加速。根据相对论的计算可知：当飞船的速度接近光速时，飞船质量、能源质量和喷出物质量几乎以相同的速率变得很大，飞船获得的反冲动量也很大，飞船的质量和喷出物的质量几乎以相同的速度接近无穷大；飞船可以继续加速，最终必然会达到和超过光速，直至能源枯竭。照这样计算，经过11719小时（即488天）的加速，飞船可以达到光速，继续加速可以超过光速。即使飞船的速度达到了光速，飞船的质量为无穷大，飞船上的宇航员根据动量守恒定律仍然可认定飞船能被继续加速，直至能源枯竭。客观的加速度不可能被Lorentz变换消除，只能被广义坐标变换变换为引力常所以宇宙飞船系中的加速度不能被地球系中的观察者否认。就是说，相对论设置的光障，根据相对论的理论计算又可以被突破。如果人工可以制造无穷大的质量（即超级黑洞）就是以有限的能源实现了无限的质量，这不符合能量守恒定律和相对论推崇的质-能相当性。如果说，惯性质量与引力质量不相等，又破坏了广义相对论的基石之一：“等效原理”。如果说相对论只是近似成立，而质量与速度有关、时间与速度有关都是实事，那么，这两种关系中的系数在精确意义上就不可能是Lorentz变换或Micowski四度空间描述的。

以上分析表明，很有可能不是超光速不能达到，而是人们将超光速解释成了非超光速。媒质对光子的牵引效果和超光速的事实是被数学和既定思想观念消灭的。详见《补充材料7》。

以光速为极限速度的相对论本身又允许制造出超光速，以物理学定律协变为前提的相对论又允许能量守恒定律不协变。这些都是相对论不可回避的致命问题。在100年时间里广大学者没有看出这一点是受到“飞船只能利用外力加速”的思想束缚。一旦思考飞船以内力加速，就能立即发现这些问题。也许是人们为了维护相对论而有意回避这个问题。例如，一个高速宇宙射线落向一个黑洞，只要空间足够大，该粒子就有可能达到和超过光速。但是，人们也闭口不谈这个事例。

制造一个九级齿轮变速箱，其中相邻两级的转速差为10倍。在最后一级轮轴（也是转速最高的那个轴）上安一个周长为1米的飞轮。以每秒50转的电机带动第一级轮轴。按这样计算，那个飞轮的圆周上的一点的线速度为50×10⁹米/秒（即50万公里/秒，大于光速）。在该实验装置中，加速转动阻力是摩擦力和有限的惯性力。利用几乎无磨擦的轴承，只要材料的强度足够高，或许可以实现设计思想。该实验可以验证惯性质量是否按Lorentz变换计算的那样随速度增加。如果成功地做出了该实验，相对论是否成立可以立见分晓。

光子能受到石英玻璃的横向牵引已经得到了实验证实。既然光子的运动能受到横向牵引，就一定能受到纵向牵引。当玻璃或光纤中的光子受到纵向牵引时，光子的速度就有可能大于恒量c。目前人们不相信这一直觉上的推论的原因是：1）过于相信Lorentz变换下的速度合成公式；2）利用异地同时的相对性来否认那个速度合成直觉。在用水做的纵向牵引光子的实验之中，因水的密度不够大而使牵引效率没有达到100%，最终使实验结果不理想。可见，在坚信“光速不变”的行为中，主观因素居多。本文多次指出：Lorentz变换的适用范围有限。只要打破了Lorentz变换万能的神话，就能打破“光速不变”的神话。作者相信“光速与弱场光源的运动状态无关，但与充满强场的媒质的运动速度有关”。在15000米的高空中避开地球表面较强引力场的牵引，重做Michelson-Morley实验，一定能得到非零干涉结果。R. A. Muller 在文[6]中报导：1976～1977年,美国科学家重新做了检测以太风的实验。实验在两个地点同时进行,一个是在普林斯顿，另一个是在加里福尼亚大学的洛伦茨-贝克兰实验室。实验先后进行了10次,他们利用U-2飞机在15000m高空中测量宇宙微波的频率变化。他们发现了地球相对于绝对空间的运动。

3.3 介质对光子的纵向牵引

设计思想：能横向牵引光子的介质就能纵向牵引光子；一旦光子的速度变了为保持能量守恒，频率一定能变。

3.3.1玻璃牵引

利用一个转动玻璃圆盘的横向牵引装置，先测出玻璃对光子的横向牵引效率，然后，将该圆盘的轴水平旋转90度，使其成为一个能纵向牵引光子的装置。让玻璃圆盘高速旋转，测量顺时针旋转和逆时针旋转的纵向牵引效应（扣除牵引效率低于100%的影响，看速度的合成是否符合Lorentz变换下的速度合成公式，或看被牵引光波的频率的改变）。

3.3.2光纤牵引

如图7所示，在不透明的金属圆盘里埋入“7”字形光纤，在光纤的一端发射单色光子，让它在另一端沿圆的切线方向射出。比较圆盘顺时针旋转、逆时针旋转和静止时同一光源发出的光波的频率和速度的异同（扣除Doppler Shift的影响）。

扣除水对光子的牵引效率与100%的差异因素（先以水对光子的横向牵引测出牵引效率），重新分析水对光子的纵向牵引实验结果（或重做已经做过了的同种实验）。对现有实验现象的说明，见《补充材料3》。

4能满足物理学定律协变的数学不是相对性原理普遍成立的证据、保证和理由

很容易证明：协变与相对性原理并非是强相互关联的，“物理学定律的数学形式在不同的系统中都相同”与“物理学定律最简形式在不同系统中都适用”或“不同惯性系平权”没有必然联系。

设绝对静止系与绝对运动系之间的坐标变换为

x =γ (x′– υt′), y = γy′, z = γz′, t = γt′. （5）

任意两个惯性系之间的坐标变换就为：

x₁=(γ₂/γ₁)[x₂–(υ₂cosθ–υ₁)t₂], y₁=(γ₂/γ₁) (y₂ +υ₂t₂sinθ), z₁=(γ₂/γ₁)z₂, t₁=(γ₂/γ₁)t_2. (6)

式中，υ₁和υ₂分别是两个惯性系的绝对运动速度，θ是两个惯性系的绝对运动速度之间的夹角。这就表明了优越惯性系存在的前提下（即相对性原理不能普遍成立的前提下），任何物理学定律都可以写成协变的形式。只是坐标变换的对称性和物理学定律的协变性是利用形式的复杂性换来的。另外，还存在“形式与系统的选择无关但适用性与系统的选择有关”的情况（如钟慢效应在Lorentz 变换下协变，但钟慢效应定律仅在优越的系统中适用。即只有绝对运动的钟才变慢，只能在绝对静止系中才能使用Lorentz变换）。在广义相对论中，系统之间的等效只是局域的，广义相对性原理也只能局域成立，但广义坐标变换可以使广义相对论的定律保持形式不变性。何况量子规律和状态都是Galilean或 Poincaré 不变的，并不是广义协变的，因此加速运动与匀速运动的量子系统并不等价。可见，物理学定律的协变性与相对性原理不总是强相关的。深入的讨论见《补充材料6》。

5 小结

本文陆续得到了下列结论。电磁相互作用不可能都与惯性系的选择无关（或电动力学相对性原理最多只能在低速下近似成立）。为了保证麦克斯韦方程组协变又引起了新的矛盾——相对论预言的“同时的相对性”、“时间膨胀”、“空间收缩”三大运动效应的适用性并非与惯性系的选择无关；光速不变原理具有内在矛盾且与相对性原理相互矛盾；相对论允许喷气式飞船达到和超过光速，允许"利用有限能源制造无限惯性质量"，允许违反能量守恒定律和质-能相当定律。已有的实验都可以用“物理学定律仅在一个优越的系统中精确适用”来解释。能满足物理学定律协变的数学不是“相对性原理普适”的证据、保证和理由。把上面的结论综合起来能强有力地说明：相对性原理和Lorentz变换只能有条件的成立（在某些条件下近似成立，在某些条件下不成立）；光速与零场强光源的运动状态无关的结论允许绝对优越的系统存在。回头再看相对论，它就像一栋破烂不堪的建筑物。

在本文之前有些人相信：相对论有着坚实的数学基础；相对论消除了经典电磁理论中的不协调，使电磁理论具有了对称的美感，与此同时满足了电磁理论中光速与体系速度无关的要求。这正是一些相对论专家在发现了相对论的大量矛盾之后仍然坚信相对论优美（或可以挽救）的理由，并以此作为反击对相对论的批驳最坚固的堡垒和信念之源。本文论证了这个理由也是靠不住的。本文破除了以相对性原理为信条且“不惜代价修补之”的理论发展模式。建议不再以维护相对性原理扩大相对性原理的适用范围的方式寻找新理论。如果承认本文中的观点，相对论就应改为相对绝对论。不过其中“相对” 的核心不再是“相对性原理”，而是力、质量和时间等与速度有关。就是说，相对绝对论承认力、质量、时间、体积与运动速度有关，承认相对性原理在一定条件下近似成立，但不承认相对性原理普适。

不难看出，电磁理论在应用相对论上是不彻底的，一旦彻底地应用了相对论，就会伤害相对论。引力理论在应用质-速关系上也一样。引力几何化只是一种引力相互作用的表达方式。引力几何化并不依赖于广义协变原理和等效原理。在某些场合保留引力几何化的处理方式有可能得出正确的结论，但不表示广义协变原理和等效原理普遍成立，也不表示引力场不存在，取而代之的是空间的弯曲。

作者力争提供不同思路，从而使本文“无论是作为反面典型还是作为正面典型”都能让读者受到启发，使普通读者感到：阅此一文，胜读十年。

（初稿完成日期：2006-1-7。第一次修改日期：2006-1-12。第二次修改及翻译完成日期：2006-1-21。第三次修改完成日期：2006-1-31。 定稿日期：2006-2-22。2006-11-18又一次修改, 2007-1-22 再次修改）

参考文献References

[1] 涂润生. 谁也没有拖动的东西的运动路径是绝对静止的[J]. 大学时代（C版）, 2006,（7）: 89, 91

[2] Landau. Theory of Field. Translated by Ren Lang, Yuan Bingnan. People’s Education Press, Beijing: 1978, 69～71.(Chinese)

[3] G. Stephenson, C. W. Kilmister. Special Relativity for Physicists. Longmans, Green Co. 1960.

[4] Yongqiang Zhu, The China Patent, ZL94-1-14042.3. 1994-12-15 (in Chinese).

[5] Yongqiang Zhu, Wang Yu, etc. The character and application of the smashed the electromagnetic wave. ACTA PHYSICS SINICA, 2001, 50(5): 832～836. (Chinese)

[6] R. A. Muller. Cosmic Microwave Background and New “Ether” Drift. Translated Publication of World Science. 1979. (6): 1～12. (Chinese)

感谢黄新卫先生参与人工制造超光速运动的实验方案的讨论，衷心感谢曲元春先生提供有关科技情报！

Supplementary Information

补充材料1: 关于客观存在原理

改变参照系不能消除两个系统间的匀速直线相对运动，它决定了力的客观性不能通过坐标变换消除。事物的客观性不能被抛弃。

坐标变换可以改变一个体系的运动状态，但任何坐标变换都不能消除两个物体之间的相对运动（特别是匀速直线相对运动和不规则相对运动，下同）。改变参照物可以改变一个物体的运动状态，但不能消除两个物体之间的相对运动（因为相互运动的两物体同时改变参照物）。就是说，相对运动是客观的和绝对的。一个客观存在的力一般能引起相对运动，否认力的客观性就必须全盘否认相对运动的客观性和绝对性。

如果认为一个电子在产生的同时它的电场就能立即到达全空间，就承认了电磁相互作用是即时的和超距的。反过来，只要认为电磁相互作用不是无限快，就一定存在有效相互作用的推迟效应。也许有人会像以前一样，认为在任何一个惯性系中观察一个运动的电荷都有这种情况发生，从而能实现更大范围的对称（且认为它正是相对论效应）。在这种情况下，他们不得不承认电磁相互作用推迟效应是非客观的，因为力的Lorentz变换决定了同一个电磁相互作用事件的电磁相互作用力的存在性与惯性系的选择有关。如果惯性系之间是等价的，就存在一种逻辑困难：必须否认通过弹簧秤或相对运动反映出来了的力客观性。就是说，两个物体之间的相对运动（特别是匀速直线相对运动）或相对静止都只能是绝对的，导致两物体间相对运动的力的存在就是绝对的。

“相对”与“绝对”是一对矛盾的统一体。“相对”是相对“绝对”而言的，即“相对”必须依赖于绝对而存在。所以，有一个能与相对性原理相抗衡的原理：客观存在的绝对性原理。它的内容是，客观存在的事物是绝对的，每一种客观存在都有许多种对它的表观感觉，这些表观感觉只是事物存在的不同反映。由这条原理可以引伸出这样的推论：客观存在与表观感觉不一定总是一致的；表观感觉到的事物（即事物的表象）也许只是运动造成的错觉或假象，不一定都有与感觉到的状态相同的绝对客观存在，表观感觉不到的事物不一定不存在；存在一些不能被任何表观感觉判定为“无”的绝对的事物。客观存在的反面就是“表观感觉”。客观存在就是真正的“实在”。场的物质性已经被公认了，在自由下落的升降机内观察，在表观上可以感觉到另一个自由下落的物体所受的力为零，但不能将客观存在的引力场消除掉。更何况较强引力场对光子有100%的牵引效率，在较强引力场中自由下落的内部是真空的超簿升降机内横向发射光子，定会看到光线向上偏折。另一个例子是已经提到的，当A和B两个物体有相对运动时，通过坐标变换很难将这种相对运动变换为相对静止。两物体之间的匀速直线相对运动的存在是绝对的。一个力一般会引起相应的两物体间的相对运动。既然两物体之间的匀速直线相对运动的存在是绝对的，引起两物体之间做匀速直线相对运动的力的存在也就是绝对的。已经引起了相对运动的力和场都有一定的绝对性。Einstein推崇“感觉就是实在”，有贝克莱（Berkeley）主义和实证主义的倾向。

判断相对性原理和客观存在的绝对性原理哪个更正确的方法是：看哪一个会把对很多事物的描述搞得更复杂。把事物搞复杂的原理就是不正确的。最好是兼顾简洁美和对称美，若二者不能兼顾则优先考虑简洁美。一个简单的例子就是，对于描述大量天体的运动而言，以太阳为参照要简单一些，以地球为参照最要复杂一些。理论正确性的顺序就是日心说大于地心说。

相对运动的电荷之间的磁效应只能在观察者相对于两个电荷都有运动时才存在，而电磁相互作用的推迟效应不受此限制（在定量上还有差别，详见下节）。当试验电荷在无穷大带电平行板的附近运动时，电磁相互作用的推迟效应不存在，但对于运动的观察者来说电荷运动的磁效应仍然存在。在静止系中观察，当刚产生的两个点电荷以非常接近光波的速度平行运动时，电磁相互作用力几乎不能作用在那两个点电荷实体之上（即有严重的推迟效应），但是运动电荷的磁效应在那两个电荷之间存在（因为那两个电荷都相对于观察者运动）。

所以，电磁相作用的推迟效应不是有相对运动的电荷之间的磁效应，不能通过坐标变换消除。以前没有发现电磁相互作用的推迟效应，并轻易否认力的客观性，是受到了“电磁相互作用是即时的和超距的”的潜意识的影响、“电荷与运动速度无关”的蒙蔽，并根据一个物体的运动具有相对性错误地认为两个物体之间的运动也是相对的。

补充材料2: 电磁相互作用推迟效应的定量计算

早在1960年，G. Stephenson 和C. W. Kilmister 在《Special Relativity for Physicists》中就根据Minkowski几何推导出了运动电荷的受力公式：e(E+v×B/c).它表明运动粒子感受到的有效场强不是E而是

E+v×B/c. (2-1)

设带电体A以速度υ 向着一个试验电荷运动。当试验电荷相对地从r₂处运动到r₁处时，在与试验电荷相联系的系统中观察，试验电荷所感受到的电势就不是立即就能达到KQ/r₁的值，而是要推迟r₁/c的时间。在试验电荷相对地掠过r₁点时，在与试验电荷相联系的系统中观察，试验电荷能感受到的电势为KQ/(r₁+Δr).其中，Δr就是在r₁/c的时间内A走过的距离r₁υ/c. 所以，有效电势的值为KQ/(r₁+r₁υ/c)=KQ/r₁(1+υ/c).考虑到非正向的相对运动，有效电势的大小为

（2-2）

对应的有效电场强度为

, （2-3）

式中，K为波尔兹曼常数，Q为电荷数，c为光速（也是旧理论认可的电场的极限传播速度），θ为实际起作用的那根力线的方向与A的运动方向之间的夹角（即之间的夹角，的方向正是那根起作用的力线的方向）。对于无穷大带电平行板与试验电荷之间的运动，不适合用上式计算。对于非匀强磁场源相对于试验电荷的运动，可以用类似的方法计算，不过因磁力线的分布较复杂而使情况复杂一些。

当体系速度υ等于c或−c时，上面两个式子都会出现基本作用力为无穷大的无意义的情况。如果电磁相互作用的推迟效应是绝对真实的，我们只有选择“在观察者所在的系统中场的传播速度与媒质对它的牵引效率有关”。当媒质对光子的牵引效率为ξ时，（2-3）式变为（写为向量运算形式）：

, (2-4)

式中，。（2-2）式和（2-3）式属于ξ=0而ε=μ=1的情况。两个运动电荷之间的电磁相互作用力为

（2-5）

朗道导出的与（2-4）式相应的式子是

. (2-6)

一个人穿过有许多人的广场会受到同类的影响，他所穿过空间是由同类与广场一起构成的环境。与此类似，每一根力线都是在相邻的力线造成感应的有场空间（即感应媒质，可称为“邻媒”）中传播的。此处的就是场或力在“邻媒+与场源相联系的体系的媒质”中传播速度（相对于场源的速度）。当场的强度较小时，的大小非常接近恒量c。对于一个高速运动的试验电荷，根据静电理论（或电磁相互作用是即时的和超距的观点）可以画出它的非常对称的等势面。但它的有效电势的等势面是扭曲的非同心球。无论电荷源的速度有多高，电荷表面附近的电场无论如何都不能脱离电荷源。

一个高速运动的试验电荷在电磁场中一个点上所受到的电磁相互作用力的大小到底是（2-5）式还是KQe/ r²？ 如果不放弃力的客观性（即不放弃客观实在性原则），现有的电磁理论和相对论就都不能回答这个问题。在无奈的情况下我们只好选择“存在一个优越的惯性系”。在优越的惯性系中观察，运动场源给予试验电荷的作用力为（2-5）式，静止场源给予低速试验电荷的作用力为KQe/r²。就是说，(2-1)～(2-5) 五个式子中的速度υ都只能是场源的绝对运动速度，而c是绝对静止系中的静止光源发出的光子在场强为零的真空中的传播速度。

引力相互作用中存在类似的情况（除质-速关系导致的引力改变之外场-速关系还能导致有效引力大小的改变）。加速系中的引力场是虚构的，所以纯加速系中不存在引力的推迟效应（即加速产生的惯性力不能产生推迟效应），加速系与引力体系就不能完全等效，有效引力与惯性力就不完全相等。引力相互作用推迟效应的存在能在“决定广义协变性原理和等效原理都只能近似成立”的同时给有效引力几何化造成极大的困难。引力相互作用推迟效应的存在表明了现有的相对论仍然只是一种只能在低速环境中适用的理论（尽管能够考虑高速运动中的质量和时间的变化）。基本相互作用推迟效应的决定因素都是场的传递速度有限。如果想否认引力中存在推迟效应就必须否认电磁力中存在推迟效应，而且又为引力与电磁力的统一制造了一个障碍。

决定推迟势的因素中，除电荷变化因素外还有电荷运动因素。现有教科书中描述的推迟势为:

(2-7)

(2-8)

式中不含场源速度因子，所以它们不是关于电荷运动造成的变化场而是电荷的量改变造成的变化常它们只适合于电荷中心静止或作低速运动的情况。从系数η中含有角度因子可以看出，由场源的平移运动造成的推迟势，一定是前后不对称的。同时考虑两种因素的推迟势为：

, (2-9)

, (2-10)

式中，η的意义与（5）式中的相同。

考虑到基本相互作用的推迟效应，牛顿引力公式应该写为：

(2-11)

总之，现有的电磁理论没有摆脱“超距作用”的影子，只是考虑了低速情况下的动力学效应而没有考虑运动学效应。或许人们是受“电荷”（或“磁荷”如果有的话）与运动速度无关的矇蔽，才没有去考虑电磁相互作用的运动学效应（即没有考虑力的传递效率与速度的关系）。给人的印象是没有彻底地应用相对论。

如果说，电磁相互作用机制是相互交换电磁波且力的作用强度与所交换的电磁波的强度和频率成正比，那么，当试验电荷与被试验电荷相向运动时，电磁相互作用力定会因多普勒频移效应和交换电磁波的相对强度增大而增大（分离运动则是减小）。这与上而提到的“推迟效应”的效果相反。如果实验能证实本文是正确的，就必须抛弃有关引力子的理论。

补充材料3 关于现有实验现象

最近几年，精确的天文观测数据表明即便在没有引力源的情况下宇宙的大尺度性质是渐近非平坦的！爱因斯坦当年扔掉的宇宙常数项很可能真实存在，对观测数据的分析给出了这个宇宙常数的量级。虽然这个常数异常之小，但却极其深刻的昭示出相对论的数学基础——Minkowski几何不能作为时空的好的刻画。3＋1维黎曼时空上的“连续坐标变换”一般并不构成群；在给定时空点，局部坐标的基底（dxi）及其对偶基底（dxi）之间的变换矩阵才构成群，即局域的一般线性群GL(4, R)。这一事实支持上述论点。

只要进行天文观测，或者实验室的设备恰恰与微波背景辐射可以发生作用，实验室观测者就会发现：相对于遥远的星系和微波背景辐射，实验室具有优越速度，时间平移不变性不再存在，所观测到的宇宙具有演化的特性，时间具有箭头；以微波背景辐射为代表的三维宇宙空间大体上是均匀各向同性的。微波背景辐射的整体大体上可以代表宇宙背景空间的性质。于是，局部实验和宇观效应的观测之间明显存在矛盾。对于这类与宇观效应相关的实验和观测的结果的分析必定表明：Einstein的狭义相对性原理对于这类效应不再成立；时间反演和时间平移不变性不再存在。

在15000米的高空重复Michelson-Morley实验，得到了非零结果。在对场有100%牵引效率的系统中利用粉碎电磁波可以测出观察者自身的运动状态。Michelson 和Morley在较强引力场对光子有100%牵引效率的地球表面做Michelson-Morley实验，像地心说的形成一样，完全陷入了“井底之蛙效应”之中。

狭义相对论预言的运动学效应的相对性（即，同时的相对性，钟慢效应和尺缩效应的相对性），从来没有被实验直接验证过，所验证的都是相关定律单向适用的结论。假定有一个绝对静止系存在（即假定存在一个优越的惯性系），现有的有关相对论的实验就都可以被圆满地解释。质-能关系可以根据别的理论得出（验证了质-能关系不能强硬地证明相对论成立）。

光行差并不能表示运动的体系能牵引光子，它只能表示角度的Lorentz变换在低速下近似成立。光行差现象承认了存在不真实的表观的观测结果，也就承认了不同运动状态的观察者不是平权的。

双星不发生畸变的原因是：靠得很近的两颗星共同构成的引力场的整体几乎是恒定不变的，无论是从双星中的哪一颗星发出的光子，都是在这种几乎恒定不变的引力场中向外传播的。也可以说，一颗星退行导致的对引力场的拖动效应基本上被另一颗星前行导致的对引力场的拖动效应抵消了。这种情况与从气态NaCl分子内的某一个离子发出的向远处传播的光子既不是在阴离子的电场中传播又不是在阳离子的电场中传播（而是在阴阳离子共同构成的电中性空间传播，我们不能从像双星一样转动的NaCl分子中测到相同辐射的四种不同频率）的情况类似。所以双星实验不能说明光速与光源及其周围的强场的运动状态无关。

从有关电磁相互作用的推迟效应的介绍可以看出，只有在无引力场的空间中导体和磁铁所导致的空间性质很不对称（差别很大）时，或者导体相对于非匀强场源以很高的相对速度运动时，才有可能测出导体运动与磁铁运动之间的差别。现有电动力学实验都是在同一种空间（即地球表面具有较强引力场的空间）中做的，不管是导体移动磁铁静止还是磁铁移动导体静止，电磁波都是在地球表面具有较强引力场的空间中传播的。何况有很高相对速度的实验都是试验电荷运动而强电磁场场源静止。所以，现有的实验不能测量出电动力学效应与惯性系的选择有关，并不能说明电动力学相对性原理绝对成立（适用）。我们必须设计新的实验来验证本文的推论（新的实实验方案见3.1节）。

补充材料4 电磁相互作用的推迟效应对“Maxwell电磁理论”的影响

设，考虑到有效场强是理论场强与效率的积，实际起作用的场强是有效场强，Maxwell方程组就变为

. (4-5)

（4-5）式承认了力（或场）与场源速度有关的具体物理机制。考虑到（2-1）式或朗道（Landau）的场的变换，Maxwell方程组就变为

(4-6)

对于匀速运动（且θ恒定）的情况，（4-5） 式变为

. (4-7)

我们用c_s表示场的合成传播速度：,其中，c′ =(εμ)^−1/2为媒质中的光速，υ为光源的绝对运动速度, ξ为运动媒质对光子的牵引效率。暂时按现在的惯例将上述式子称为“相对论性电磁理论基本方程”。当υ→0时，相对论性电磁理论基本方程都可恢复为Maxwell方程组的原形。

（4-5）式与（4-6）式不一致（例如，当速度与的方向一致时，（2-1）和（4-6）式预言有效场强增大，而（2-4）式和（4-5）式预言有效场强减小），必须通过实验的方法证明哪一个是正确的。本文预言，正负电子对撞机中的接近光速的正负电子之间的电磁作用力比非相对论性电磁理论计算的小0.5倍，而（2-1）预言约增大一倍。2.3 节、2.4节和补充材料5都说明了Lorentz变换中的两种时间不是对称、等价的。如果的确如此，Lorentz变换就不能作为时空变换，由它得到的场的变换（或力的变换）就是不真实的。

补充材料5 “同时的相对性不真实”表明Lorentz变换中的两种时间不对称、不等价

本文介绍的“光压跷跷板”、“放风筝式对钟法”都能表明“异地同时”具有相对性的结论不成立。“异地同时”具有相对性的结论是根据Lorentz变换的第四个方程得到的。这个方程为

. （5-1）

从（5-1）式可以看出，当t 为零时，t 不为零，K系中的同时的两个事件在K 系中的观察者看来有一个 (υ/c²)x的时间差。这就是“同时”的相对性。由于Lorentz变换出现于相对论之前，因此我们暂不讨论它的合理性，只是把它当作一种客观存在。如果认为Lorentz变换中的t和 t 都是时间，那么，在舍弃电动力学相对性原理之后，根据Lorentz变换仍然可以得到Δt和 Δt 不同时为零（即“同时”具有相对性）的结论。所以，“同时”的相对性不成立的结论能无歧义地说明Lorentz变换中的t 的意义不像Einstein所说的那样是与t对称、等价的时间。当年Einstein成功的应用Lorentz变换的一个关键性举措就是将Lorentz变换中的t 意义变更为与t对称的时间。 “‘同时’的相对性不是绝对真实的”的结论无歧义地表明：Einstein当年的举措是冒失的，在Lorentz变换中，如果t表示一个惯性系中的时间，则t 就不是表示与t对称的另一个惯性系中的时间。Lorentz变换就不能用来表示时间和空间都与运动有关的狭义相对论时空观，Lorentz变换中的对称美也不能被相对论所用。即本文证明了t和t 不是完全等价和对称的，惯性系之间不等价。

时间与频率是等价的，任何稳定的频率与时间只差一个常数因子，（5-1）可写为

（5-2）

当ν=0时，ν≠0，我们不能因此而说“仅凭坐标变换就能够变出振动”。也许有人辩解说，那是表示“异地振动的相位不同”。但是，相位不同并不能代表能将一种客观的振动变换掉（或通过坐标变换能生出一种振动）。总之，无论采用哪种思路，都不能强硬地证明，t和t是等价的时间。

补充材料6 数学不具备独立地成为物理学基石的功能

自然规律的广义协变性与相对性是两个不同的概念。在具体的运动过程中，除了运动规律之外，还需要其他条件，如边界条件、初始条件等。边界条件和初始条件往往都不可能做到广义协变。因而，即使自然规律具有广义协变性，也并不意味着相对性原理绝对精确成立。不仅如此，自然规律的“广义协变”在数学上并没有什么意义，任何在特殊坐标中的物理定律，都可以在局部写为广义协变、或者与坐标无关的几何形式。嘉当（E. Cartan）指出，牛顿引力理论也可以几何化。可以建立W. de Sitter几何下的相对论。Mincowski几何显然不是W. de Sitter几何下的相对论的数学基矗从Mincowski几何下的相对论到W. de Sitter几何下的相对论的发展过程可以看出，至少不能将物理学分支的数学基础绝对化。在量子力学中，泡利（Paul）选择了矩阵，而薛定谔（Schrödinger）选择了微分方程。我们不能说，矩阵和微分方程都是量子力学的坚实数学基础，只能说量子力学概念的数学背景是希尔伯特（Hilbert）空间。Hilbert的数学理论正确不能确保量子力学没有矛盾。建立物理学大厦时对数学的依赖与建造大楼时对电力的依赖类似。W. de Sitter几何下的相对论也是利用形式的复杂性来挽救相对性原理。利用更复杂的数学方法修补相对性原理就像用本轮修补托勒密日心说一样。任何形式的相对论都不能克服2.5节和2.6节揭露的相对性原理导致的矛盾。建立有矛盾的更加复杂的相对论没有什么新的意义。所以修补相对性原理的普适性的路是个死胡同。

数学不具备独立地成为物理学基石的功能（一种数学方法要成为物理学理论的基石需要赋予数学符号的物理意义都正确作保障）。物理学的基石仍然是基本公理和实验事实。任何数学都是一组运算符号表示的运算规则，是纯粹的演绎系统。使用数学工具的人赋予每个符号以物理意义。这个“赋义”过程也可以出错。数学的严密性并不能掩盖“赋义”过程的错误。一旦“赋义”过程错误，所用的数学就更不是任何物理学理论的坚实数学基础了。如果相对性原理只能在一定条下近似成立，我们就可以说，不能普遍成立的相对性原理一定没有属于它自己的坚实数学基矗“物理学理论的数学基幢的提法宜改为“物理学理论的数学背景”。

也许有人说，数学与物理学不可分割，数学物理方法是物理学的基矗但是，数学物理方法的逻辑性与物理理论的正确性不是相同的概念。数学物理方法的逻辑严密并不能代表物理理论绝对正确。数学物理方法不能完全限制物理定律的适用范围。一种严密的数学物理方法也许只与一个在小范围内适用物理定律对应。广义相对论中的引力几何化还能掩盖“否认场及场源的客观性的错误”（加速系与引力场系统等效，就是否认场和场源的客观性，而只认表观现象）。第四章已经说明了数学物理方法的优美与它所描述的结论的适用性无关。

补充材料7 Lorentz变换下的速度合成不真实

有两个做平行运动的光子，在其中一个光子上观察另一个光子，被观察光子的运动速度是0，与Lorentz变换下的速度合成公式的计算结果不一致（根据可知，当=V=c时，一定等于c）。如果将其中的一个光子换为速度为（3×10⁵―10^―10）公里/秒的实物体系，并在这个实物体系中观察另一个光子，被观察光子的速度仍然接近零（即10^―10公里/秒）而不是3×10⁵公里/秒（既然当观察者的运动速度为c时Lorentz变换下的合成速度与实际速度不一致，那么，谁能保证“当观察者的速度与光速相差不大时，Lorentz变换下的合成速度与实际速度一定是一致的”呢？）。这个例子至少能说明，对于高速运动的体系而言光速不变只能是假象，Lorentz变换下的速度合成不真实。

设一列长度为60万公里的火车在路基上以速度υ行驶（υ是的解）。在火车的中点M处同时向车尾发射两个光子，一个在车内运动，另一个在车厢外运动（分别记为光子A和光子B），1秒钟后，光子A到达了尾端。在路基系中观察，火车收缩为2公里，A光子到达终点所花的时间为30万秒，光子A被火车系拖着沿x-轴正方向走过（9×10¹⁰―1）公里的距离。而光子B走过的距离有两种不同的值：一种是认定它仍然是在火车系之内，它必然沿x-轴正方向走过（9×10¹⁰―1）公里；另是种情况是认定它是路基系中的运动光源发出的，它必然沿x-轴负方向走过9×10¹⁰公里。相对论不能告诉我们应该如何选择。我们必须在“承认两个光子同是到达车尾的事实”与“光速与光源的运动状态无关”二者之间选择。否则就只能认为在相同的时间内走过的距离和前进的方向都不同的情况下也强硬地认为它们的速度都是c.

补充材料8 ： 力的绝对性、等效原理和时空弯曲

论证力的绝对性的过程为：特别是匀速直线相对运动不能被任何坐标变换消除掉相对运动（特别是匀速直线相对运动）具有绝对性如果一个力引起了不能被任何坐标变换消除掉的相对运动这个力就有绝对性只要一个力具有绝对性，与它没有本质区别的其他的力也就具有绝对性。

惯性系K中有两个相对静止的物体A和B，加速系K′的加速度方向与A和B的连线平行，加速系K′中的观察者能看到A和B的下落加速度不相等（原因是，K系会因速度连续加大而连续收缩）。在K′系中观察，加速度与距离有关。这严重影响了等效原理的适用性。

上面原因限定了空间因引力而弯曲只能是一种类比。

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