三：爱因斯坦四维时空理论的本质

物理学的发展是我们接触到了速度较高的运动，我们借以认识自然的媒介---光线---给我们出了些难题，由于它的速度是有限的，他就给我们提供了错误的信息，我们怎样处理这些信息，造成了物理学的危机。爱因斯坦用四维时空理论解释了这些运动，那么四维时空理论的本质是什么？

我认为，物体用三维坐标系统就可以表示了，物体的光信号（包括自身发射的光与反射的光）用哪种方法表示，就会用到第四维了，为了区别几何体的三维，把时间为作为虚数维。这就是爱因斯坦的四维时空连续区的表达式表达的内容。光信号在运动方向上是可以叠放的，所以会有长度上的视觉收缩（爱因斯坦说得运动学形状）。

说光速c是一个普适常数，是爱因斯坦的言论，光速是速度的一种，与其他物体的速度并没有本质的不同，他是用改变时间长度的方法让光速保持为常数的，为此他让不在同一参照系中的物体有不同的时空基准，因为用这种方法可以解释大多数运动现象，因而受到了欢迎 。

物体运动与光速有什么关系？一点关系也没有，有光线时他在运动，没有光线时他也在运动，光线可能会影响这个物体的运动，对于大质量的物体，这种影响可以忽略不计。相对论把物体的运动与光线联系在一起，是因为我们观测物体的运动依靠这光线，它反映的时物体运动的光信号的传递规律。

从这个式子√(Δx^2+Δy^2+Δz^2)=cΔt就可以看出

说明就是把物体的光信号的行程等于物体运动的行程了。

对于狭义相对论，讨论的中心还是时空观上的分歧。任何物质都可以有他们的生物钟，我们测量他的运动速度时，是不用去考虑它的生物钟状况的，我们只能用我们手中的尺与钟。

这个情况在对敌人的飞行器的测量中体现得很清楚，我们如果发现了敌人的飞行器，就会对他进行测量，敌人的飞行器上如果感到有人对他们测量就会运用反测量的措施，常见的就是敌人的飞机在空中撒布金属材料，让我们的雷达员无法从雷达回波中发现他们。

有矛就会有盾，根据多普勒原理，人们制造了动目标显示雷达，用于区分静止的目标与运动着的目标。现在不是经常可以看到有隐身飞机的消息么？敌人总是要千方百计隐藏他们的，要想得到他们的帮助就如同相互谋皮。

所以这里的测量，不可能要求敌人向我们提供它们的时空信息，我们只能依靠自己。

四：公式的错误推导导致狭义相对论的出错

只要谈到用相对论解释运动现象，大部都是首先根据洛仑兹变换怎样、怎样，可是从洛仑兹变换中是不是能够导出爱因斯坦的公式，常常被忽略。

这里说的爱因斯坦公式，指的是时间膨胀公式与长度收缩公式，至于质量速度公式，能量公式，是在时间膨胀公式与长度收缩公式基础上进行的，现在不予讨论。

大家知道，“狭义相对论”是爱因斯坦创立的，而使用的数学表达式却叫做洛仑兹变换。这就告诉我们，洛仑兹远在创立“狭义相对论”之前，就根据测量结果总结出了这种变换式。

对于相对以速度ｖ运动的参照系来说，由于参照系选用的不同，此式子分成两组，即

1。 2

据说，这两组方程式互为反变换式。实际上把x与t同时代入原方程组，确能进行逆运算。从洛仑兹变换式中，长度与时间式中都有一个相同的因子β= ，所以它们的变化是相同的，不能舍弃其一。也就是说，时间膨胀时，长度也要膨胀。并不显示长度收缩。如果要长度收缩，时间也要收缩。

只是：按照教科书上的方法，原方程组取增量并分别令x、t趋于０后，原方程组就成：

4

因为这两组方程中都有比例因子β= 。可是这样一个比例因子的出现，使方程组变换成了单方向的、变成了不能进行逆运算的两组方程了。要想能互相变换，只有在ｖ<<ｃ时，才可以近似使用常规的数值运算法则。

因为常规的数值之间的关系，是。

要想使这两组方程能够成为互为逆运算，就要求，这就必须使β=１。

式中的比例因子β=，只有在ｖ<<1时，才能近似等于1，也只有在这种情况下，这时的变换式才可以称为正反变换。可是“狭义相对论”被誉为高速运动物质的运动理论，应用此公式造成的误差就太大了。

在这里， “狭义相对论”引进了运动学形状与几何学形状不同的概念，说改变的只是运动学形状，几何学形状并不改变。可运动学形状是无法测量的，而往往把运动学形状与几何学形状等同。

洛仑兹总结了这种变换式，但没法解决这个矛盾，所以创立不了“狭义相对论”。

爱因斯坦使用了“巧妙”的手法，即使用了“张量分析”，用数学运算掩盖了物质运动的实质。而所谓“长度收缩与时间膨胀”，是从反变换式中倒推出来的。把4和3 (或3和4)组成一组答案。

5． 　

6.

可是这样的方程组中的方程一边并不是同一个坐标系的，需要变化成同一个坐标系，那就再变换一次吧，由5可变为：

甲_A 或

甲_B

由6可变为：

乙_A 或

乙_B

甲_A和乙_A即是狭义相对论的“空间缩短”和“时间膨胀”公式。

这两个式子不属于同一个方程组，所以不能同时应用。只能像在张元仲的书中的说法“也可以等价的用”，造成了似是而非的答案。

按同样方法，也可得出“空间膨胀”和“时间收缩”公式（甲_B、乙_B）。

是不是把这两个式子作为增根看了，现在不能知道，也可能是用张量运算只需要得到所需的解答，其它不必关心。运算中并没有产生增根的过程呀！

实际上，“狭义相对论”的算式中，因有一个因子β= ，所以在物体运动速度远小于光速时，尚能得到近似正确的答案。但当时物体速度大了以后，误差就十分明显了。要知道“近似等于”，并不是“真正等于”，而这里的近似还是有条件的近似。“失之毫厘，谬以千里”，这不能不引起我们的注意。

平时，有同志开玩笑说：“报时台晚报了20秒钟。”这种说法，大家都知道不对。我们只能以报时台的时钟为准，这种差别只能说明那位同志的手表快了。可是科学上是不能开玩笑的，如果有人硬要依“狭义相对论”为准，那又有什么办法呢？

有人说，你用的取增量的方法不对，那么请问：为什么在正变换中可以让△t’趋向于0，得到△x’与△x的关系式，在逆变换中可以让△x趋向于0得到△t与△t’的关系式；就不能让在正变换中让△x’趋向于0，得到△t’与△t的关系式？就不能让在逆变换中让△t趋向于0，得到△x与△x’的关系式？难道它们的方程式的形状不是相同的?

至于爱因斯坦是不是使用的张量的解方程的方法,，没有人知道了。ngcheng的方法,ngfangingzhuangbushixiangtongd

附录：历风在相对论吧中推导洛仑兹变换的帖子

洛仑兹变换：

假定K参照系为第一观察者所在参照系，也叫“相对第一观测者静止的参照系”，简称“静止系”，K’系为第二相对观察者所在参照系，也叫“相对第一观察者运动系，相对第二观察者静止系”，简称“运动系”。

x,y,z,t,v(x),v(y),v(z)是被观测物体在“静止系”的三维空间坐标，时间，三维速度分量。

X,Y,Z,T,V(X),V(Y),V(Z)是被观测物体在“运动系”的三维空间坐标，时间，三维速度分量。

γ=1/[(1-u^2/c^2)^(1/2)]是“静止系”中“洛仑兹扩张因子”。

u是“运动系”在“静止系”中的速度。

洛仑兹坐标变换：

X=γ(x-ut)

Y=y

Z=z

T=γ(t-ux/c^2)

如果令l为“静止系”被观测物体长度，t为“静止系”被观测物体时间长；L为“运动系”被观测物体长度，T为“运动系”被观测物体时长；

尺缩效应：△L=γ△l或dL=γdl

钟慢效应：△T=γ△t或dT=γdt

注意：这与普通科普杂志写的不同，是专业物理教科书写法，请以本文写法为准！

从洛伦茲变换中，导出的时间变化与空间变化是同步的。时间缩短时空间也要缩小，时间膨胀时空间也要扩大。所以有四个式子，还有时间膨胀与空间收缩两个式子。爱因斯坦可能是把另两个式子作为增根舍去了，也可能根本就没有计算这个结果，而且把两组方程中各保留一个解，组成他的答案，显然是不合适的。

事实上，这样的计算方法仍有问题，就是从可以进行逆运算的洛仑玆变换方程组中得到了不可逆的结论，取增量的方法不对。应该是长度与时间同时取增量，结果就是:

3式变为

4式变为

根本不能导出爱因斯坦的尺缩与钟慢公式。这也可能是洛仑玆始终不承认相对论的原因。