狹義相對論探討（一）

摘 要：首次系統(tǒng)地對洛倫茲變換在狹義相對論的應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致的探討。首次證明了洛倫茲變換是不存在的，同時證明了洛倫茲變換的應(yīng)用，閔可夫斯基四維時空坐標(biāo)、四矢量、四位移、四速度、四動量、靜能、動能、質(zhì)能方程、相對論動量和能量關(guān)系式、時空間隔不變性、黑洞、宇宙大爆炸，都是不存在的。

關(guān)鍵詞：洛倫茲變換;四矢量;時空間隔不變性

一、緒論

洛倫茲變換的證明方法不計其數(shù)，很多世界級物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家都有自己的杰作，我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚在科學(xué)出版社《華羅庚文集·多復(fù)變函數(shù)論卷二》91頁第5講《球幾何的基本定理——兼論狹義相對論的基本定理》里有更加復(fù)雜的證明。不過，理論的正確與否，必須得經(jīng)得住實踐的檢驗才可以，下面我們就用反證法來檢驗洛倫茲變換的正確性。

二、洛倫茲變換適用于非光信號事件嗎

愛因斯坦認(rèn)為洛倫茲變換適用于所有的事件，光信號事件、牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動事件、歷史事件、因果事件、隨機(jī)事件。我們用牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動事件為示例，用反證法來證明正確與否。

我們知道，在動系中，原點是運動的，它的時空坐標(biāo)，在動系和靜系的時間，和質(zhì)點在動系和靜系中的時間是相同的。即質(zhì)點和原點在動系和靜系中都是同時的，設(shè)原點O′的坐標(biāo)為（0，τ），質(zhì)點在動系中的坐標(biāo)為（x′，t′），τ=t′。

v是動系和靜系的牽連速度，w是質(zhì)點在靜系中的速度。就是說，只有在動系的坐標(biāo)原點上，洛倫茲變換才適用于牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動軌跡。

三、洛倫茲變換適用于光信號事件嗎

洛倫茲變換如果適用于光信號的話，同理，事件在動系的時間t′和坐標(biāo)原點的時間τ是相等的。

即當(dāng)且僅當(dāng)牽連速度v=0時，洛倫茲變換才適用于這個由光信號光速不變原理推出的洛倫茲變換公式。就是說，這樣的動系，根本就不存在;洛倫茲變換，根本就不存在;愛因斯坦的時空觀，根本就不存在;時間是絕對的，空間是絕對的，時間和空間的關(guān)聯(lián)，不是光速，而是物質(zhì)實體質(zhì)點的運動速度w，x=wt，牛頓經(jīng)典力學(xué)是放之四海而皆準(zhǔn)的，狹義相對論是錯誤的。

四、四矢量及其應(yīng)用

前面我們說了，光錐、閔可夫斯基四維時空坐標(biāo)，既不能表示非光信號事件的洛倫茲變換，也不能表示光信號的洛倫茲變換?，F(xiàn)在我們假設(shè)它們可以表示，看看會有什么問題。

我們知道，光錐的空間坐標(biāo)是x，時間坐標(biāo)是ct，若描述物質(zhì)實體的時間，一秒鐘，時間間隔就到了月球，這樣的坐標(biāo)，首先在坐標(biāo)系中根本就無法標(biāo)示，因為空間間隔太短了;其次，這樣的坐標(biāo)系，人們根本就作不出來。若改變坐標(biāo)軸的單位來描述光事件，比如應(yīng)用幾何單位，即將一秒鐘光前進(jìn)的距離3·10^8米定義為1幾何單位，那物質(zhì)實體事件就像微觀粒子一樣，跑到了宏觀坐標(biāo)系的原點里面了，也無法標(biāo)示。兩種情況都沒有意義。閔可夫斯基四維時空坐標(biāo)的情況也一樣。

特別是，閔可夫斯基四維時空坐標(biāo)，由此推出的四矢量點積，時空間隔，四速度，四動量，靜能，質(zhì)能方程，相對論動量和能量的關(guān)系式，徹底顛覆了整個物理界的認(rèn)知?，F(xiàn)在，我們來看看是怎樣推導(dǎo)出來的。

（一）質(zhì)點P的四位移

質(zhì)點在靜系與動系中的原時：

用反證法來驗證它的正確性。

（1）假設(shè)，時空間隔的不變性，適用于，牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動軌跡，動系原點的原時：

即當(dāng)且僅當(dāng)牽連速度v=0時，時空間隔不變性才適用于光信號事件。就是說，這樣的動系，根本就不存在。時空間隔不變性，對于光信號事件、對于牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點事件，都不成立。而由此推出的史瓦西時空、黑洞、白洞、蟲洞理論和宇宙大爆炸理論都是不存在的。

（二）質(zhì)點P的四速度

（1）若質(zhì)點的四速度，適用于，牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動軌跡，對于動系原點：

將速度V定義為位移X對τ的導(dǎo)數(shù)，根本就沒有意義。四速度，對光信號事件沒有意義，對牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動軌跡也沒有意義，因為，這樣的體系和變換，根本就不存在。

（三）質(zhì)點P的四動量

前面，我們已經(jīng)證明，這些由四速度得出的結(jié)論，對于光信號是沒有意義的，對于牛頓力學(xué)物質(zhì)實體質(zhì)點的運動軌跡，只有當(dāng)質(zhì)點位于動系坐標(biāo)的原點上，即以質(zhì)點為動系時，才能成立。不過，我們看看，這時會有什么結(jié)論。

當(dāng)且僅當(dāng)v=0時，上述結(jié)論才能成立。就是說，這樣的動系根本就存在，洛倫茲變換是錯誤的，相對論的時空觀是錯誤的，靜能是不存在的，物質(zhì)運動時的質(zhì)量是不變的，質(zhì)能方程是錯誤的，相對論動量和能量的關(guān)系式是錯誤的。

五、三胞胎悖論

最后，讓我們在歡聲笑語中，結(jié)束這次大膽的探索吧。這是孿生子佯謬的升級版，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，分別登上相同的飛船，以相同的速度，作環(huán)球星際旅行。老大相當(dāng)于靜系，老二相當(dāng)于動系，老三在靜系和動系中的時空坐標(biāo)符合洛倫茲變換。老二和老三，在空中飛行十年后，返回地球，這時，一直在地球上的老大已經(jīng)過了二十年了。弟兄三個見面后，老大對老三說：你已經(jīng)40了;老二對老三說：你已經(jīng)30了。按照洛倫茲變換，上面兩個命題都是正確的，但是，按照邏輯推理則是錯誤的，因為，一個人不可能同時具有兩個不同的年齡。我們的問題是，第一，老三到底是多少歲？第二，這是個悖論，還是佯謬？

參考文獻(xiàn)：

[1][美]愛因斯坦著，楊潤殷譯.狹義與廣義相對論淺說（科學(xué)元典叢書/彩圖珍藏版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2019：1-32，109-115，209-228.

[2][美]愛因斯坦著，范岱年等譯.愛因斯坦文集（增補(bǔ)本）：第二卷[M].北京：商務(wù)印書館，2017：92-126.

[3]周培源.理論力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2019.

[4]華羅庚.華羅庚文集·多復(fù)變函數(shù)論卷二[M].北京：科學(xué)出版社，2018：91-113.

[5]梁燦彬，周彬.微分幾何入門與廣義相對論（上冊·第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2019.

[6]劉遼，趙崢.廣義相對論（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2018.

[7]俞允強(qiáng).廣義相對論引論（第二版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2019.

[8]劉海軍.光速不變原理與洛倫茲變換[J].科技風(fēng)，2020.