相对论效应

任何理论都不是终极理论。相对论也不例外，它肯定会被发展，就像牛顿力学一样。要发展或推倒相对论，必须找准相对论的软肋。否则，很难成功。看到网站上批评、质疑相对论的人很多，但似乎都没有击中相对论的要害。

例如，好多人质疑“光速不变原理”。当然，如果推倒“光速不变原理”，建立在它基础之上的相对论自然倒塌。可惜，“光速不变原理”很难推倒。原因如下：

1. 现在的所有实验都支持“光速不变原理”。其实，爱因斯坦当初提出“光速不变原理”，也不是凭空想象的，它是总结迈克耳孙—莫雷实验和麦克斯韦电磁理论的结果。
2. 理论上来说，如果光速没有极限，就会出现“因果倒置”。而“因果倒置”是决不可能发生的。因而，光速必有极限。

好多人似乎无法理解：无论是静止光源还是运动光源，光波的传播速度均为$c$。其实，光速是一个极限值。当一个运动光源以速度$v$迎面而来时，光的传播速度相当于一个极限值与一个常量$v$相加。根据数学中的极限运算法则，二者相加结果，其极限值不变。因而，无论光源如何运动，光波的传播速度均为$c$。

现在，有人想在实验室“突破光障”。我认为，即使这种实验成功了，也不能扳倒“光速不变原理”。因为，光波是一种自然的、稳定的、和谐的运动状态，即使偶尔存在“突破光障”的现象，也是人为的、暂时的、不稳定的。

又如，好多人重提“以太”，想为“以太”翻案。在相对论之前，人们认为真空中存在“以太”，它是光波的传播介质。爱因斯坦否定了“以太”，指出“以太”根本不存在，光波的传播就像电磁波一样，不需要介质。根据两个基本假设，不需要“以太”的概念，经过纯数学的演化，就能得到洛仑兹变换。

为什么现在有些人还念念不忘“以太”呢？因为他们无法理解：光波在没有介质的情况下如何传播。其实，只要想一想电磁波的传播原理，就可明白光波的传播过程，二者没有本质的区别。

电磁波的传播原理：电场的变化（原因）在临近区域内产生磁场（结果），该磁场（新原因）又在较远的区域内产生新的电场（新结果），$\cdots$，这种运动在真空中以此向前传播，形成电磁波。

光波也一样，它也是一种因果传播。光速是因果传播的速度。因果传播的速度有极限值，它就是光速$c$。

总结电磁波、光波、机械波的传播原理，可以得到“广义波动说”：任何运动都会受到其毗邻的阻碍，并以此将这种运动向周围传播，形成波动。其数理关系符合因果关系：$f(果)=f^{\prime }(因)$，其传播方式为毗邻阻碍。

再如，好多人反对“相对时空”，主张回到牛顿的“绝对时空”。“相对时空”是洛仑兹变换的结果。“时间膨胀、长度收缩”确实有点难以理解，但并没有冒犯人们的理性。对于一个物体来说，时空是描述运动的身外之物，观察者不同，得出的时空量值就会不同。

“光速不变”有人质疑，介质“以太”有人重提，“时空可变”有人反对—凡是相对论的产物，论坛上的英雄豪杰几乎都会反对。我有些纳闷：相对论的重要产物之一“质量可变”，论坛上怎么没有人怀疑呢？

质量表达的是物体所含物质的多少，是物体的固有属性。怎么会以观察者的不同而不同呢？质量可变明显违背常理，倒没有人怀疑？

有人可能讥讽我不懂相对论，提醒我：在相对论中，有两种质量。一种是静止质量$m_0$，它表达的是物体所含物质的多少，是固定不变的；另一种是运动质量$m$，它是相对论推证的结果，包含物体运动状态的信息。运动质量$m$随着参照系的改变而改变，随着观察者的不同而不同；静止质量$m0$永远不变。不要混淆两种质量的概念。

我倒要问，在相对论中，为什么要出现两种质量？这不符合爱因斯坦的哲学观：世界是简单而和谐的。只有一种质量（如$m_0$）出现时，相对论不是更简单吗？另外，运动质量$m$是一个不可观测量。按照爱因斯坦的观点，不可观测量出现在物理学中，是毫无意义的。

在相对论动力学基本方程$F=d(mv)/dt$中，力$F$、速度$v$、时间$t$，都是可观测量，唯独运动质量$m$ 不可观测。好在相对论为我们指出了运动质量$m$与静止质量$m_0$的数学关系：$m=m_0/（1－v2/c2）1/2$　。而静止质$量m_0$是可观测的。

当我们用可观测量$m_0$去替换运动质量$m$时，我们就会把运动质量$m$所包含的动能$Ek$ 释放出来，即运动的物体向外辐射能量，如同运动的电荷向外辐射电磁波一样。这样，我们就会说，运动的物体与运动的电荷没有本质的区别。它们都满足洛仑兹变换，都向外辐射能量。只不过运动的物体向外辐射的是引力波，运动的电荷向外辐射的是电磁波。不管是引力波还是电磁波，它们的传播速度均为光速$c$。

结合量子力学的知识，我们可以计算出运动物体向外辐射的引力波波长$\lambda$。当这种可观测量$\lambda$被证实时，我们就可以理直气壮地说，相对论效应实质上是辐射效应。

狭义相对论公开后，爱因斯坦用了近十年的时间，建立了广义相对论。后来，爱因斯坦沿着狭义、广义相对论的思路，试图建立统一场论。这用去了他后半生几乎所有时间。统一场论失败了，它从侧面告诉人们，狭义、广义相对论并非尽善尽美，人们不要再沿着这条道路前进了。看来，要完成物理学的终极目标—统一场论，必须另劈溪径。以后，我们向物理学的终极目标挺进时，除了坚信“世界是简单而和谐的”哲学思想外，还应该引入新的哲学观点，如因果关系等。在方法上，一定要从最根本的东西开始研究，重视洛仑兹变换。例如，应该把运动电荷与运动物体统一起来、把匀速直线运动与非匀速直线运动统一起来。当然，这些运动统一之后，就无须出现“广义相对论”的“等效性原理”，就会很自然地把时空概念推广至所有的参照系。