狭义相对论的本质及对科学哲学和社会的影响-百年论战

百年论战牛顿时空观与相对论时空观李子丰等燕山大学石油工程研究所2006年牛顿(IsaccNewton,1642—1727)，英国数学家、天文学家和物理学家。1642年12月25日生于林肯郡。幼年时就非常喜欢手工制作，做了不少机械玩具。1665年获得剑桥大学数学学士学位，1668年获硕士学位。1669年，牛顿继承巴罗博士的教学教授职位。1703年起任英国皇家学会会长。牛顿一生未婚，1727年3月20日因肾结石症在伦敦逝世。牛顿在伽利略等人研究的基础上，总结出了物理运动的三个基本定律；他是万有引力定律的发现者；创立了经典力学理论体系；他在数学、光学、热学、天文学等方面都做出了卓越的贡献。爱因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后被迫移居美国，1940年入美国籍。十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦重新考查了物理学的基本概念，于1905年提出了狭义相对论，后来建立了广义相对论。自从爱因斯坦提出狭义相对论以来，就发生了牛顿时空观和爱因斯坦的狭义相对论时空观的论战。在二十世纪初，牛顿时空观占有统治地位；二十世纪中期和后期，爱因斯坦时空观占有统治地位；二十一世纪初，爱因斯坦时空观仍占有统治地位，但有衰落趋势。关于时空观，英国著名诗人波普的一段诗给出了非常形象生动的描述：“……自然界的规律隐藏在黑暗中。上帝说：让牛顿去吧；于是，一切都变成了光明。但不久，魔鬼说，让爱因斯坦去吧；于是，一切又变成了黑暗。……”为什么论战百年仍无结论？请看作者的系列文章：1、狭义相对论的本质及对科学哲学和社会的影响…………………………12、狭义相对论源于对光速不变原理的错误解释……………………………63、唯物主义时空质能观………………………………………………………114、质量与能量的本来关系……………………………………………………145、反相对论类似反鬼神论……………………………………………………176、维相派的维相法宝…………………………………………………………187、运动物体观测论取代狭义相对论…………………………………………21狭义相对论的本质及对科学哲学和社会的影响*李子丰李天降王长进王兆运田新民（燕山大学，河北秦皇岛066004）摘要：本文介绍狭义相对论在现今科学和哲学与社会中的地位、狭义相对论成名的原因、学术界对狭义相对论的三种评价、世人对狭义相对论的四种态度、著名科学家对狭义相对论的看法、研究狭义相对论问题的期刊和学术会议及网站。在分析和研究的基础之上，概括了关于狭义相对论的争论焦点，分析了狭义相对论的逻辑错误，调查了狭义相对论验证与应用的真实性，得出了狭义相对论的本质是从唯心的角度出发的一个错误的逻辑推理的论断。分析了狭义相对论对科学、哲学和社会的危害。提倡发扬实事求是的唯物主义作风、百花齐放百家争鸣的出版方针，把科学研究从狭义相对论的禁锢中解放出来。抛弃唯心主义的狭义相对论的时空质能观，恢复和发展唯物主义的时空质能观。关键词：狭义相对论；本质；哲学；科学；社会；影响；时空观；质能观作为当代两大物理理论基础之一的狭义相对论已经产生了整整一个世纪。狭义相对论及其作者爱因斯坦已经被世人共知。在高等学校中，狭义相对论是一门必修的课程。然而，狭义相对论建立过程的合理性及其推论的正确性一直被怀疑[1-54]。对于狭义相对论，历来存在着两种截然相反的看法：一种是“天才”理论，认为其好得很；另一种则是“灾难”性的，认为它糟得很。为此，研究狭义相对论的本质及其对科学、哲学和社会的影响，对于科学、技术、哲学的发展具有史无前例的重要意义。1狭义相对论在现今科学哲学和社会中的地位狭义相对论自1905年发表以来，一直占据很高的地位。在今天，狭义相对论在科学、哲学和社会中占据了绝对的统治地位。狭义相对论被称为当代物理理论基础之一。任何设想和科研成果，只要与狭义相对论不符，就被判为错误。在高等学校中，大学生必须学狭义相对论。在大学和中学校园，到处都有因狭义相对论而成名的爱因斯坦的塑像、画像和照片。号召人们向爱因斯坦学习。因狭义相对论发表100周年，联合国将2005年定为国际物理年并举世庆祝。2狭义相对论成名的原因对于公众而言，一是狭义相对论成了大学物理的必修内容，二是长期大量接受了狭义相对论专家的种种说法，三是对狭义相对论及有关问题缺乏足够的了解和思考，所以多数人认为狭义相对论是正确的，但不知原因。（美）时代周刊和（英）BBC广播公司等掀起了“天才论”小旋涡：捧狭义相对论上20世纪十大科学成就金镑，尊爱因斯坦为千年第二位伟大思想家，夸爱因斯坦大脑之奇特等。国内传媒也不甘落后紧相配合，“时间旅行”、“大爆炸宇宙”霎时被炒得格外火爆。有些人不遗余力压制、打击不同的学术观点，封杀一切批评狭义相对论的学术成果，竟至公然诬称批评狭义相对论是“宣传伪科学”。在媒体极力吹捧和对批评意见的压制下，狭义相对论几乎成了科学界的宗教，爱因斯坦被捧为教主。3学术界对狭义相对论的三种评价（1）狭义相对论是正确的，是20世纪两大物理基本理论发现之一。（2）狭义相对论是正确与谬误的结合体。（3）狭义相对论是荒谬的。4人们对狭义相对论的四种态度世人对狭义相对论的态度有四种：维护、修正、反对和旁观。（1）维护者。维护者称狭义相对论正确无误，反对狭义相对论就是反科学。维护者多数是以传授和研究相对论为职业的。他们中除少部分人根本不理解狭义相对论会有错误外，多数人知道狭义相对论不对，但是出于政治、经济和个人名誉的考虑，不承认狭义相对论是错误的。（2）修正者。修正者认为狭义相对论基本正确，但有问题。由于狭义相对论根基有错，用在哪里，哪里就有错，哪里就要修正；所以，可以无限地制造“佯谬”，并无限地修下去，可以发表大量文章；但昀终无一有用，徒劳无功。（3）反对者。反对者认为狭义相对论本质荒谬，应该废除。反对者从狭义相对论中得不到多少益处，可能仅一篇文章而已。_________________________________________________*本文发表于《科学研究月刊》(繁体中文版)，2005，(13)：80-83；《中国当代思想宝库》,中国工人出版社,2006.1（4）旁观者。旁观者认为狭义相对论对错与否，与自己无关。其实，虽然自己不是从事与狭义相对论有关的工作的，但社会的影响昀终还会牵涉到自己，只不过是程度不同而已。5国内外著名科学家对狭义相对论的看法有一定数量的科学家认为狭义相对论是正确的；绝大多数的科学家听说狭义相对论是正确的；还有为数不少的科学家认为狭义相对论是错误的。媒体从赞赏狭义相对论的角度已经做了充分的宣传，下面就相反的主张做一简要介绍：（1）诺贝尔奖委员会拒绝为爱因斯坦的相对论授奖。（2）爱因斯坦同时代的著名科学家洛仑兹、彭加勒和卢瑟福等全都不赞成相对论。（3）大多数物理实验学家如拉海利、艾弗斯、沙迪、格兰纽父子、马林诺夫和帕帕斯等都不认同相对论。（4）著名迈克尔逊莫雷实验的主创人迈克尔逊因自己的实验“引出相对论这一怪物”而饮恨终生。（5）英国国家实验室时间频率部主任艾森博士：“物理学家对相对论的态度普遍是并不理解它，但它既获公认想必不会错。必须承认，我过去也这样。”（6）原相对论赞扬者丁格发现相对论大谬不然后，毅然反戈一击，疾呼“科学处在十字路口”。（7）国际著名科学家、诺贝尔物理学奖获得者阿耳文痛斥相对论“不过一小摆设”，“抹煞了科学与伪科学之间的界线”。（8）得克萨斯大学终身荣誉物理学教授伯纳斯称相对论是“一场灾难”，“是改变盲目迷信相对论的时候了！”。（9）著名理论物理学家卢鹤绂院士耄耋之年冲破重重阻力，向世界推出“向爱因斯坦挑战”的檄文后留有遗言：“一般编辑部不敢登这篇文章，他们迷信爱因斯坦，怕人家说他们不懂物理学。”（10）中国科学院力学研究所郑铨研究员从1961年就反对狭义相对论，自费出版多部反相对论专著。（11）原国务委员、国家科委主任、全国政协副主席、中国工程院院长宋健大胆质疑爱因斯坦，呼唤青年科学家敢于创新：“整整100年前，爱因斯坦在他发表的那篇震惊世界科学界的关于狭义相对论的论文中，曾经提出过一句名言：不可能存在任何大于光速的运动。当今的科学界将此称为光障。然而，这个外推至今并没有任何直接试验的证明。近年来航天技术的发展，已经促使科学家们细察和反思：为什么飞船不能超过光速呢？”[52]（12）英国赫尔大学梅利·达宁-戴维斯教授指出当今物理学权威们固守于相对论的一般性理论，对于向狭义相对论提出的论据充分的科学异议，不是依科学的论据予以封杀，而是通过将爱因斯坦教条地崇拜成越来越宗教化的偶像的方式予以封杀[54]。6研究相对论问题的会议、学术刊物和网站国际学术组织自然哲学联盟每年都在北美召开“向当代物理学和宇宙学挑战”的学术报告会或研讨会。俄罗斯科学院等主办的批评相对论的国际学术会已连续举行了6届以上，一届比一届规模更大、更隆重……。正如美国著名《能源》和《伽利略电动力学》杂志已故主编贝克曼教授所总结的：“从加拿大到南非，从欧洲到澳大利亚，从圣彼得堡到北京……相对论在‘空前成功’了近90年后仍遭到如此广泛的抵制”，声势之大、历时之久为历史上罕见。2000年7月29-30日，在北京召开了爱因斯坦相对论问题学术会。2003年，在中国召开了三个旨在否定或超越爱因斯坦相对论的学术会议，它们分别是：8月15-17日在北京召开的“北京相对论研究联谊会首届年会”；8月23-24日在北京召开的“第二届全国爱因斯坦相对论问题学术会议”；10月11-13日在西安召开的“相对论及现代物理创新国际学术会议”。2004年以后，国内召开了数次质疑相对论的学术会议。超越或反对相对论的学术刊物有：大量发表超越或反对相对论论文的《GalileanElectrodynamics》、《Apeiron》、《PhysicsEssays》和《发明与革（创）新》等。超越或反对相对论的网站有几十个，其中有以北京相对论研究联谊会为代表的中文网站二十多个。近期，国内出版了数十部否定相对论的专著。7关于狭义相对论的争论焦点狭义相对论是完全正确的，局部正确和局部错误的，还是完全错误的？“精通”相对论的专家认为狭义相对论是伟大科学理论、现代物理学基础，得到了实验支持，不存在严重错误。批评狭义相对论等同“宣传伪科学”。部分学者认为狭义相对论中有正确认识，但也存在严重错误，例如偏离事实、逻辑矛盾、数学困难、曲解实验、误导实践等错误，因此应该积极地超越相对论。还有部分学者认为狭义相对论是一个建立在错误的数学基础和虚妄的理论前提上的理论体系，2说它已获“实验验证”实在是无稽之谈。8狭义相对论的理论基础狭义相对论的错误来源于对光速不变原理[55]的错误理解[56]。光速不变原理为：在彼此相对作刀速直线运动的任一惯性参照系中，所测得的真空中的光速都是相等的。光速不变原理可以分下述两种情况理解：（1）在任一惯性参照系中，所测得的固定在该参照系中的光源发出的真空中的光相对于该参照系的速度都是相等的。（2）在彼此相对作刀速直线运动的任一惯性参照系中，所测得的同一光源发出的真空中的光速都是相等的。洛仑兹坐标变换错误地将光速不变原理理解为对于某一特定光束，在彼此相对作刀速直线运动的任一惯性参照系中，其相对于该惯性参照系坐标的速度是相等的。忽略了不同坐标系之间的相对运动。从而导致一系列谬误。在狭义相对论中光速只是作为传递信号的速度出现的，没有用到光的任何特殊性质。如果将传递信号的速度由光速改为声速，将基本假设中的光速不变原理改为声速不变原理：在彼此相对作刀速直线运动的任一惯性参照系中，所测得的某一特定状态的物质中的声速都是相等的。将公式推导过程中的光信号改为声信号，光速改为声速，那么就会得出任何物体的速度不能大于声速的结论，这种荒谬是十分明显的。子弹的运动速度超过声速、飞机的速度可以超过声速。正常情况下，人可以用眼睛通过光线来研究和了解世界，