速度的问题之一——运动的描述体系的一点补充
                                      ——相对论效应只是一种定义体系的观测效应

志勰

采用试验的方法确定了相对论效应只是一种理论效应,不具有现实的意义。


    在速度的问题之一——运动的描述体系中,我们探讨了相对论中从两种描述体系对物质运动的描述问题,虽然在描述的模式上已经说明了相对论两种参照系的描述模式,但是在观测参照系和运动参照系中并没有确定相对论和现实物质运动的对应模式。这里对这个问题进行说明。

    在物体运动过程中,通常存在两种物体的运动状态,一种是均匀恒速状态,这是经典的相对论描述状态。另一种是变速的恒速运动状态,比如在垂直于磁场方向中高速旋转的带电粒子状态。这两种处理方法是不同的。下面我们来看看这两种处理方法。

    第一种: 直线运动的恒速状态的相对论描述和物质运动测量的对应描述

   如图:

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   物体b以高速运动,由B位置向A位置运动,我们从静止的物体a上来观测物体b的运动。通常认为,我们观测到的b物体的参照系空间包括b物体的长度会发生相对论所预言的空间收缩,物体a上测量到的物体b的长度要变短。实际上这是不可能的。

   首先我们看物体b距B位置较近时,由于相对论中定义的相对的同时性,我们不能回避物体b的两端的光线到达a物体观测者时间的同时性的问题,我们可以承认我们观测到物体b的长度会发生收缩,但是物体b的长度的中间运动到物体a观测者时,由于物体b两端的光线到达观测者的时间是同时性的。关于在这种情况下的证明,您可参见时间与空间中的不同参照系间绝对同时性的建立。或者采用如下更为严格的测定方法,如图:

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    我们让高速运动的物体b通过一个长方体的隧道,在通过这个隧道的某一时刻,顶端向底端发射均匀的强闪光,在隧道的底端,我们采用一张大张的感光胶片,来对物体b遮挡住的光线进行曝光。这样被物体遮挡着的地方将不会被曝光。这样物体b在这个隧道中穿过时,感光胶片中没有感光的就是长度就是物体b的长度了。我们只要测定没有感光的长度,就知道物体b的长度了。

    这样,我们测定的高速物体长度与物体的运动的方向无关,在理论计算上和实际测定中,理论上我们都会得到物体a参照系中的一段长度和物体b参照系中的一段长度是相同的长度。因此,相对论的长度收缩仅是一种理论推理观测现象。(得到这样的结论的根据是同时性的绝对性)

    这样的结果对于相对论的理论来说,只能判定相对论是另一种科学定义体系。这样,需要注意的是,采用相对论的方法得到的数值不是实际的数值,我们必须根据相对论的两种参照系间的变换关系对物体空间的实际长度进行还原。常规中相对论对物体和空间的计算数值直接应用于物体运动的实际数值是错误的。即便得到接近正确的结论。我们应该寻找其它的原因。

    相对论所预言的超光速不存在是对于相对论的理论体系,那么在试验中或者天文观测中,我们所观测到的超光速现象只是在相对论理论的定义体系中不能成立。根据相对论,针对于我们本身的观测体系,超光速现象应该是存在的和很平常的事情。当然,这是相对论的结论。

    在这里,我不得不提出这样一个结论。在应用相对论的时候,观测参照系和运动参照系之间的时间和空间数值,在实际应用过程中,必须变换成观测参照系中的数值,这样在数与量上才能统一。否则静止参照系中的一米和运动参照系中的一米,在应用过程中不具有任何的意义。因为它们本身的属性是不同的,不能进行任何的比较。

     第二种,相对论的变速的恒速状态,比如在垂直于磁场方向中高速旋转的带电粒子状态,运动速度不变运动方向在不停的改变。

    如图:图中所花的大院同时一个环形加速器的简图,A、B为加速电场的极板,黑球表示被加速的带电粒子,红线表示加速电子的一个轨迹,在图中没有标注箭头解释说明的两个小黑球是正在作环形运动的带电粒子。图中约束带电粒子绕环形运动的磁场没有标注。

    我们可以看到,图中运动的带电粒子的运动方向随时在改变,在这样的意义上来说,带电粒子所进行的运动是变速运动。依据狭义相对论,那么运动的带电粒子沿运动方向的空间进行收缩,但这种收缩是随时在改变的。

    如果我们采用加速器的为带电粒子所设计的环形轨迹的周长作为电子运动的距离来计算电子的运动速度,那么这种计量方法不是相对论的计量方法。这样的计量方法只能是牛顿力学的计量方法。因为我们采用的是静止参照系的计量标准。

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  关于电子的变速运动,也不能采用广义相对论去解释,因为电子在做环形运动时离心力和磁场偏转的作用力大小相等,方向相反。因此带电粒子是在一种不受作用力的状态。因此不能采用广义相对论去解释。

    传统物理学中关于加速器将带电粒子加速到一定的能量的时候,将不能对带电粒子进一步的加速的事实归到相对论的的结论带电粒子的质量发生了改变的原故,这是没有根据的。这是因为一方面,没有引入相对论的时间和空间观念去解释,那么质量增加的解释也就很难成立了。

    (参见右图)带电粒子在环形运动的轨迹上,任意一点,都是相对论的一种参照系,也就包含着相对论的一种时间和空间,(由于运动的方向是不同的,同时性也是不同的)因此各个点之间的距离在相对论的计算中就要非常的复杂了。

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   关于电子的变速运动,也不能采用广义相对论去解释,因为电子在做环形运动时离心力和磁场偏转的作用力大小相等,方向相反。因此带电粒子是在一种不受作用力的状态。因此不能采用广义相对论去解释。

    传统物理学中关于加速器将带电粒子加速到一定的能量的时候,将不能对带电粒子进一步的加速的事实归到相对论的的结论时间发生膨胀和空间发生收缩的原因,这是没有根据的。

    对于加速器不能对带电粒子在加速过程中,加速到一定能量时不能对带电粒子进一步加速的现象,我们应该寻求其它模式进行解释。

    在逆子的个人主页中(http://nizi.longcity.net/),逆子先生提到一种方法,这种处理的方法是带电粒子随着运动速度增高,它在通过电场中时,电场给于它的加速的力要随着电子运动速度的增加而减小。这也是一种处理方法。当然,在考虑到空间的问题时,这不是最好的解决方法。

2000.12.26


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