20210722狭义相对论的对与错

理论物理光速不变假设狭义相对论的对与错刘双林(弋阳县江西上饶，334400)摘要相对论是青少年最感神奇，也觉得最为难懂的科学理论。然而，由于相对论的时空观念与经典物理学以及人们生活中的直观感受有很大不同，老师和同学往往觉得理解上非常困难。对于同学提出的五花八门的问题，老师感到难以招架。为了能够对大学和中学的相对论教学有所帮助，本文在纯粹的三维几何逻辑中，假设坐标系中一切光速恒定为“1”（在物理意义就是共同约定光速为1标准速度单位），解出“洛伦茨变换式”，得到《狭义相对论》的几何原理，帮助老师和同学们真正理解《狭义相对论》的坐标变化、速度变换、质能方程，并清晰地看出狭义相对论的对与错，以促进相对论的研究和发展。关键词：相对论，光速不变，洛仑兹变换，质能方程PACS：03.30.+p几何应用题坐标系S：以“时钟O”为坐标系原点，以“时钟O'[2ct'0]”为正x轴上一点，“时钟P[c0]”为xOy平面正y方向上一点，建立坐标系S。如下图1：图1“时钟O”与“时钟O'”相遇发出“光子O”依次经“时钟P”、“时钟O”、“时钟O'”、“时钟O”反射到“时钟O'”；“光子O'”从“时钟P”运动到“时钟O'”；“光子P”从“时钟O”发出经“时钟P”反射到“时钟O”；“光子P'”从“时钟O'”发出经“时钟P”反射到“时钟O'”；“时钟O”始终静止在原点O(0,0,0)。如下表1：表1时钟(周期)读数光子S系（单位：mOS'系（单位：m'O'OO'POO'PP'坐标坐标时坐标时坐标00√OOc√√Pctct'P'2c√AaO2ct√Oa'A'2c√BbO2ct√Ob'B'2c√S(sOct-r√Oa'A'(ac√A(aOcτ√√P(x,y)ctct'P'(c√B(bOct+r√Ob'B'(bc>u≥0≥假设：“时钟O”、“时钟O'”、“时钟P”的周期始终都恒定分别为O、kmO、P；“时钟O”静止，“时钟O'”、“时钟P”始终保持匀速直线运动速度分别为u/c、v/c；“光子O”、“光子O'”、“光子P”、“光子P'”的速率始终都恒定且相同为1；真空中“光子O”、“光子O'”、“光子P”、“光子P'”为直线运动，直至发生碰撞。则有：u1==同理以“时钟O'”为坐标系原点O'，以“时钟O[2ct0]”为负x'轴上一点，“时钟P[c0]”为x'O'y'平面正y'方向上一点，建立坐标系S'。且坐标系S'中假设“时钟O'”、“时钟O”、“时钟P”的周期始终都恒定分别为m'、k'm'、m；“时钟O'”静止，“时钟O”、“时钟P”始终保持匀速直线运动速度分别为u'/c、v'/c；“光子O”、“光子O'”、“光子P”、“光子P'”的速率始终都恒定且相同为1；真空中“光子O”、“光子O'”、“光子P”、“光子P'”为直线运动，直至发生碰撞。则有：u'1==已知：c>u≥0≥y则可以解得：kt《狭义相对论》效应2.1速度变换式已知：vv则得：v2.2动钟变慢（质能方程）已知：τ-则得：m2.3洛仑兹变换假设：y则得：t《狭义相对论》基本标准3.1对钟坐标系，光信号发出真空中直线传播被反射真空中原路直线返回，起止时间的中间值为到达反射点的时间。如下图2：图2坐标系S中，静止在点O的“时钟O[c1]”发出一光（或者无线电播）信号直线传播到静止在点S的“时钟S[c2]”后直线反射回到“时钟O[c3]”，则设置：c2=(c3+c1)/2）。以此方法，将惯性系中所有的静止时钟进行同步设置。3.2基本物理标准=1\*GB3①时间：所有坐标系中，都设定中心原点处时钟的周期记数为时间。=2\*GB3②空间：所有坐标系中，都设定光运动的时间为光运动的轨迹线长度。=3\*GB3③速度：所有坐标系中，都设定物质的位移与时间的比值为物质的速度。=4\*GB3④质量：所有坐标系中，都设定一条光线(物质)的长度为质量。=5\*GB3⑤动量：所有坐标系中，都设定一条光线的首尾线段连线长度假设为动量。总结与启示从上面的的分析知道：=1\*GB3①“光速不变”是一个公约，是一个基本标准的统一规定，不是自然规律，是不能证明的、也不需要证明的。一切参考系中一切光的速率都约定为“1”，与光源的运动无关，与观测者的运动无关。=2\*GB3②“相对性原理”是几何定理，洛伦茨变换、速度变换和质能方程是可以纯粹数学几何证明的绝对正确的数学几何定理；所有数学几何定理在一切坐标系中都有相同的数学表达式。实践（物理实验）是检验真理的唯一标准，一切检验“光速不变”的物理实验其实都是：用“光速不变”标准来检验标尺是不是等效，时钟是不是同步；而不是用“标尺时钟”来测量“光速”。“双生子佯谬”的哥哥一去一返，因为位移为0，所以速度为0，没有时空的改变，哥哥和弟弟的时间是相同的，应为真谬。参考文献[1]赵峥.相对论百问[M].北京师范大学出版社[2]张元仲.爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步——同时性定义[J].物理与工程,2015,25(04):3-8.[3]杨习志,赵坚,孙彪.狭义相对论体系下惯性系与非惯性系的不对等性问题探讨[J].物理通报,2019,