为什么说支持相对论的实验的可靠性都存疑?

如题所述

第1个回答  2020-11-02

目前被广泛认可为支持相对论的主要实验有:太阳日食时的星光偏转实验、GPS定位系统的时间变化、飞行实验、水星进动、引力红移、迈克尔逊—莫雷实验、电子加速实验、μ 粒子现象、π介子衰变发出γ光子、引力波、引力透镜等。本文拟对这些实验结果能否证明相对论的正确性进行简要的分析,详细分析可参见本人相关专题文章。

一、时空与运动速度无关的理论证。

在正式论述各项实验前,我们先采用反证法进行时空与运动速度无关的理论证明。

1、假设相对论时空观是对的,则地球时间流失速率(简称“时钟”但并不是任何精度的实体时钟的计时速率)是宇宙中最快的,尺规是宇宙中最长的。因为宇宙中任意天体相对地球的速度不为0!

2、同理,任意天体上的智慧生物均会认为自己所在星球上的时钟是宇宙中最快的,尺规是宇宙中最长的。因为任意天体相对其所在的星球的速度不为0!

3、由于宇宙中只能有一个或几个相同的时钟和一把或几把相等的尺规,除非各星球上的时钟和尺规相同。否则,上述1和2的推理都是错误的。

由此可见,时空是不可能与运动速度相关,甚至不会与运动加速度及万有引力和电磁力相关。但实体时钟和尺规可以与运动加速度和所处环境的万有引力和电磁力的合力大小相关。因为时空是描述实体的运动变化的物理指标,但并非由特定实体决定。而我们使用的是特定实体(时钟和尺规)来计时和计量,其结果只是真实时空的近似值,而并不是真实的时空本身。

否则,不同的人使用不同的实体作为计量时空的标准时,就会有不同的时空计量结果。而实际上的时空只能有一个结果!从这层意义上说:人类不可能用实验方法证明时空与运动速度、加速度及万有引力或电磁力相关。因为人类无论用哪种方法来证明,只能使用特定的计时和计量工具,而所计量的结果也只是该计量工具的结果,不是时空本身的真实结果。

计量工具本身会受到所处环境的万有引力和电磁力的影响而改变计量和计量工具本身的计时和计量精度且无法完全消除此影响!我们决不能把计时和计量工具本身的变化当成真实时空的变化!

二、各项实验证据力分析

一、星光偏转实验

本实验存在多解性。如:太阳外部存在较厚的、密度和温度均随距离减小的气态层。因此,当星光通过太阳气态层时,肯定会像地球上一样,出现光线折射而偏转方向,就如海市蜃楼景像。

实际上,在实验观测中可见光波段的星光偏转量只有相对论预测值的一半左右,而无线电波段的星光偏转量才勉强符合相对论的预测值。这充分表明:星光的偏转是太阳气态层的折射而非相对论空间弯曲效应。因为,若为相对论效应,应该可见光波段(高频)的偏转更大才对!

二、GPS时钟变化

据称:GPS卫星上的原子钟同时受狭义相对论因高速运动而导致的时间变慢(-7.2μs/日)和广义相对论因较地面时承受着较弱的重力场而导致时间变快效应(+45.9μs/日)影响。相对论的净效应是GPS上的时钟较地面的时钟运行的为快(+38.7μs/日)。

实际情况是:GPS每颗卫星的高度和相对地球的运动方向与速度均存在差异,因此,其所在空间位置上(地球、太阳和月球等天体共同产生)的万有引力强度和方向及随时间变化的规律与地球时钟存在明显差异。还有卫星所处的电磁环境与地面也存在一定差异。

这种差异才是原子钟行走速度产生差异的主因。并非所谓的时钟间存在相对运动时的狭义相对论效应或空间弯曲的广义相对论效应。如上所述,计时工具由于所处环境的不同致使计时精度发生变化并不代表不同环境条件下的时间本身在变化。因此,在地面校准的原子钟到了卫星上的计时精度自然需要重新核准。在没有进行核准前,其所计时间当然不是真实的时间。

三、飞行实验

1971年,为了验证相对论的时间变化,美国进行了原子钟环球飞行实验,用12台精度相同的铯原子钟分别放置在向东和向西飞行的飞机上和地面上各4台,其结果是:向东飞行的时钟计时结果比地面钟慢了59×10-9秒,向西飞行的时钟计时结果地面钟比快了273×10-9秒。但媒体上只报道了往东飞行的时钟变慢基本符合相对论预测值(为预测值的90%),而有意不让公众知道往西飞的时钟快的事实。实质上,本实验不仅未能证明相对论,反而是证伪了相对论。

四、水星进动

利用牛顿万有引力等经典力学计算的水星进动为实测值的92%,爱因斯坦对万有引力的传递速度由牛顿的无穷大修正为光速后,计算的水星进动结果与实测值基本相等。但这并非代表牛顿万有引力定律完全错误,而只是万有引力定律没有考虑到万有引力传递速度非无穷大,当研究对象为运动物体时,会产生一定的偏差。而爱因斯坦的计算结果也并不代表其相对论理论就是正确的。

因为水星绕太阳的运动速度相对光速来说小很多,就算因水星的运动导致万有引力传递速度与静止时存在一定差异,也不会对计算结果产生明显影响。因此,本项实验也不能直接证明光速是恒定的,更不能证明相对论理论本身是正确的。

五、引力红移

据360百科:Pound和Rebka在哈佛大学的杰弗逊物理实验室(Jefferson Physical Laboratory)的塔顶,距离地面74英尺的高度,放置了这样的一个伽马射线辐射源,并在地面设置了探测器。他们将辐射源上下轻轻地晃动,同时记录探测器测得的信号的强度。通过这种办法,他们可以确定为了补偿重力造成的频率改变所需要的相对速度差,确定了相对速度差就可以知道频率改变了多少。然后,他们将整个实验装置反过来,辐射源放置在地表,而探测器放在塔顶,并测量频率的改变。

结合上下两个方向的实验数据,他们可以消除由几个不同因素造成的实验误差。上下两个方向的实验测量结果之间的差别很小,如果把光波原来的频率分成均匀的1015份,频率的改变仅相当于占了其中的几份而已。但是这已经足够了,正是这个微小的差别体现了纯粹由引力造成的差别,这个实验在百分之十的精度内验证了爱因斯坦的理论预言。到1964年的时候,他们又改进了这个实验,使得理论和实验在百分之一的精度之内吻合。

以上黑体字部分表明:光由地面向上到达塔顶与光从塔顶到达地面得到的频率变化基本相等,即均为红移且红移量基本相等。说明此实验不但不能证明红移是由引力产生的,而且证明了大气层才是产生红移的根本因素。因为,如果是引力红移,则光由地面向上时为红移,而由塔顶向下时应该为蓝移而不可能是红移!就算引力真可以使光产生红移也并不能直接证明相对论就是正确的。因为引力使光产生红移只能说明电磁场与万有引力场会产生相互作用,并不能证明光有运动质量或时空弯曲。

六、迈克尔逊—莫雷实验

本实验是在地球表面大气层内完成的,整个实验过程中的光都是在大气层内运动的,因此,其运动速度为大气层内的速度。由于大气层相对实验装置是基本静止的,因此,光速在整个实验过程中相对实验装置也是基本恒定的了。检测不到干涉条纹移动是理所当然的事情。

另外,实验即使是使用运动光源的光并在真实中进行本项实验,也不会获得干涉条纹移动的结果!因为无论什么光源发出的光,经实验装置中的三棱镜分频后的透射光已经仅相对三棱镜速度恒定,与入射光的速度无关了。所以本人才设计出利用静止卫星并采用基线法进行光速测量的实验方案。

七、电子加速实验

在加速器中,电子速度越接近光速,加速度越困难,无论怎样增加“能量”从来也没有使电子达到或超过光速。但这并非意味着光速就是宇宙中所有物质运动的极限。其原因应为加速电子的电磁场的运动速度为光速,当电子接近其运动速度并同向运动时,电磁场与电子相对速度很小后就不能再给电子施加相应的力使电子继续加速了。

甚至当电子的运动速度超过光速时,原来的加速电磁场变为阻碍电子超光速运动的反力而使其减速了。为了进一步验证本实验,可考虑将已经加速到光速的99.99%以上的电子分成二路,并使其中一路拐弯后与另一路在无电磁场的环境中垂直相撞。个别相撞后的电子的速度完全可能超过光速。

八、μ介子现象

 一般认为,来自外大空的宇宙射线轰击地球大气会产生μ介子。1963年的一次实验发现:μ介子从高1910米的山顶以0.9952倍光速向下运动,到达海平面3米的地面时的数量远高于预测值(高山每小时约563个,海平面每小时约408个,而按其半衰其计算,地面的数量应该在35个左右)。似乎证明了高速运动的μ介子寿命会延长。也被认定为支持相对论的证据之一。

但事情可能并没有这么简单和直接:我们不能排除μ介子在大气层内高速运动过程中,与大气层内的各类原子会发生相互作用而产生新的μ介子,同时也不能排除其他宇宙射线与3~1910米高度间的大气相互作用而产生新的μ介子。因为无法证明实验中山顶的μ介子和海平面3米处的μ介子是相同的。也就是说:既然宇宙射线可以在高空与大气作用产生μ介子,也可以在中低空与大气作用产生新的μ介子。

九、π介子衰变发出γ光子

在高能加速器中产生的π介子,其相对于实验室的速度十分接近光速,它在飞行中衰变发出γ光子,这些γ光子的速度仍然是光速C。但本实验只是证明了光在大气层内的速度恒定,而不能证明光相对于所有观测者都一样。当测量装置相对大气层运动时,则测量到的大气层内的光速将遵循经典物理学的速度叠加原理。因此,本实验也不能证明光速恒定,更不能证明相对论是正确的!

十、引力波

引力的变化是由质量的运动状态和空间位置变化导致的。因此,当带质量的客观实体的空间位置发生有规律的变化时,引力也会发生类似的变化。当运动方式为谐振类运动时,就会产生波动式变化的引力场,这并不是什么稀奇之事。实际上,每个高速围绕原子核运动的电子无时无刻不在发出波动式的引力场,只是其强度过于弱小而无法探测到而已。

这并不能证明相对论的引力可导致空间弯曲是正确的。就是观测引力波的实验装置中反光镜间距离的变化也只是因为受到变化引力的作用使反光镜间的地面中的原子间距发生变化而已,并非空间弯曲的结果!就像在两个反光镜间的地面施加一个变化的力,就会形成地面压缩一样。

十一、引力透镜

从以上公开的所谓引力透镜的照片可知:被视为由引力透镜产生的弧形光条带并不是完整的圆形,而是断续的、长度不一的弧形。这说明其并非引力透镜作用产生,而是宇宙空间存在的大量气态物质折射的结果,就如地球上的海市蜃楼一样。由于气态物质分布不均匀,因此就出现了非完整圆形的光带,而不是完整的圆形光圈。

十二、黑洞

如果宇宙中真的存在黑洞,则各星系中心应该都有一个巨大的黑洞,且黑洞的大小会随时间而增大。但目前所获得的天文资料显示:百亿光年外的星系与我们的银河系及其附近的星系的形态几乎相同。一般星系均有两条基本对称的旋臂,星系均成碟关。

星系中心也未发现球形或椭球形的黑洞视界光环。这些均与黑洞说的景像不一致。而且更大的可能性是:星系中心不仅不存在黑洞,还有可能是一个粒子生成、加速和喷射器。星系中心不断地向两个基本固定的方向喷射大量物质并形成了两条对称的旋臂及其他天体。这才是星系的形态为何如此相似的内在原因。

综上所述,目前所能拿得出手的所谓可证明相对论正确的实验观测结果均不能直接证明相对论为真实、可靠并符合客观实际的理论。

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