简谈“相对性原理”-挑战相对论-西陆网 - 西陆论坛
club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-102303.html?... - 轉為繁體網頁
2008年1月7日 - 21 篇文章 - 5 位作者
第二级微量指的是,当我们把牛顿力学外的特有现象(如物体不能被加速到无限大等)
上一主题: 下一主题:被屏蔽的电容器充电后,天平读数...
简谈“相对性原理”
相对性原理最广义的表述是对于绝对参考系的摒弃。绝对参考系是指其运动状态在自然规律的表达上要特别优越,其特点是用其坐标系表述的自然规律具有最简单的形式。它与牛顿的绝对时空是完全不同的概念。 从适用范围上讲,相对性原理又可分解为力学、电磁学、光学相对性原理等。它们之间有一定的独立性,又相互渗透。比如没有力学规律根本就做不成电磁学实验。独立性表现在:纵是以后实验证明了单向光速可变,则只是缩小相对性原理的有效范围,因为了我们不能就此指证电磁学、光学相对性原理不正确。 从研究的对象上讲,相对性原理研究的是一个参考系中做的实验转到另一平动系中重做实验,其结果的一致性。比如,一个参考系中的宇称不守恒,但另一平动系中也是宇称不守恒,则我们就说宇称不守恒满足相对性原理。又如,假设存在光以太,且光以太随地球运动,因此地面观察者有权宣布它在以太中静止,同时绝对参考系有权宣布它在以太中静止,我们就说:对于地面和绝对参考系而言,描述光学现象的相对性原理是正确的。 从实验的精确度讲,相对性原理可分为实验的一级微量,二级微量,更高级微量的正确性。 我们高度肯定实验的一级微量证明了相对性原理的正确性,因此牛顿力学第一级微量就有了保证。第二级微量指的是,当我们把牛顿力学外的特有现象(如物体不能被加速到无限大等)引入理论中时,我们是否借助这此特有现象来确定物体的绝对运动? |
上一主题: 下一主题:被屏蔽的电容器充电后,天平读数...
我认为现在最糟糕的问题是:一般认为‘相对性原理就是坐标变换不变’,即把相对性原理和坐标变换等同起来了,混淆了。 我认真查阅了对‘相对性原理’的多种描述,都没有‘坐标变换’的意思,都是把不同观测者分别观测的同一事件或规律,相互对应比较的意思。 据此我把相对性原理分解为两部分: 1、事件的相对性原理:任意两个不同的观测者分别观测的同一事件完全相同,与观测者的位置和运动无关。因为任何事件都只能发生在唯一一定的‘位置时刻’上,所以相对性原理的意思是:观测者分别在北京、上海、美国、飞机、火车观测的同一事件完全相同,即观测者分别在不同位置或运动状态下,分别观测到的同一事件完全相同。 2、客观规律的相对性原理:任意两个不同观测者分别观测的‘同一客观规律’完全相同,与观测者的位置和运动无关。因为同一客观规律可能表现在不同的‘位置时刻’上,所以相对性原理有两层意思:a、观测者分别在不同位置或运动状态下观测的同一客观规律完全相同;b、任意一条客观规律在任意一个参考系都成立,即任意一条客观规律如果在北京成立,则在上海成立,在美国也成立;如果在静止参考系成立,则在任意运动状态下的参考系都成立。 我的这个‘相对性原理’与有人说的广义相对性原理,‘物理规律在任意参考系的数学表达式相同’的意思一致。 |
http://xiaozu.renren.com/xiaozu/129424/335728807
相對論之質能方程的忽悠
在狹義和廣義相對論中,質能方程佔有突出位置,享受著最多的讚美。從質能方程的產生過程上看,是先有質能互變的創意再想方設法的拼湊編造,愛因斯坦從1905年到1946年作了數次想當然的且粗淺的推論;最終還是相對論建設者作了比較規范的制作,但也不能說是沒有邏輯問題的正確結論,況且數學推導正確並不能讓物理實際無條件服從。質能方程是一個由已有的動能、動量公式加上相對論質量編造而成,沒有任何觀察和實驗的事實根據,實質就是一個忽悠。質能方程制造一些新概念,如靜止質量、運動質量、靜止能量、運動能量等根本不合事實和事理,說它是原子能的理論基礎更是糟蹋科學的無稽之談。為此,本文對原子的認識和核能的發現作些介紹,或算作必要的贅述。
一、質能方程是相對論的峰顛
(一)相對論者及質能方程享受的頂級頌揚
狹義和廣義相對論的創立者愛因斯坦,被許多人盡情讚頌,偉人、天才、巨擘、巨匠、泰鬥等尊稱登峰造極,其他如著名、偉大、正確、貢獻、真理等稱頌詞也至善至美。具體地代表性評語如:物理學家中,愛因斯坦將位于最前列;他現在是、將來也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一;他也許比牛頓更偉大,因為他對于科學的貢獻,更加深入地進入了人類思想基本要領的結構中。另有:質能關係式是相對論所揭示的最驚人的結論之一,可以看成愛因斯坦對人類文明的最偉大貢獻。
好奇心是人的天性。正是人們的好奇心,任何標新立異的理論、說法都會引人關注,特別是出現非常見的生澀冷僻數學概念和公式,如協變、度規、李奇張量、黎曼幾何等更彰顯奇特。相對論的論斷有空間收縮、時間變慢、質量變大、質能互變,空間彎曲等,給人們平添了許多難以理解不可思議的神秘感,再面對高深莫測的理論和偉大至最的科學天才,許多人不由自主地匍匐在地納頭便拜。物體的運動速度接近光速,時間會變慢甚至停止,似乎能給人以長生不老的希望而心向往之,未來的宇宙飛船太空航行又給時間變慢提供了可能,因而對于相對論和愛因斯坦,叫你怎能不愛他。
在大多數人對相對論山呼萬歲的同時,也有少數人說它是欺世盜名禍害科學的最大謬論。因而人們面對相對論,有維護和反對兩種迥然不同的態度;對應的言行可簡稱為維相和反相,其中維護者又分完全擁護和基本擁護但要改良修正。少數維相者本身在吃相對論飯,大多維相者連相對論湯都喝不著卻不懂裝懂作附庸風雅。可能是相對論創立者享受的殊榮讓人艷羨,也可能是人類頂級天才的學問的魔力,致使不知其然更不知其所以然的還算不上維相的崇拜者涌現多多。
許多人無限崇拜愛因斯坦及相對論,繼而愛屋及烏,任何事物,一經打上相對論的標簽,都跟隨享受崇拜香火,有關著述也被認為非同凡響。因此做以相對論為基礎或框架的理論創作,最易被認可批準從而早出快出成果,這就誘使許多人進入這個領域,開發相對論在方方面面的理論指導和實際應用。有識者實話實說,發展相對論的應用是浪費才力物力建造空中樓閣,更嚴重的是使謬種流傳源源不絕。
人們對相對論的時間變慢、空間收縮、質量無窮大、等效原理、空間彎曲、引力場方程等新鮮奇特的論斷嘖嘖稱奇讚嘆不已,但高度讚美和頌揚還是集中在質能方程上。質能方程也稱為質能等效原理或質能相當性定律。吹捧者說它是上世紀30年代開始蓬勃發展起來的核物理學的理論基礎;說它為核能的釋放和利用開辟了道路;說它使人類進入從用火以來一個新的能源時代;……
(二)相對論的指導思想
人們做事開初的設想或計劃,可謂指導思想。創建相對論,也會有一個指導思想。愛因斯坦創立相對論與他接受馬赫的相對觀點密切相關,然而馬赫對牛頓的批判有正確也有錯誤。相對論名稱就是相對事物的集中體現。在相對論中,先制造一個無理無實的同時的相對性。以這個相對性為開端,建立起包括多種事物相對的理論。這種相對與馬赫的相對思想大相徑庭,難怪馬赫在他的的思想被相對論者尊稱為馬赫原理也不承認相對論。
相對論的指導思想是:除光速外一切事物都是相對的。于是,有的事物找不出相對的現象,便想方設法地制造相對,頗有有條件要相對,沒有條件創造條件也要相對的頑強精神。在相對論中,什麼奇跡都能發生,如物體的運動速度極大甚至達到光速時,空間會縮短甚至零長度,時間會變慢甚至停止,質量會變大甚至無窮大。這些勝似神話的謬論屹立不倒皆因相對論打著科學的旗號,使其編造的現代神話顯得比古代流承下來的傳統神話實際,因為科技總在發展,即便現在無法體驗,也說不定科技進步將來能夠實現。
相對論在靜止與運動的事物現象中作文章,在有聯係的事物間的相互轉化上作文章。相對事物就是變化的事物。在相對論中,用幾個說不上數學意義也說不上物理規律的公式一變換,就使宇宙中客觀的空間相對了,非客觀存在的時間相對了,物體的質量相對了,還有什麼是相對的呢?人們通常認為質量守恒定律和能量守恒定律是兩個不相關的定律,表示物質和能量各自不同的規律。由于相對論對事物的認識和描述在相對上,兩個獨立的定律不能令相對論建立者滿意,打破兩個定律,讓它們相對變化或另起爐灶制造一個新定律,不就是新的發現嗎?
宇宙的基本元素是物質與空間,再有是物質產生的能量。由于宇宙的認識和描述產生于人類的觀察、實驗和思維,因而又產生了主觀事物──時間,因而擴大的宇宙基本元素,是物質、空間、能量和時間。若再尋找或變換為相對的事物,能量就在劫難逃。物質需要有多少的量度,也就有一質量的概念,並以質量代表物質。質量與能量與別的事物不同之處,在于物質發出能量,能量不能發出物質。但那是相對論以前的傳統認識,何不來個質量與能量的互變,讓質量變能量,能量變物質呢。于是,質能方程便被炮制出來。
(二)愛因斯坦編造質能方程的過程
1905年,愛因斯坦在《論動體的電動力學》論文中,用相對論的基本假設和洛侖茲變換,推導出電子的相對論動能公式:
W= mc^2[1/( 1-v^2/c^2)^(1/2)-1]。
式中,w為電子的動能;m為電子的靜止質量;c為光速。
同年,愛因斯坦在《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》論文中,認為用麥克斯韋電磁能方程(光波)加上相對性原理推出一個他認為非常有趣結論。設一組平面光波對一坐標係具有能量,再引進一個對坐標係作勻速平行移動的新坐標係(即洛侖茲變換)得物體在動參考係的動能k0與靜參考係動能k1之差:
K0-k1=L[1/(1-v^2/c^2)^(1/2)-1]。
式中c為光速,L為輻射能。
將上式中的根式作泰勒級數展開,推出略去第四級以後小量可得輻射能的簡化公式:
K0-k1=Lv^2/2c^2)。
愛因斯坦說:“從這個方程可以直接得知:如果有一物體以輻射形式放出能量,那麼它的質量就要減少。于是我們被引到這樣一個更加普遍的結論上來:物體的質量是它所含能量的量度,如果能量改變了,那麼質量也就相應地改變。”他估計:“用那些所含能量是高度可變的物體(比如用鐳鹽)來驗證這個理論,不是不可能成功的。”又說:“如果這一理論同事實符合,那麼在發射體和吸收體之間,輻射在傳遞著慣性。”
從原文中公式推導方式和過程來看,完全是刻意拼湊生編硬造。特別有問題的是開初制造相對論動能公式,後來發展為質能方程。這樣的公式就能使物質輻射能量造成質量減少,簡直是開科學的玩笑。需要指出:科學研究以觀察和實驗為基本手段,要先取許多種物質,分別測出不同情況下的質量和放出能量,最後總結出質量和能量變化規律的關係式。愛因斯坦用思想試驗假設情景和事物,然後將假想的事物當真事作出公式,最後說物理實際的變化遵從他的公式,這不令人貽笑大方或屬運氣造化。
愛因斯坦的論文中,反復地試圖把能量與慣性聯係起來。如1905年的《物體的慣性同它所含的能量有關嗎?》,1906年的《重心運動的守恒原理及能量的慣性》,1907年的《論相對性原理所要求的能量的慣性》。伽利略和牛頓的慣性理論有不完善處,但也是明確的,沒有慣性與能量的任何瓜葛。愛因斯坦說物體慣性依賴于它所含的能量,顯然依據他所推崇並稱之為馬赫原理中的這樣表述:物體的運動是相對運動,速度、加速度也是相對的;物體所表現的慣性是宇宙中其他物質作用的結果。
慣性是物體的固有屬性,即物體自有的不可改變的特性;能量是物質中產生的作用源泉。一般地,慣性聯係物體,能量聯係物質;慣性在物體的運動形式上,能量在物質的作用本質上,二者沒有交換和作用的聯係。愛因斯坦將能量在物質中傳遞,說成“發射體和吸收體之間,輻射在傳遞著慣性”,這根本不通,不知道這位偉人把慣性當做什麼。或許,當時說的慣性是指慣性質量。
直到1946年,愛因斯坦還在用新的方法推導質能方程。他在《質能相當性的初淺推導》一文中,繼續引入狹義相對論假設,再加上動量守恒定律、輻射壓的表示式、光行差表達式繼續編造自己定義的“質能相當性定律”。 這時的質能方程推論依舊憑一個虛無縹緲的思想實驗。在虛擬的世界中有兩個作勻速運動的平臺(好坐人觀察),它們之間的空間中有一個自由漂浮的物體,空間中有兩個輻射束向物體運動並發出輻射能;然後說輻射能攜帶了動量,再將此動量乘光行差角正弦值變為與物體運動方向相同的分動量,又寫出物體吸收輻射能前後變化質量的動量,輕松編造出ΔE=Mc^2。他最後總結:“質量改變直接與能量吸收成正比例。如果選擇適當的M和E的單位,我們可省略Δ,得到質能相當公式的熟悉形式:E=Mc^2。”這個公式即常用的質能方程,但推論過程不被看好也不被展示。
二、質能方程的現行推導及意義
(一)質能方程的規范推導
愛因斯坦從微觀電子擴展到宏觀物質;從電子相對論動能到物質動靜質量的能量差,再到加入輻射能和運動能量與靜止能量的差,可謂煞費苦心!今天人們看來,愛因斯坦在多篇論文中推導的質能方程都難以自圓其說。特別是《質能相當性的初淺推導》本末倒置,將本來目的表示物質中有能量或輻射出能量變為物質吸收能量。于是有相對論建設者作的理論規范化的推導。下面是代替原制造者所作堪稱標準的質能方程推導:
(1)根據能量變化對物體做功列式。設外力F作用在靜止質量為m0的質點上產生位移dS,物體能量增加dE=FdS。
(2)把力做功和物體速度v變化聯係起來。用力對物體的衝量等于物體動量的增量:Fdt=dP。
(3)取dE=FdS和Fdt=dP兩式變換。由于v=dS/dt,故dE=vdP,再變為dE=vd(mv)。
(4)展開微分d(mv),得dE=v^2dm+mvdv。
(5)將相對論質量公式m=m0/(1-v^2/c^2)^(1/2)平方,得m^2(c^2-v^2)=m0^2c^2,再微分dm/dv,得(c^2-v^2)dm=mvdv。
(6)聯立(4)(5)兩式,得dE=c^2dm。
(7)對(6)式積分,取積分區間質量從靜止質量m0到運動質量m,得E=mc^2-m0c^2。
(8)對(7)式取變化量,得質能方程ΔE=Δmc^2。
由于愛因斯坦把m0c^2叫做物體的靜止能量,把mc^2叫做運動能量,分別用E0和E表示,則E0=m0c^2,E=mc^2。
今人的質能方程推導,利用牛頓力學的動能與功、動量定理代換,又加入相對論質量、又作平方、又作微分、又作積分,這樣不擇手段地使用數學變換,數學邏輯說得通嗎?就算說得通就符合甚至決定實際問題嗎?
(二)對質能方程的分析評價
質能方程是什麼?只是一個正比例函數,物質的能量與質量成正比。質能方程中光速不是說物體的運動到了光速所具有的能量,光速平方是個常數,只有表示物質的能量隨質量增大而增大的比例係數的意義。
質能方程的制造用動能和動量公式為主要原料,但質能方程中的“動”沒有快慢的要求,好像非靜止狀態就可以。每秒1米的速度和每秒30千米的速度都是運動,但這兩種不同速度的運動產生的結果相同。因而質能方程中不論小動大動的“動”,只是動能和動量的名義需要,公式的使用價值與“動”沒有關係,所使用的新概念動質量和動能量名不副實。
質能方程的意義表述叫做質能相當性。質能相當性的實質,是質量相當于能量,能量相當于質量。這種“相當于”,也明白無誤地表述為質量可變為能量,能量可變為質量。一把火的能量,在可以是木材也可以是煤炭的情況下,你怎麼讓他相當質量,相當誰的質量。可以是電燈也可以是火炬的光能,你又相當誰的質量或何種物質質量。質能方程的解釋試圖將各種能量集合統稱總能量,不過是有名無實的大雜燴。事實上,沒有某塊物體上同時集中各種能量。
由于非具體的虛擬物體無法確定靜止或運動,或者說它靜止就靜止,說它運動就運動,那只好把質能方程中的靜止叫做相對論靜止。相對論靜止的物質沒有動能有輻射能,運動的物質同樣有輻射能,而且輻射能無關物質的運動還是靜止。輻射能是什麼能,應該不是性質能而是效果能,就是說不管哪種能量,只要它對外輻射就可叫做輻射能。這個輻射能具體的能量是什麼?主要可能是內能放出的熱,有放射性的物質再算上它的射線能,但實際上並沒有見到地球上的實在物體有多少輻射能。
質能方程雖然也涉及放射性物質但不涉及原子結合能(原子裂變有能量放出在1938年發現)。雖然愛因斯坦在某論文中提到鐳鹽,但也是欲將當時新發現的放射性包括進所謂的輻射能而已。根本沒有也不能有深入物質內部挖掘出蘊藏能量的意思。若物質能轉化為能量,能量也輻射掉了,豈不是物質徹底消失了,不用說不符合質量不滅定律,于事理上也說不通。物質的內能是物體內分子的運動,物質吸收能量內能增大,輻射能量內能減小,對應的分子運動加快和減慢。這已經是符合事實的解釋,哪有什麼質量增加或減少。
不同的物質有不同燃燒值,物質的質量乘以燃燒值等于物質的熱能。同一質量的物質因不同的燃燒值有不同的熱能;同一燃燒值物質因質量不同有不同的熱能。煤爐上燒一壺水,煤炭燃燒質量消失了,但不是變為能量消失,而是變為煤灰和二氧化碳等非煤炭物質;水溫升高幾十度內能增大了,但沒有增加水的質量。這種物質與能量的關係很簡單並符合事實,人們認為很平常也不很在意。而質量乘以一個巨大係數的質能方程,是一個很簡單且淺薄的公式,竟能讓許多人深信不疑無限崇拜,怎麼說呢,只能說大千世界無奇不有!
質能方程的“質”是不管什麼種類的物質,只要質量相同,能量就相同;或者說物質的能量只與質量有關,與物質的種類無關。質能方程中的能量即不是物質的動能也不是物質的內能。因為物質的動能即與質量的大小有關又與物體的運動快慢有關。物質的狹義內能只是粒子的運動或振動,能量較小一般不計。物質的廣義內能的與物質的種類有關,對于化學能來說,一千克水和一千克汽油的能量差距巨大;對于核能來說,一千克氫跟一千克鈾的能量相差4倍(據有關材料,同質量的核裂變能和核聚變能分別是化學能的250萬倍和1000萬倍)。質能方程的能量是什麼能呢?值得維相者發掘。
說質能方程是核能的理論基礎,是將虛擬事物向實有情況粘貼挂靠。這都是相對論崇拜者所為。愛因斯坦所作所為值得肯定的是:沒有貪天之功為己有,說核能與他的質能方程有關。質能方程與核能風馬牛不相及。核能的理論基礎就是一個物質的質量乘一個係數,也太稀松平常了。科學上探索原子的奧秘,是研究物質究竟由什麼構成,構成原子的粒子究竟什麼樣,有什麼結構和性質是否還能分為再小的粒子。這種探索與質能方程的存在與否根本無關,實際上沒有一個科學家是為了驗證這個公式才去研究原子及核能。
本來,愛因斯坦的本意是質量可變為能量,能量也可變為質量,拋棄或排擠了質量守恒定律。愛因斯坦在《相對論的意義》中說:“質量與能量實質上是相象的;它們只是同一事物的不同表示。物體的質量不是恒量;它隨著物體能量的改變而改變。”維護相對論者總要想方設法掩蓋相對論的謬誤,如說“質能方程並不違反質量守恒定律”。難道這擲地有聲的“物體的質量不是恒量;它隨著物體能量的改變而改變”,不表示真的改變是說著玩的?
三、質能方程中其他概念的問題
(一)靜止質量不靜止
地球既有自轉又有公轉;地球又隨太陽運動;太陽係又隨銀河係運動。宇宙中哪裏有靜止?以地球為參考係,地面上不動的物體是靜止的,反之是運動的。如果以太陽係為參考係,地球在繞太陽運動,地球上物體不論相對地球靜止還是運動對太陽都是運動的。宇宙空間中任何物體都在運動。所以說靜止是相對的,運動是絕對的。
一個物體相對地面沒有移動可謂相對地面靜止,原因是地面承載物體。因此說物體靜止,一定是這個物體相對其承載物的靜止,而物體的承載物時有靜止(承載物相對地面而言)但主要是運動,比如貨車和貨物所處的情況。空間中兩物體作同方向同速率的運動,兩物體相互保持靜止狀態,這種情況若存在只能是暫時的或受控制的人造物體,不可當作普遍常見的事物。一切物體都在運動,因而靜質量與動質量之分站不住腳。可以看出,靜質量與動質量說法,是相對論者要將物質的能量分靜質量能量和動質量能量定的基調。
在忽略物體運動與外界摩擦生熱的條件下,物體的內能與物體靜止或運動無關。說質能方程表明物體相對于一個參考係靜止時仍然有能量應該指內能。若指內能就用內能概念就可以不必分靜止還是運動;若不指內能生造出一個物體相對參考係靜止就有靜止能量,相對參考係運動就有運動能量,那麼這個參考係是運動的怎麼解釋?比如運動的貨車中的物體相對貨車靜止,但是它隨貨車一同運動,這個物體算靜止還是算作運動?物體上能量算靜止能量還是算運動能量?
判斷別物體靜止或運動的物體或物體係統叫做參考係。判斷地面上運動物體的位置可設地面為靜參考係;判斷在一個運動的物體內還有更小的物體運動要將運動物體設為動參考係。許多對地面運動問題不須設參考係。參考係是客觀物體加虛擬坐標係構成的主觀事物,因而任何一個參考係都依托實在的物體,所以一切參考係都是運動的,任何相對參考係靜止的物體也都是運動的。相對論就是喧賓奪主拿參考係說事,將本來運動問題的配角變為主角,用虛擬的參考係臆想推演出假大空理論。質能方程中空泛的無實際意義的物質,相對誰靜止或運動都無意義,或者說這是虛擬物質相對虛擬參考係的靜止或運動。
(二)運動質量無變化
不用相對論質量概念,但事實上質能方程的推導過程存在著掩飾不掉的相對論質量,不提它非但不能解決問題,反而欲蓋彌彰。所謂相對論質量,就是物體運動速度加快質量變大。若問質量為什麼變大,相對論回答是洛侖茲變換的決定的。
洛侖茲變換的產生,是用三個桿扎成一個表示長寬高的框架充當坐標係,讓兩個這樣的坐標係,一個靜止一個運動,再讓一個光信號從靜止坐標係原點出發,追上動坐標係中的某一個位置;光信號再按相反方向傳播完全應用相同的考慮,弄出兩組公式變換化簡組成新的公式。至于坐標係為什麼運動,如何保證它在靜坐標係的X軸方向直線運動?全憑主觀設定。就這樣用數學概念坐標係和和物理的光信號制造出幾個公式,然後命令時間、空間、質量等都服從這幾個式子,簡直是污辱人類的智力。物理世界的慣性係是相關物體上建立坐標係,那是客觀實在的物體變為主觀概念;而洛侖茲變換卻是將主觀的想象幻化為客觀實在的事物,再從虛擬的事物中實驗出原理或定律。洛侖茲變換歸屬什麼范疇,即不能歸屬物理也不能歸屬數學,充其量歸屬于虛擬事物或法術。相對論質量說來自于洛侖茲變換,似乎名正言順有根有據;然而,洛侖茲變換是荒謬的,結在這棵荒謬之樹上的果子必然是荒謬之果。
愛因斯坦不滿意相對論質量概念,可能緣于相對論質量無窮大時,光速平方無法比擬質量無窮大,再乘個光速平方沒多大意思。愛因斯坦用級數展開方法化解洛侖茲因子;理論規范化者作質能方程推導時對相對論質量表達式作了平方化解洛侖茲因子,結果導致運動速度消失不能使質量變大。所以這裏的相對論質量沒有產生質量變大效應,甚至顯示不出與靜質量有什麼區別。在這種情況下,給質量換個馬甲即用運動質量李代桃僵或許是無奈的選擇,但意圖還是維持忽悠,把忽悠進行到底。
牛頓力學依據重力和慣性力測定物體的質量,將物質的質量分為引力質量和慣性質量,是兩種確定質量的方法造成的。雖說兩個概念,但在應用上並不做區別,一般力學問題只用“質量”概念。引力質量測定時物體是靜止的,慣性質量測定時物體是運動的。質能方程將質量分為靜止質量和運動質量,能不能說靜止質量對應引力質量、運動質量對應慣性質量?除此之外,在《論動體的電動力學》中還有“縱質量”和“橫質量”的說法,但維相者一直諱莫如深。運動質量起初叫做相對論質量,由于愛因斯坦主張使用動質量概念,後來人們也就遵從了偉人意願,使用運動質量概念了。
將物質的質量分為靜止質量和運動質量,就是說物質靜止時有一個質量,運動時又有一個質量。皮之不存毛將焉附,沒有具體的絕對靜止的物體,哪有什麼靜止質量。對于抽象物質,說其靜止或運動都沒有實際的意義,因而運動質量說同樣不能成立。若對于實在物體,在質量前加上運動二字實屬畫蛇添足多此一舉。
物質的質量因速度而變化,那麼速度是自變量,質量就是個因變量,質量就是速度的函數。這就是相對論的質速關係,然而在設定運動質量概念後,質速關係式倒與物體運動的快慢無關,豈不咄咄怪事。若速度極快的物體的質量增加了很大,相對地面靜止物體的質量沒有變化,靜止和運動的物體都屬于慣性係,而狹義相對論的所有慣性係的物理規律相同在作自我否定。
(三)光速平方是什麼
質能方程的表達式為能量等于質量乘光速的平方。質量代表物質且不論何種物質。質量乘以光速的平方是表示質量乘以一個巨大的係數還是表示某質量物質與光速有什麼關係,這可能連質能方程的制造者也說不清楚。
其實,質能方程中的光速的平方沒有什麼特殊意義,與物質質量沒什麼關係,與物體的動與靜也沒有關係。質能方程中的光速不表示物體的運動速度能表示什麼呢?愛因斯坦在《質能相當性的初淺推導》中的質能方程的推論,簡略取其大意為:x軸方向輻射束向一物體發射的輻射能E所攜帶的動量等于E/c;由于物體以速度v沿垂直于x軸的z軸方向運動,根據光行差原理,物體上吸收輻射的方向與x軸有一交角α,由α角取正弦v/c;兩式中的c均為光速,將兩式相乘,得z軸方向的動量Ev/c^2從這裏可以看出,光速c僅是輻射能的速度或者說輻射能動量中的速度,光速平方由輻射束能量E所攜帶動量的光速與輻射能光行差角的正弦比值中的光速相乘而成。
規范的質能方程的推導,開始用動能等于力做功,再將功轉化為動量,這其間並沒有對速度大小有特別的要求。突然間加入的相對論質量表達式裏有光速的平方,也沒說物體的速度有多大,而又通過平方再微分積分變換,光速的平方作為常量沒有丟失而保存到最後。這個光速平方只能在質能計算中表示物質的能量巨大。這個巨大能量在物質什麼狀態下發生,需要什麼條件,都沒有具體的要求。質能方程中的光速指所謂輻射能運動的速度。這可以看出輻射能就是電磁波,任何自然的物體都要向外發射電磁波,但它的能量極小基本上都要忽略。
光速是光傳播的速度。光在不同透光介質中傳播有不同的速度,不同頻率的光在真空中傳播速度不變且速度最大。這是普通物理學中對光運動的描述。相對論同樣也應用真空中光速不變還應用光速是運動最快的速度。有的反相對論者,總愛在光速不變上作文章。其實這在舍本逐末追究難以驗證的細節,因為即使光速有變,對相對論的成敗都沒多大影響。若用光速問題推翻相對論,關鍵在有物體或粒子的速度超過光速,這好像是不可能的。
相對論將光速設為不變的恒量,因而光速是個常數,一個常數的平方還是一個常數。既然光速不變,何苦用光速平方作擺設,幹脆用一個終級常數就得了。質能方程中的光速平方,實有連唬帶蒙之嫌。將光速單位取米/秒,用9乘10的16次方( )作係數多麼簡捷明了。若這樣,將質能方程寫成E=M乘係數(E=M )不比看著好看實無他用的符號形式的光速平方更好用嗎?
(四)質量虧損有問題
質量虧損的定義:組成原子核的所有單個質子與單個中子質量的總和與原子核質量之差。這就是說,原子核的質量總是小于組成該核的全部核子獨自存在時的總質量,這兩者的差額叫做質量虧損。怎樣解釋這個質量差呢?人們很容易想到質能方程,將它當做現成的說明書何樂而不為之。然而事情不會那樣簡單,若真有質量虧損,裏面肯定有尚未認識的問題和規律,對此不去作實事求是的探討和揭示而利用與己無關的另類理法,好比撿別家的雞毛丟掉了自家的雞;或許,這家本來就沒有雞。
人們常說“核的質量比核子結合前的質量和所減少,是因為核子結合成原子核時要放出結合能。根據質能方程可知,核子放出的結合能為質能方程的E=mc^2”。這是為所謂的質量虧損制造驗證來安排現成的歸宿,根據質能方程實則等于無根據。質能方程中能量用的是物質的輻射或吸收的普通能量,到這裏無差別地換為特殊的核子結合能,是肆無忌憚的偷換概念或將兩種不同的概念混同。物質輻射或吸收能量,是物質卸載或承載的能量,而結合能是物質微觀的基本單元(元素)構成的能量,二者不可同日而語混為一談。
關于質量虧損,一方面說“由愛因斯坦的質能方程可知,當一個係統能量有釋放或吸收必伴有質量改變”。另一方面說“在核反應中仍遵循質量守恒和能量守恒,所謂的質量虧損並不是這部分質量消失或者質量轉變為能量”。
這是自相矛盾的兩種說法,再善于狡辯也沒用。質量消失或轉變為能量不算質量的改變,那麼質量改變是指什麼呢?難道質量改變是指此質量變為別質量或質量仍存在就是不被人們發現,變成暗物質了?這倒是維相者值得考慮和研究的絕好課題。
質量虧損說明確表示質量虧損不是核子個數的減少,核反應中核子個數是不變的。怎樣解釋這個虧損呢?“物體的質量應包括靜止質量與運動質量,質量虧損是靜止質量的減少,減少的靜止質量轉換為和輻射能量相聯係的運動質量。”這種解釋若說有邏輯性,須要在所謂的靜質量和動質量的事實成立的條件下。然而,靜質量與動質量說憑空捏造,將物質的質量變為假想的不同屬性的變量,既不合乎事實也不合乎邏輯。
“輻射γ光子的動質量剛好等于虧損的質量,即核反應前後仍然遵循質量守恒和能量守恒。”這顯然是想當然的空話,核子裂變或聚變時,放出多少γ光子,誰準確無誤的測量過?1932年用帶電粒子射鋰原子核得出所謂質能虧損並驗證質能方程就算歪打正著也絕沒有精確可言,實際所謂精確驗證之說本身就是問題,不能排除蓄意制造偽證之嫌。
注:本節引號內的話引自網絡。
四、物質與能量
(一)能量屬于物質
物質是構成宇宙中一切事物的基礎。物質的狀態可分為固態、液態、氣態、等離子態、中子態(實驗室中還沒有出現)等形態。物質按不同事物特性有許多分類:按化學分,有單質和化合物、純凈物和混合物、金屬和非金屬、有機物和無機物等不同種類的物質;按物質成因分類可分為天然物質和人工合成或制造的物質等等。
不計化學能,物質上的一般能量主要是內能和動能。地球上物體吸收太陽的光和熱使內能加大溫度升高,當周圍環境的溫度降低時,要放出熱使內能減少。當這塊物體投放到遠離地球的太空中,要繼續放出熱直到將吸收的能量放完,最終剩下自身固有的最低內能。物質的動能不在運動中釋放,而是在運動受到阻礙時釋放,這就是說動能在物體的運動狀態改變時表現。
能量從物質中產生並傳遞,沒有與物質無關的獨立存在的能量。物質的運動具有動能;物質的重力和彈力作用及趨勢因物體具有重力和彈力勢能;物體受到撞擊、擠壓和摩擦等作用使物體產生內能;物體的燃燒使物體產生熱能。物質外部作用產生和吸收能量快慢和多少,與物質的種類有關,而一般意義的物質與能量不計物質種類。有物質存在,就有能量就存在,當然對具體的物質而言,因不同的環境和情況能量性質不同。一個物體,在地面上靜止和運動的物體均有相同內能(忽略環境溫差和摩擦升熱),這個物體運動了其上的能量是內能加動能,而地球人實際應用這個物體能量只用動能不須計內能。
質量是物質多少的量度。質量本身沒有獨立名分或特定的性質,它只是物質的代名詞。質量和能量是兩種性質不同的物理量,質量不分種類無所謂轉化,不能說一種物質的質量轉化為另一種物質的質量,也不能說轉化為能量;能量分種類,某種能量能轉化為別種的能量,但不能轉化為質量。能量的輻射是物質能量的減少不是物質的質量減少;同理,能量的吸收也不能使物質的質量增加。
經典力學並沒有將質量與能量視為相互獨立沒有關係的。學過物理學的人都知道,物質是能量的載體,根本沒有不依賴物質載體獨立存在的能量。能量是一種事物但不能作為一個獨立的事物而存在,它總依附物質。空間中運動的能量,是物質輻射的以電磁波形式運動的能量。物質守恒定律和能量守恒定律是分別描述物質和能量的變化規律,但這是從物質變化和能量變化的角度出發,而不是將二者截然分開為獨立的兩種事物。相對論者說經典力學中質量和能量各自獨立,是為相對論的質量與能量互變作鋪墊而捏造的不實之詞。質量與能量的關係,不是一個問題的兩面,而是主體與從屬的關係。
相對論產生前,質量守恒和能量守恒兩個定律早已被人們所掌握,對人們認識和利用物質及能量的意義重大。物質能從一種形態變為另一種形態存在,能從一種特性的物質變為另一種特性的物質而不消失。能量守恒定律,從能量轉移和轉化的角度出發,闡明能量的變化規律,這並沒有將能量看作無關物質的獨立事物,而是不提物質不影響能量的問題的研究和解決,既不產生岐義又使描述簡捷。能量守恒定律成立于封閉係統內,某種能量轉化為別種能量表現為這種能量的消失別種能量的產生;但是在開放的空間,能量的傳播和轉化要損耗甚至消失的。
(二)物質和能量的規律
物質守恒定律:物質不能憑空產生或消失,物質從一種形態轉變為另一種形態,但物質的總量不變。
能量守恒定律:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量不變。
這兩條定律單獨從物質或能量的變化規律描述,沒有表示物質與能量的聯係,能量從哪裏來到哪裏去,能量與物質地位平等嗎?此等問題不算太復雜但需要理順。因為正是物質與能量的關係上還存在理論欠缺,也就給相對論者制造無用當代貽害後世的質能方程留下了空子。我們批判相對論及質能方程,就要清除質能方程在物質與能量的關係上對人類的糊弄和愚弄,同時在物質與能量關係或聯係上作出新的認識,為此本文提出物質能量定律:
物質能量定律一:物質總要保持最低能量狀態,當它自身產生或吸收外界能量要輻射放出。
物質能量定律二:物質的原子和電子的運動不能完全停止,因而物質的最低能量狀態的溫度要高于絕對零度。
物質能量定律三:物質最基本的能量是核能,它是自然界一切能量之源。
定律一是說物質自身產生或吸收的能量,總要輻射出去,在沒有環境的能量輸入時物質能量的輻射要達到最低狀態。定律二是說能量的最低狀態的溫度要高于絕對零度,因為原子核與電子不能完全停止運動,自然的物質不能達到絕對零度,所以尚有3K溫度,但不是所謂的宇宙大爆炸余燼。3K溫度在物質上,在空間的是物質最低能量輻射的微波,空間本身是沒有溫度的。定律三是說核能是自然界一切能量的源泉。地球上的風能、水能、等各種能量均來自太陽能,而太陽能是恒星核能的輻射。
新元素的產生在于核能爆發;物質的構成在于引力與核力。物質上的核能需要特殊的極端的條件,因而一般說物質自身的能量不包括核能。這裏所說的核能專指原子裂變能和聚變能,放射性能量屬于廣義的核能但一般不看作核能。物質上的電能是原子的電子之能,電靠自然力的作用產生或人工技術產生(實際是別種能量的轉化)。物質的自身能量有原子放射性還有外力作用導致持續或反復形變產生能量;物質還從別物體吸收能量。不管自身產生的能量還是外界輸入的能量,物質總要輻射放出。除核能外,物質產生和吸收的能量都有限,不存在物質有極大的能量或者說符合什麼質能方程。
質能方程的能量計算值是一個巨大的數,而現實中只有核能以很小的質量有巨大的能量,于是人們將質能方程與核能聯係起來,進而把質能方程是核能的理論基礎的說法甚至當做一面不倒的旗幟。其代表性的說法是,“質量公式最著名的應用當屬為制造原子彈提供理論基礎”。由于許多人對核能方面的知識缺乏了解,也就跟風隨眾人雲亦雲,致使謬誤的論調以訛傳訛。
五、原子能與質能方程無關
(一)原子論
人類是思維的高級生物,總要探索宇宙萬物的起因和組成。古代希臘人把氣、水、火、土並列為世界的四種基本物質元素。我國古代的五行學說認為,萬物是由金、木、水、火、土五種基本元素組成的。這種物質由幾種元素組成說後來被一種基本元素組成說所代替,一種元素組成也有多種說法,但最有價值的是原子說。其中的代表說法是古代德謨克利特的原子論和近代道爾頓的原子論
古代(大約公元前450年)德謨克利特的原子論認為:
一切物質都由原子組成,原子是最小的物質微粒,是不可再分的;不同原子無質的區別而只有大小、形狀的差異;無數的原子在無限的虛空中運行;原子永恒地存在,且沒有起因。原子一詞就是德謨克利特創造的。
近代(1804年)道爾頓的原子論認為:
物質的元素是由非常微小的、不可再分的原子組成,原子是不可改變的並保持自己的獨特性質;同一元素的所有原子的質量和性質相同,不同元素的原子質量和性質不同;不同元素化合時,只有以整數比例的元素的原子相結合時,才會發生化合,在化學反應中,原子僅僅是重新排列,而不會創生或消失。
德謨克利特的原子論是哲學意義的理論。道爾頓的原子論是科學意義的理論,也叫做原子模型。隨著科學研究對原子認識的進步,以後又有行星結構模型、中性模型、實心帶電球模型、土星模型、葡萄幹蛋糕模型等多種理論,但最終以盧瑟福的太陽係原子模型,玻爾氫原子能級原子模型被認可。
(二)認識原子
理論的猜想要靠大量可重復的實驗驗證。從道爾頓科學意義的原子論,到實驗確認原子的存在及結構經過很長時期。關于原子的猜想遠在發現原子之前,但沒有人認為是有了原子論才有原子的研究或原子論為原子研究打下了理論基礎。
1897年,湯姆遜發現電子。湯姆遜發現,陰極射線(1869年希托夫發現真空管內金屬電極在通電時其陰極能發出射線)是一種粒子流,一個粒子的質量只有氫離子的千分之一。湯姆遜將其命名電子。電子是從陰極內釋放出來的,而這種陰極則是由金屬原子組成,可見電子是從原子中放出來的。
1909年,盧瑟福在用氦離子轟擊金箔的實驗中得出結論:原子中大部分質量和正電荷都集中在位于原子中心的原子核當中,電子則像行星圍繞太陽一樣圍繞著原子核。
1913年,索迪在對放射性衰變產物的實驗中,發現對于元素周期表中的每個位置,往往存在著不只一種質量數的原子。在這之前,有人創造了同位素一詞,來表示同一種元素中不同種類的原子。
1919年,盧瑟福發現質子。他在1920年還猜測可能有一種電中性的粒子。盧瑟福用加速了的高能α粒子轟擊氮原子,結果發現有質子從氮原子核中被打出,而氮原子也變成了氧原子。
1932年,查得威克發現中子。在1930年,有人做α射線轟擊鈹-9時,產生一種電中性,擁有極強穿透力的射線,最初被認為是γ射線;同在1932年,居裏夫婦首先發現這種射線能從石蠟中打出這種粒子,但誤認為是質子。
至此,人類對原子的認識基本完成。原子是由質子、中子和電子構成的。原子核是由質子和中子構成的。最簡單的氫原子核只有一個質子,原子核中的質子數(即原子序數)決定了這個原子屬于何種元素,質子數和中子數之和稱該原子的質量數。
(三)發現原子能
1、放射性
發現原子中有能量,是從發現原子的放射性開始。
1896年,貝克勒爾發現了放射性。這一發觀與前一年倫琴發現X射線密切有關。 在X射線發現不久,貝克勒爾為檢驗熒光物質能否放出X射線而發現了鈾元素的放射性。
1897年,瑪麗。居裏開始致力于放射性研究工作。她認為鈾不一定是唯一能放出射線的元素,並且很快在當時己知的一些元素中,發現了“釷”也可發射類似于鈾放射的射線,強度也相近。
1898年,居裏夫人和丈夫皮埃爾•居裏先後發現了在瀝青鈾礦物中還有兩種未知的放射性元素。居裏夫人稱第一種元素為釙;第二種元素被稱為鐳。“放射性”一詞,也是由居裏夫人首創。
放射性發現後不久,在許多人的共同努力下,發現了各種放射性元素所放出的射線中共有α、β和γ三種射線。其中α射線是氦原子核 (又稱α粒子);β射線是帶負電荷的電子流;γ射線是電中性的波長最短的電磁輻射,與可見光與X射線同屬電磁波。γ射線貫穿力特別強,是一種能量高的電磁輻射,
放射性元素放出這三種射線的過程,分別稱為α衰變、β衰變和γ衰變。一種放射性元素或者發射α射線或者發射β射線。發射α射線的元素變成周期表中居于前兩位的元素,其質量減少4(因放射出氦原子核);發射β射線的變成周期表中居于下一位的元素,質量不變。伴隨著α或β衰變,常常會放射出γ射線,γ射線不會引起元素在周期表上位置的變化,只是釋放該元素原子內部的能量。
2、核裂變及聚變
核裂變按分裂的方式可分為自發裂變和感生裂變。自發裂變是沒有外部作用時的裂變,直白地說裂變物質達到一定質量時就會發生核反應。原子彈原理就是將單體小于臨界質量隔離開的多塊鈾用炸藥爆炸合並到一起,使整體大于臨界質量而產生核能爆發。
1934年,費米等人用中子照射鈾,企圖使鈾核俘獲中子,再經過β衰變得到原子序數大于鈾的超鈾元素。以後幾年許多人做了這種實驗,然而不同的研究者得到了不同的結果,有人說發現了超鈾元素,有人卻說得到了原子序數小于鈾的鐳和錒。
1938年,哈恩和斯特拉斯曼做化學實驗來鑒別這些放射性產物,結論是所謂的鐳和錒實際上是原子量遠比它們小的鑭和鋇。哈恩請教先前的合作者梅特涅。梅特涅分析試驗結果後指出:質子的增加使鈾原子核變得很不穩定,從而發生分裂。以後哈恩經過多次試驗驗證,終于肯定了這種反應就是鈾的裂變。
1940年,彼得扎克和弗廖羅夫觀察到鈾核會自行發生裂變,從而發現了原子核的自發裂變。
1942年,美國科學家在研制原子彈的過程中,推斷原子彈爆炸提供的能量有可能點燃輕核,引起聚變反應,並想以此來制造一種威力比原子彈更大的超級炸彈。1952年,美國進行了世界上首次氫彈試驗。
同年玻爾和惠勒係統地研究了原子核的裂變過程,為裂變理論的打下基礎。以後又經過許多科學家的努力,直到1967年才比較完善但還不能說已徹底解決核裂變理論。
從發現放射性到利用原子能,經過近50年時間,經過無數科技人員的努力,上面提到的人是科學家的代表人物,是真正的科學巨匠。若說他們的成就是因為有了質能方程作理論基礎或為了驗證質能方程而研究,那是對他們的英名和業績的褻瀆和輕蔑。
結束語
狹義相對論與廣義相對論兩個互不兼容的理論,都建立在假想的情景基礎上,借助于數學坐標係和物理概念再加上光(相對論的物理實在只有光),編造出的沒有實際問題和客觀事物為基礎的荒謬理論。若說它是一門物理學問,也只能劃歸為虛擬物理學,它描述的世界也是虛擬世界。可能也真應該建立一門虛擬物理學,將許多虛擬的理論都包括進去。
狹義和廣義相對論的所有論斷都不成立,或者說愛因斯坦的工作中沒有任何一個概念會很牢固地站得住的。這些論斷主要表現在同時的相對性、洛侖茲變換、等效原理、空間彎曲和質能方程。而這五個問題的荒謬最顯眼易識別的是質能方程。作者對這幾個問題都作了分析批判,想看作者所有文章的朋友可從谷歌搜索作者姓名見到。
作者:郭連成
2012年5月27日 于哈爾濱
No comments:
Post a Comment