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原子鍾環繞地球飛行實驗證明時間延遲具有
絕對性。
原創物理研究 2018-02-27 16:43:00
本人近日在網上看到河南省新鄭市民間學者馬天平的一個消息。馬天平認為中科院理論物理研究所張元仲研究員的書《狹義相對論實驗基礎》中對原子鍾環球飛行實驗的計算是錯誤的，按照正確的計算，相對論性原理是不成立的。
讀完這個消息，我對馬天平的看法產生了興趣，找到他在網上發布的文章，並仔細研讀。結果發現馬天平的看法是對的，張元仲先生的書對這個問題的計算確實有錯。如果這隻是一個無關痛癢的小錯誤，那也就算了。但這個計算錯誤是非常致命的，它導致原子鍾環繞地球實驗的重新解釋，使原先用來支持相對論的實驗證據變成否定相對論的證據，對狹義相對性原理有顛覆性的作用。愛因斯坦的運動相對性原理會被逼到死角，退無可退，物理學家不得不認真對待。
為此本人專門寫了一篇文章，題為“原子鍾環繞地球實驗證明時間延緩具有絕對性”，向物理學界鄭重推薦馬天平先生的重要發現。文章摘要如下，詳細分析請見附件。
馬天平指出，狹義相對論對原子鍾繞地球飛行實驗的解釋是錯誤的。按照狹義相對性原理，對於地球表麵上的觀察者，兩個原子鍾沿東西兩個方向飛行的速度一樣時，時間延遲是一樣的，不應當存在時間差。本文討論馬天平提出的問題，仔細考察了現有狹義相對論關於原子鍾環繞地球實驗的計算，發現計算結果實際上不是相對地球表麵轉到參考係的，而是相對於地球質心靜止參考係而言的。其中包含了絕對時間和絕對運動的概念，認為相對論的時間延遲公式地球表麵非慣性參考係也適用，因而不是真正的狹義相對論的計算方法。實驗發現存在時間差，並且與理論計算一致，隻能說明運動鍾的時間延遲具有絕對性，能夠顯示地球轉動速度的絕對性。因此原子鍾環繞地球實驗的重新分析具有重要意義，它從理論和實驗兩方麵證明運動速度引起的時間延遲具有絕對性，把原先用來支持相對論的實驗證據變成否定相對論的證據，否定了狹義相對論的運動相對性原理。為此本文建議一種測量地球在太陽係中絕對運動的方法，通過發射兩艘載原子鍾的宇宙飛船，沿相反的方向繞太陽飛行一周後，與地球表麵的原子鍾進行比較，來確定地球在太陽係中的絕對運動速度，同時探討為什麽邁克爾遜幹涉實驗不能測量地球絕對運動速度的原因。
這個問題就像狹義相對論經常討論的，在地球表麵上有兩列火車，以相同的速率沿東西兩個相反的方向運動時，火車上的鍾與地球表麵上的鍾進行比較的問題。雖然相對地球表麵，兩列火車上的鍾都有時間延遲，但按照狹義相對論，它們的時間延遲是一樣的，二者之間不可能出現時間差。然而實際測量結果顯示，兩列火車上的鍾的時間延遲不一樣。這種差別隻能來自地球的轉動，時間延遲的差別來自地球轉動速度的疊加和相減。
或許讀者會說，地球轉動本身不是慣性運動，狹義相對性原理不適用。那麽我就要問，現有物理學關於相對論的哪個實驗不是在轉動的地球上做的？比如被認為是否定地球絕對運動速度，催生了狹義相對論的邁克爾遜幹涉實驗。還有就是帶電粒子在加速器中的圓周加速運動，被認為證實狹義相對論的質速關係。哪個實驗沒有加速度的存在？事實上可以證明，所有與洛倫茲公式有關的狹義相對論效應都是絕對的，在現實的自然界中，所謂的時空相對性是根本不存在的。
早在狹義相對論剛提出後的1913年，薩格納克（Signac）就做過一個被稱為薩格納克效應的實驗。該實驗結果狹義相對論至今無法解釋，因此相對論教科書一般都不提這個實驗。100年後，馬天平提出的這個問題與薩格納克效應有異曲同工之處，並且更為直接和明確，有可能成為壓垮愛因斯坦相對論的最後一根稻草。
張元仲先生是國內狹義相對論方麵的專家和元老，他的那本《狹義相對論實驗基礎》堪稱經典，許多人都讀過和引用過。如果這個問題的計算是錯的，就需要予以更正。雖然原子鍾環繞地球實驗的計算方法不是張元仲先生提出來的，但作為該書的作者，張元仲先生有責任和義務回答馬天平指出的問題。希望張元仲先生能出麵，把這個問題說清楚。對於基礎物理學，這個問題的澄清不是可有可無的，而是非常必要的。
雖然天平先生的文字有點偏激，但他追求科學真理，為推進科學進步無所畏懼的精神令人敬佩。他提出一個全新的問題，對基礎物理學意義重大。物理學者應當放棄偏見，不忘初心，本著科學求真的態度，認真思考馬天平先生提出的問題。
作者：梅曉春（福州原創物理研究所）
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