狹義相對論需要修正嗎？---一個可以被研究生用作論文的題目

戴榕菁

本文標題可能會讓很多人嚇一跳甚至憤怒，但我的答案其實在前麵一篇題為“彭羅斯(Penrose)保形循環宇宙學的致命缺陷 ”的文章中已經表明了，本文再來稍微探討一下如果要修正應該如何修正。

狹義相對論是關於時空的基本特性的理論，但是在它提出的時候人們對於我們所生活的4維宇宙時空的一個基本特性並不了解，那就是宇宙的膨脹，而之後當人們對宇宙的膨脹已經有很多了解時並沒有對之進行相應的修正，以至於出現諾貝爾物理學獎獲得者會將由狹義相對論得出的光子不經曆時間變化的結論作為他的新理論的依據的狀況。

那麽宇宙膨脹對於狹義相對論的結果會產生什麽樣的影響呢？目前我也不知道到底會有什麽樣的影響或有多大程度上的影響。我隻知道宇宙膨脹可以至少是在哲學意義上對由狹義相對論得出的光子不會經曆時間變化這一結論造成威脅。

而這一威脅可以讓我們注意到狹義相對論的推導過程的一個基本缺陷：這個推導過程隻考慮了光子的粒子特性，而沒有考慮光子的波動性，因而狹義相對論無法反映出光的波動性與諸如宇宙膨脹這樣的時空基本特性之間的相互作用。也正是這個缺陷導致了光子不會經曆時間變化的這個結論的得出。

因此，一個直接了當的彌補上述缺陷的方案應該就是在人們早已熟知的推導狹義相對論的過程中引進光子的波動性，而這就意味著可能需要將經典電動力學或量子電動力學引進推導的過程。與經典電動力學相比，量子電動力學直接采用了光速不變的結論，那也是目前推導狹義相對論的最重要的一個前提。但是，既然我們已經打算考察宇宙膨脹對於光子的波動特性的影響了，不如連宇宙膨脹對於光速是否有影響也順便考察一下，也就是回到當初在經典電動力學中推導光速的思路來重新推導一下光速。

上麵是一個關於如何考察宇宙膨脹對於狹義相對論可能產生的影響的一個基本的哲學層次上思路，但這個思路表明這個考察的實際實施將明顯超出哲學的範疇而是要涉及比較具體繁瑣的物理學的推導，因此已經不在我的哲學研究興趣範圍之內了，應該由物理學專業的人士來進行。

但我相信對於物理專業人士來說，這不應該是什麽難題，應該屬於是一般的研究生的題目。不過，這卻也屬於那種可以撿著便宜的題目：它的推導應該不太難，但是它的結果名聲卻會很響。這是因為任何對狹義相對論做出修正的工作，不論其結果對狹義相對論到底能產生什麽樣的影響，一旦發表出來都會具有一定的轟動性，至少會有一定的媒體效應，因此很容易讓一個學生得到學位。

當然，最根本的一點是你的修正需要具有基本的合理性，而目前我們已經可以看到本文所提出的對於狹義相對論進行修正的基本的合理性------狹義相對論的得出過程沒有考慮光的波動性，因而它的結論無法反映宇宙膨脹對於光的波動性的影響。

盡管我們不知道宇宙膨脹對於光的波動性的影響是否會給狹義相對論帶來不同的結果，但是既然我們已經知道宇宙膨脹一定會影響光的波動性，而且這個影響已經對於諾貝爾物理學獎獲得者提出的一個新理論的依據構成至少是哲學上的挑戰，那麽我相信對此進行調查就具有科學的合理性，即便最後的考慮了光的波動性的結果和現有的狹義相對論的形式一模一樣，它完全夠得上一篇研究生論文的分量，因為它至少補足了推導上一個缺陷，並再一次證明了狹義相對論的正確性，讓日後人們使用起來更加安心。

因此，本文的讀者中或者讀者的朋友中有誰正在尋找一個既有意義又容易得出結果的論文題目，那麽把光的波動性引進對於狹義相對論的重新推導過程中，以考察宇宙膨脹對於狹義相對論會造成什麽樣的影響以及如何能把光子所經曆的時間表達出來恐怕就是一個很好的選項。。。。。。