慕容青草的博客
哲學園地
戴榕菁
過去一百來年裏關於相對論一個奇怪的現象是：一方麵包括著名人士在內的主流學界人士和媒體以典型的洗腦的口吻一遍又一遍地說：“愛因斯坦又對了”繼而便是“相對論已經被無數個實驗證實了”的文宣式的廣播；而另一方麵諾貝爾委員會卻出奇地對那些一遍又一遍地驗證了相對論的科學精英們保持沉默。出於好奇，從去年開始我對一些號稱是驗證了相對論的舉世著名的經典實驗進行了檢驗，這裏對之做一小結，以便日後感興趣的讀者查閱方便。
1.大氣中的µ子的壽命
大概是1977年左右有人提出按照µ子靜止的衰變周期，它們應該無法到達地球表麵，但實際上我們可在地麵上接收到很多來自大氣的µ子【[1]】，因此得出結論說，這是因為當µ子在大氣中運動時，它的時間變慢了。具體的公式為：
T = γT’0 > T’0, (1)
其中洛倫茲因子γ = 1/(1- v²/c²)½, T’0是µ子在地球上測得的衰變周期，T是µ子因運動而具有的生命周期。
L = L’0 /γ < L’0, (2)
L’0 是地球上測得的大氣層厚度，而L是對運動著µ子來說的大氣層的厚度。
由(1)和(2)相對論學者得出結論說，運動使得µ子的壽命延長而且大氣層的厚度對於µ子來說變薄，所以µ子可以穿透大氣層。1963年MIT的David Frisch和Illinois大學的James Smith具體進行了這一實驗並錄了像【[2]】。
但問題是【[3],[4]】，假如我們把觀察者和被觀察者的位置交換一下，我們便有：
L = vT = vT’0/γ = L’0 /γ < L’0 (3)
盡管(3)和(2)看上去一樣，但它們的意義完全不同。(2)說的是由於µ子的運動，周圍的空間對它來說變短了，因而大氣層變薄了，而(3)說的是由於µ子的運動它自己在周圍的環境中能前進的距離變短了，所以它不但不能穿透大氣層，它連按照所謂的靜止坐標係算出來的距離都走不到就死翹翹了。
其實，對於地麵上能接收到來自大氣的µ子的最直接了當的解釋是：並非所有的µ子都是在大氣層邊緣產生的。來自外太空的γ射線有70%以上可以到達地麵，我們憑什麽認為隻有它們在大氣層外側才會產生µ子。另外，即便在大氣中運動的µ子的生命周期會改變那也是因為地磁場和地球引力的作用結果，憑什麽說是時間變慢了？更別提David Frisch和James Smith的實驗數據還無法真正說明µ子的生命周期變長了。
2．Pound-Rebka實驗
1959年哈佛大學的Pound和他的學生Rebka兩人在25米的高塔上向下發出γ射線，打到下麵的接收器上，並在接收器下麵另設一裝置記錄有多少γ粒子穿過了前麵的接收器，那些沒有穿過的粒子就被認為是被接收器吸收了。當他們使得發射器具有一定的向上運動的速度時，按照光學理論向下的光線會產生紅移，而按照他們的設置，接收器對γ粒子的接收頻率與發射器發出的γ粒子的頻率基本一樣，所以，當有一定比例的γ粒子被接收器吸收了時，他們就得出結論說，向下的運動的γ粒子發生了藍移以抵消了因發射器向上運動產生的紅移而被接收器吸收了。
更進一步地，他們得出結論說，因為光速在引力場中是不變的，所以向下運動的γ粒子之所以產生了藍移不是因為γ粒子在地球引力作用下加速了，而是因為在下麵的時間因為地球引力場的作用比上麵的時間慢【[5]】。
且不說這種可以按照牛頓定律來解釋為光子在引力場產生了向下的加速度因而出現藍移的實驗被硬生生地解釋為是時間變慢了而產生藍移在邏輯上有多別扭，就是實驗本身用來驗證藍移的設計也很粗糙：他們把發射器放在一個大喇叭的中央，然後讓喇叭發生音頻振動，這時發射器就會隨著喇叭的振動而上下移動。
很顯然，Pound和Rebka他們產生的γ波的向下運動是紅移與藍移相間的，且從藍移到紅移還要經過波長沒有變化。因此，當那些γ粒子被吸收時，人們既可以說那表明向下運動的γ波發生了藍移抵消了發射器造成的紅移，也可以得出結論說向下運動的γ波發生了紅移抵消了發射器造成的藍移，甚至可以說沒有任何波長變化。
因此，唯一可以確定向下運動的γ波發生了藍移而不是紅移或沒有波長變化的不是那個實驗本身，而是在實驗之前就知道的理論：向下運動的γ波一定產生藍移！換句話說，那個實驗是多餘的，因為實驗的結論在實驗之前就已經知道了。
但是，不論那個實驗有多麽地多餘，如同上的µ子實驗一樣，都是被全世界的相對論專家以及科普大軍們吹捧為驗證了相對論的舉世著名的經典實驗之一。
3. 哈菲爾-基廷實驗
1971年物理學家哈菲爾和天文學家基廷乘坐民航機進行了舉世聞名的一次性驗證狹義和廣義相對論的環球旅行實驗。在他們的實驗報告中，他們聲稱地球因轉動而不是慣性係，因此需要把參照係設在北極頂上的一個不隨地球轉動的參照係。但他們似乎沒有意識到，他們的這個操作不但徹底打臉了洛倫茲和愛因斯坦的相對性原理，而且直接推翻了自伽利略到麥克斯韋的所有的經典物理的合理性。
當然，推翻舊的理論不是哈菲爾和基廷的錯，他們錯在他們明明徹底違背了他們要驗證的理論卻還聲稱他們驗證了那個理論。比一次性驗證狹義和廣義相對論這個說法更具體明確的是他們聲稱驗證了孿生子悖論（即他們的報告中聲稱的時鍾悖論）。但問題是，孿生子悖論必須是針對孿生子而言的，絕不能是三胞胎四胞胎的，比雙胞胎多一胞都不行。假設有三胞胎A，B，C。如果A和B向相反方向以同樣大小的速度飛出去了，C留在地球上，那麽按照相對論，A和B在C看來都比自己年輕，但他們兩應該同等年輕，但A和B卻不會得出這樣的結論。
而哈菲爾和基廷卻聲稱他們的實測的數據與他們用由民航公司提供的極粗糙的數據按照他們完全違背了相對性原理的三胞胎理論模型估算出的結果非常一致地吻合【[6]】。然後在1975年馬裏蘭大學聲稱驗證了哈菲爾-基廷實驗，隻不過他們因為用了螺旋槳飛機無法達到哈菲爾和基廷乘坐的噴氣民航機的高度，隻能在10公裏高度進行了實驗，但不知是否因為他們忽略了哈菲爾-基廷報告上用黑點標注的20公裏的高度，從居然在10公裏的高度得出了與哈菲爾和基廷他們在20公裏的高度上得出的非常一致的結果。然後世界頂級的當初吳健雄在裏麵為楊振寧和李政道驗證理論的NIST實驗室在2010年又得出了和馬裏蘭大學非常一致的結果。
小學的時候老師教導我們，基礎一定要打好，如果基礎歪了，就會越往上越歪。現在的問題是：為什麽哈菲爾-基廷實驗會和他們明明是徹底違背了相對論的理論模型非常一致地吻合，然後馬裏蘭大學的實驗與哈菲爾-基廷實驗的一半高度的結果非常一致地吻合，然後NIST的實驗與馬裏蘭大學的實驗非常一致地吻合？難道小學老師們都講錯了？
4. Sagnac實驗
1913年Georges Sagnac進行了那個舉世著名的Sagnac實驗。 在所有的聲稱驗證了相對論的實驗，Sagnac實驗最具特色。因為它是唯一的一個其結果在驗證了相對論之後還在現實世界的日常生活中得到非常廣泛的應用的實驗。但問題是【3,[7]】：1）Sagnac本人從未認為他的實驗驗證了相對論，而是堅定地宣告他的實驗否定了相對論，但最後他的實驗就愣是被全世界的相對論學者和廣大的科普大軍給驗證了相對論；2）所有試圖從理論上推導Sagnac實驗是如何驗證相對論的，除非是跳躍性地作弊，都不可避免地用到伽利略的速度疊加，然後再想方設法地把相對論的洛倫茲變換融合進他們的推導中去----也就是說都要想證明Sagnac實驗符合相對論，先要證明Sagnac實驗驗證了完全否定狹義相對論的伽利略速度疊加！這就好比為了證明火是燙的，先要證明火是冰冷的----這就是相對論學者不同於常人之處，他們都有著遠超出常人的想象力。
5. Michelson-Morley實驗
Michelson-Morley實驗也被簡稱為MM實驗，是由Michelson和Morley兩個人在19世紀末進行的尋找以太的實驗。他們未能找到以太，從而他們的實驗被相對論學者成為人類曆史上最偉大的失敗了的實驗，這是因為相對論學者認為沒有找到以太就是對相對論的合理性的最好的證明。
這就好比說有人說赤道上有長著十根尾巴的狼，大家都去找了，結果沒找到，所以得出結論說：啊，原來這個世界是還有比狼還大的螞蟻呀。。。。完全不著邊的兩件事被當作了因果關係的前因和後果。
再說，洛倫茲最初的動鍾變慢和動尺變短理論是作為以太的特性提出來的，怎麽找不到以太可以作為相對論成立的證明呢？
實際上，如我在2022年指出的【3】，MM實驗可以用修正的真空光速假設（revised postulate of speed of light in vacuum）來解釋：
cab = c + ?vab (4)
其中cab 真空中的物體a和物體b之間的速度, c 由麥克斯韋公式給出的真空中的光速，?vab= va// - vb// 是物體a與b之間的相對速度。
由(4)我們可以看出MM實驗之所以沒能測出所謂的以太的速度，是因為他們的?vab=0。
結束語
如我在“想象才是皇帝新衣之精要”【[8]】一文中指出的，原以為是安徒生對人生見聞和曆史經驗進行總結的《皇帝新衣》一書，卻令人詫異地演化為一場曠世長久的知識精英的真人秀。其實，具體的文章或報告作者犯錯誤都是可以理解的，那是科學發展過程中常有的現象。令人奇怪的是這場全球性的狂熱的皇帝新衣的大戲。在這場世界性的跨世紀的超大型的皇帝新衣真人秀中，各種稀奇古怪的邏輯都可以被用來作為對各種有意義的或沒意義的實驗進行讓歎為觀止的解釋。當然，這裏的一個曆史巧合是：在安徒生之後，人類的學術分類和社會分工的專業化程度越來越高而人類社會整體的哲學思辨能力卻開始急劇跌落，這也為上演世界範圍的大規模的皇帝新衣真人秀創造了有利的條件【[9]】。即便如此，人們也是還會這不禁要問：難道這一切僅僅是社會動力的自然演化，還是背後有著類似傳說中的外星人那樣的特殊力量在地球文明進行集體洗腦呢？
“常試民無知無欲，使夫智者不敢為也”
---老子
[[1]] Wikipedia (2022g). “Experimental testing of time dilation”. https://en.wikipedia.org/wiki/Experimental_testing_of_time_dilation#Atmospheric_tests. Last edited on 21 July 2023, at 03:25 (UTC).
[[2]] Heyde, Henrik Bak (2018) [YouTube] “Time Dilation, An Experiment With Mu - Mesons (1962)”. [video] url: https://www.youtube.com/watch?v=5wH2UbjGKlw
[[3]] 戴榕菁（2023）當哲學被藐視之後。。。。（更新版）
[[4]] 戴榕菁（2022）實驗與邏輯
[[5]] 戴榕菁（2023）他們被說服了？
[[6]] 戴榕菁（2023）真相或許比想象的更。。。。
[[7]] 戴榕菁（2022）Sagnac實驗的真實效應及皇帝新衣編織機
[[8]] 戴榕菁（2023）想象才是皇帝新衣之精要
[[9]] 戴榕菁（2023）社會分工---邪惡與錯誤的放大器
