《正確解讀相對論》第1章是倉庫變短還是撐桿收縮了？講課稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。正確解讀相對論第1章是倉庫變短還是撐桿收縮了？-正確解讀相對論黃鋒譚強著目錄第1章是倉庫變短還是撐桿收縮？第1節(jié)農(nóng)夫的倉庫能裝下?lián)螚U嗎？(3)第2節(jié)燈泡是否閃亮？老鼠是否死亡？(11)第3節(jié)墻壁能和橡皮筋一樣伸長嗎？(12)第2章螞蟻A究竟是死還是活？第1節(jié)“同時”和“同步”的區(qū)別(20)第2節(jié)“愛因斯坦列車”上發(fā)生的怪事(26)第3節(jié)哪個鐵塔先被照亮？(36)第4節(jié)螞蟻A究竟是死還是活？(44)第5節(jié)如何判別靜止和運動？(62)第3章孿生兄弟倆究竟誰更年輕？第1節(jié)靜止和高速飛行的孿生兄弟(67)第2節(jié)

2、相對論中的對立事件(72)第3節(jié)相對論是否可以違背邏輯關(guān)系？(74)1數(shù)學(xué)與邏輯(74)2量子力學(xué)是否已經(jīng)違背邏輯？(79)量子行為的統(tǒng)計因果性(80)薛定諤貓的命運(81)意識是否可以作用于波函數(shù)？(84)平行宇宙是否存在？(85)隱變量理論(86)“量子邏輯”與“布爾邏輯”(87)3相對論和矛盾律(89)第4節(jié)實驗是否支持“尺縮鐘慢”和“同時的相對性”？(94)第4章正確解讀狹義相對論第1節(jié)“尺縮鐘慢”的四種解釋(107)第2節(jié)絕對空間(110)1空間的本質(zhì)(111)2如何定義“直線”(115)3非歐幾何學(xué)(116)4關(guān)于數(shù)學(xué)真理(118)5牛頓水桶實驗(127)第3節(jié)運動物體的長度(13

3、1)第4節(jié)相對時間(133)1時間的感覺(133)2時間的單位(134)3時間的定義(136)4相對時間(138)第5節(jié)是否存在“絕對靜止參照系”？(140)第6節(jié)時間與引力有關(guān)嗎？(154)第7節(jié)物體的質(zhì)量(159)第8節(jié)物體的能量(160)1運動物體的動能(160)2質(zhì)量和能量的關(guān)系式(162)3能量和動量的關(guān)系式(164)第9節(jié)物體的運動定律(166)1靜質(zhì)量恒定物體的運動定律(166)（1）質(zhì)點運動的基本方程(166)（2）橫向加速度(167)（3）力的變換關(guān)系(168)（4）作用力與反作用力(171)2靜質(zhì)量變化物體的運動定律(172)（1）修正后的運動定律(173)（2）有爭議的溫

4、度變換(174)第10節(jié)狹義相對論修正總結(jié)(176)第5章如何破解狹義相對論的悖論？第1節(jié)破解“農(nóng)夫倉庫裝桿悖論”(181)第2節(jié)破解“孿生子年齡悖論”(182)第3節(jié)破解“潛水艇沉浮悖論”(183)第4節(jié)破解“剛棒能量丟失悖論”(185)第5節(jié)破解“直角杠桿旋轉(zhuǎn)悖論”(188)第6節(jié)破解“拉直柔繩旋轉(zhuǎn)悖論”(190)第7節(jié)破解“電磁場能量丟失悖論”(192)第8節(jié)破解“電磁場能量增加悖論”(196)第6章超光速能使人回到過去嗎？第1節(jié)“爺孫悖論”與時間機器(203)第2節(jié)愛因斯坦遺漏的一個根(207)第3節(jié)超光速理論的構(gòu)想(210)1超光速時空坐標(biāo)變換(210)2超光速物體的速度變換(211

5、)3超光速物體的質(zhì)量(212)4超光速物體的能量和動量(213)第7章時空彎曲是必須的嗎？第1節(jié)廣義相對論的缺陷(224)1宇宙大爆炸“奇點”(224)2與量子理論不相容(225)3無法解釋雙星進動(226)4“引力紅移”危機(227)5恒星光線的偏折誤差太大(228)6引力“藍移”推導(dǎo)的錯誤(229)7“引力波”是否以超光速傳播？(230)第二節(jié)萬有引力的修正(232)第三節(jié)附加引力的實踐檢驗”(235)1太陽光譜線“紅移”(235)2地球光譜線“藍移”(238)3恒星光線的偏折(238)4水星的“附加進動”(241)5行星的雷達回波延遲(246)6脈沖雙星的進動(251)“PSR19131

6、6雙星”的進動(254)“PSRJ07373039A/B雙星”的進動(256)“DI海格立斯雙星”的進動(257)第8章附錄附錄1經(jīng)典時空觀及其危機(261)1伽利略變換(261)2伽利略相對性原理(262)3以太假說(264)附錄2麥克斯韋電磁理論(265)1麥克斯韋方程組(266)2電磁波速度和赫茲實驗(269)3光速的參照系(272)附錄3幾個重要的經(jīng)典實驗(274)1、級干涉的基本計算(275)2霍克實驗(276)3斐索流水實驗(277)4菲涅耳牽引系數(shù)(279)5邁克爾孫莫雷光干涉實驗(280)6特魯頓-諾伯爾實驗(284)附錄4洛侖茲變換(286)1洛倫茲時空變換(286)2相對論

7、的速度合成公式(290)3用相對論解釋斐索流水實驗(292)附錄5橫向多普勒效應(yīng)(293)1縱向多普勒效應(yīng)(293)2橫向多普勒效應(yīng)(294)附錄6光行差現(xiàn)象(296)附錄7破解“滑落佯謬”(297)附錄8破解“老鼠死亡悖論”(299)附錄9破解“剛棒動量丟失悖論”(301)附錄10破解“列車過橋悖論”(304)第1章倉庫變短還是撐桿收縮？【主持人】：大家好！為了正確解讀偉大的物理學(xué)家愛因斯坦建立的相對論，我們從今天起進行7天的討論。為此，我們請到了清華大學(xué)的黃鋒博士和南寧市一點通教育咨詢中心特級物理教師譚強先生，請大家鼓掌歡迎！現(xiàn)在，我們首先請黃博士闡明自己的觀點?！军S博士】：大家好！很高興

8、有機會在這里同大家探討由偉大的物理學(xué)家愛因斯坦建立的狹義相對論和廣義相對論。首先談?wù)劒M義相對論。愛因斯坦是20世紀最偉大的科學(xué)家和思想家。作為科學(xué)家，他是19和20世紀之交物理學(xué)革命的發(fā)動者和主將，是現(xiàn)代科學(xué)的奠基者和締造者。他的諸多科學(xué)貢獻都是開創(chuàng)性的和劃時代的。按照現(xiàn)今的諾貝爾科學(xué)獎評選標(biāo)準(zhǔn)，愛因斯坦至少應(yīng)該榮獲五、六次物理學(xué)獎（狹義相對論、布朗運動理論、光量子理論、質(zhì)能關(guān)系式、廣義相對論，以及固體比熱的量子理論、受激輻射理論、玻色-愛因斯坦統(tǒng)計、宇宙學(xué)等）。愛因斯坦在物理學(xué)家心目中的威望和位置遙遙領(lǐng)先。20世紀初，物理學(xué)基本觀念經(jīng)歷了三次影響深遠的革命。作為這三次革命的標(biāo)志和成果，就是狹

9、義相對論、廣義相對論和量子力學(xué)的建立。量子力學(xué)和狹義相對論（以下簡稱相對論），是物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的兩大支柱。相對論取得了舉世公認的輝煌成就?？梢哉f，沒有量子力學(xué)和相對論，就沒有現(xiàn)代文明。這兩個內(nèi)容已經(jīng)列入高中三年級物理課本，在大學(xué)有許多專業(yè)對此繼續(xù)進行深入學(xué)習(xí)。相對論的提出是物理學(xué)中劃時代的事件。它使力學(xué)和電動力學(xué)相互協(xié)調(diào)，變革了傳統(tǒng)的時間和空間概念，揭示了質(zhì)量和能量的統(tǒng)一，把動量守恒定律和能量守恒定律聯(lián)結(jié)起來，把經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動力學(xué)統(tǒng)一起來。這是人類理性思維的杰作。它與10年之后創(chuàng)立的廣義相對論，在科學(xué)史上矗立了一座巍峨而永恒的豐碑，全面打開了物理學(xué)革命的新局面。海森堡說：“在科學(xué)史

10、上。以往也許從來沒有過一個先驅(qū)像愛因斯坦和他的相對論那樣，在他在世時為那么多的人所知道，而他一生的工作卻只有那么少的人能夠懂得。然而，這個名聲是完全有理由的。因為有點像藝術(shù)領(lǐng)域中的達芬奇或者貝多芬，愛因斯坦也站在科學(xué)的一個轉(zhuǎn)折點上，而他的著作率先表達出了這一變化的開端，因此，看來好象是他本人發(fā)動了我們在本世紀上半期所親眼目睹的這場革命。”“尺縮”和“鐘慢”效應(yīng)是相對論中最核心的兩個結(jié)論，從相對論誕生起，“尺縮鐘慢”的確遇到了許多人的激烈反對。有許多著名物理學(xué)家設(shè)計了許多科學(xué)實驗，也提出了許多思想實驗來質(zhì)疑相對論，甚至企圖否定相對論，但100多年過去了，相對論不但沒有被推翻，反而更成熟了，相對論

11、的堡壘更堅固了。事實證明，相對論不僅是一個“不存在任何矛盾的、邏輯自洽的理論”，而且，任何科學(xué)實驗都支持相對論，至今尚未發(fā)現(xiàn)有一個實驗不符合相對論或反對相對論！因此，對相對論持反對觀點的人，要么拿出事實來，證明某個實驗不符合相對論；要么通過嚴密的邏輯論證，證明相對論是一個有矛盾的、邏輯不自洽的理論。否則，就是在嘩眾取寵、自取其辱?！局鞒秩恕浚合旅嬗姓堊T老師闡明自己的觀點?！咀T老師】：大家好！首先我要感謝節(jié)目主持人和黃博士為我提供了這么一個舞臺，使我能夠有機會發(fā)表自己對相對論的看法。物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動基本規(guī)律的前沿學(xué)科。我認為，對于一個理論，僅僅知道如何應(yīng)用或者將它作為

12、一個工具還遠遠不夠，還應(yīng)該對它的基本思想有一個清楚的認識，對它所揭示事物的本質(zhì)有深入的了解和體會。在愛因斯坦逝世前兩周，他語重心長地告戒人們：“科學(xué)史上經(jīng)常碰到這樣的情況，一些重大的問題似乎已經(jīng)得到解決，但是卻以新的形式重新出現(xiàn)。這也許就是物理學(xué)的一個特征。并且，某些基本問題可能永遠糾纏著我們?！眱H僅有新奇事物的積累而不能揭示出其中更深刻的意義，會使心靈變得麻木。可以肯定的是，盡管相對論與量子力學(xué)已經(jīng)取得了很大成功，但我們還不能把近代物理看成一門已經(jīng)完成了的物理學(xué)。聯(lián)合國教科文組織在其發(fā)表的1998年世界科學(xué)報告中指出：“相對論和量子力學(xué)是20世紀的兩大學(xué)術(shù)成就。遺憾的是，這兩個理論迄今為止被

13、證明是相互對立的，成為一個嚴重的障礙?！痹诋?dāng)代物理學(xué)的研究中，絕大部分挑戰(zhàn)和機會都是屬于近代物理學(xué)的。在未來的一段時期內(nèi)，情況肯定也還是如此。我們還不能肯定地預(yù)測在什么時候，在什么問題上將會有原則性的突破。如果在邏輯上和實驗上發(fā)現(xiàn)需要對相對論或量子力學(xué)作原則上的修改，也不會是完全出乎預(yù)料的。近代物理學(xué)基礎(chǔ)正期待著原則性的新的突破。科學(xué)理論有兩個最基本的特點：一是與實踐檢驗相聯(lián)系，就是具有客觀真理性；二是與形式結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，就是構(gòu)成嚴密的邏輯體系。從某種意義上說，相對論本身并沒有問題，問題在于人們對它進行了錯誤的理解，因此，相對論不需要修改了，更不需要推翻，而是需要還相對論以本來面目。按照目前解釋

14、的狹義相對論，的確存在邏輯矛盾，所以才有必要研究它、糾正它。一直以來，不少人對相對論感興趣，但在接觸它的過程中，常常會發(fā)現(xiàn)對它的解釋存在許多違背邏輯關(guān)系的悖論。偉大的哲學(xué)家兼數(shù)學(xué)家羅素認為：“直到今天，相對論依然是有爭議的，而且受到其內(nèi)在難題的困擾?！痹S多人由此產(chǎn)生各種困惑和誤解。愛因斯坦用神秘的邏輯難題來?；笕藗円呀?jīng)超過了100年，然而帶來真正危害的還是那些不以批判態(tài)度對待愛因斯坦的人，他們?nèi)P吸收相對論，對不好的東西也不揚棄，這最終必將使愛因斯坦的名譽受到損害。一個理論真正變得完美是你不可能對它進行明顯修改而不使其遭到完全破壞也就是說，明顯改變這個理論將會使它徹底被毀。相對論100多年不倒

15、，并不意味著對它的解釋沒有問題。亞里斯多德關(guān)于重物先落地的錯誤思想2000年都沒有倒，一直到伽利略用思想實驗才把它推翻了。過去，人們?nèi)狈φ_的思想實驗來論證對相對論的解釋錯誤。我想，我已經(jīng)找到了正確的思想實驗來論證對相對論的解釋的錯誤。首先，我想從邏輯上論證目前解釋的相對論是一個有矛盾的理論。在辯論之前，有必要先弄清以下兩個概念：佯繆表面上看是一種用目前已被人們普遍認為正確的理論所無法解釋的命題，是在保持論斷的邏輯正確情況下產(chǎn)生的論斷；表面看上似乎它是一個錯誤的矛盾，但實際上是正確的。悖論在它產(chǎn)生時是一種真正的矛盾，但隨著時間的推移，當(dāng)人們的認識提高，“悖論”得到破解之后，它就轉(zhuǎn)化為“佯繆”。

16、真理的反面是謬誤和悖論，悖論是與真理相對立的。在一個演繹理論中能推出自相矛盾的命題，理論就不成立。羅素的理發(fā)師悖論和其他語義悖論向人們提出了這樣的任務(wù)：或者拋棄形式邏輯的排中律和矛盾律，或者找出消除矛盾的方法。悖論雖然是一種邏輯矛盾，但邏輯矛盾并不都是悖論。悖論則不然，它可以在嚴格陳述的形式下遵循邏輯規(guī)則，由嚴密的推導(dǎo)得到，即由推理推出悖論。從科學(xué)進步的角度來看，低估悖論的重要性，將它們視為詭辯和笑料是非常錯誤的。倘若我們認真對待自己的工作，便不能容忍悖論存在的事實。我們必須找出它的原因，就是說，必須分析出出現(xiàn)悖論所依據(jù)的前提，必須有所揚棄，必須研究這將給我們的整個討論帶來怎樣的后果?？茖W(xué)發(fā)展

17、史告訴我們：千百年的日常生活經(jīng)驗總結(jié)出的所謂“常識”往往是靠不住的。但是，違背邏輯的事情更靠不住。相對論的所有悖論都是由它時空結(jié)構(gòu)的矛盾引起的。首先，讓我們了解由“相對空間”引起的邏輯矛盾。下面我向黃博士提出第一個問題：第1節(jié)農(nóng)夫的倉庫能裝下?lián)螚U嗎？【譚老師】：撐桿運動員有一根L0=10m長的桿，農(nóng)民有一倉庫d0=9m長。雙方打賭，農(nóng)民說：“你只要以u=0.6c的速度奔跑，桿的長度收縮為（1-1-1）收縮后的桿長小于9m，倉庫能裝進你的桿，我來得及關(guān)門”。運動員說：“運動的倉庫長度收縮為（1-1-2）收縮后的倉庫長小于10m。門關(guān)不上”。請問，誰能贏得打賭？由俎棟林編著、清華大學(xué)出版社出版的電

18、動力學(xué)（2006.267-271）中對此解法如下：取桿AB的前端（B）到達門（C）的時刻為t=t=0。農(nóng)民在靜止系S觀測：運動桿的長度收縮為9m桿前端B碰到倉庫后壁D（稱為事件甲）時，B的坐標(biāo)為X1=9m，時間為t1，則：X1=ut1，即9=0.6ct1，桿后端A到達倉庫門C（稱為事件乙）時，B的坐標(biāo)為X2=8m，時間為t2，則：X2=ut2，即8=0.6ct2，由于t2t1，說明“事件乙發(fā)生在先，事件甲發(fā)生在后”。倉庫能裝進桿，農(nóng)民來得及關(guān)門。運動員在運動系S觀測：運動的倉庫長度收縮為相對運動員靜止測得撐桿長10米10m桿前端B碰到倉庫的后壁D時，B的坐標(biāo)為X1=-7.2米，時間為t1，則：

19、X1=ut1，即-7.2=-0.6ct1，桿后端A到達倉庫門C時，A的坐標(biāo)為X2=-10m，時間為t2，則：X2=ut2，即-10=-0.6ct2，圖1-1農(nóng)民的倉庫能否裝下運動員的撐桿？由于t1t2，說明“事件甲發(fā)生在先，事件乙發(fā)生在后”。設(shè)發(fā)生在B的事情（B碰D）的時刻為t1，該事情通過光信號傳播到A的時刻為t3，則t=t3-t1，BA=ct=t3-t1將BA=10m和代入上式得：t2t3，說明“事件乙發(fā)生在先，事件甲發(fā)生在后”。結(jié)論：農(nóng)民在S系觀測的結(jié)果，與運動員在S系觀測結(jié)果一致，不出現(xiàn)矛盾，倉庫能裝桿，農(nóng)民來得及關(guān)門。農(nóng)民贏得打賭。我認為，以上解題過程有明顯錯誤：（1）按照相對論理論

20、，對于某一事件，若在S系觀測發(fā)生的時刻為，根據(jù)洛倫茲變換替換到S系觀測其為?？陀^時刻并不包含事件發(fā)生后的光信號傳播到S系觀測者眼睛的時間。若扣除光信號傳播的時間，S系中任何一個觀測者都將得到同一個。這樣，雖然主觀上運動員看到“倉庫后壁D碰桿前端B”事件的光信號晚于“倉庫前門C碰桿后端A”，但客觀上是“D碰B”早于“C碰A”。（2）如果以事件發(fā)生后的光信號傳播到S系各個觀測者眼睛的時刻為準(zhǔn)，那么，對應(yīng)于S系事件發(fā)生的時刻，就會得到無數(shù)個不同的，究竟以哪一位觀測者眼睛接收到光信號的時刻為準(zhǔn)呢？在S系的B處也可設(shè)立一個觀測者，他看到的仍然是“事件乙發(fā)生在先，事件甲發(fā)生在后”。S系中正確的觀測地點應(yīng)該

21、選擇在AB的中點，這樣，同時發(fā)生在A、B兩處的事件，將同時傳播到觀測者處。（3）運動員認為桿比倉庫長，桿的后端（A）進門（C）發(fā)生在前，前端（B）碰到倉庫后壁（D）發(fā)生在后。請問，當(dāng)桿后端進門那一刻，桿的前端在哪里？當(dāng)桿前端碰到倉庫后壁那一刻，桿的后端又在哪里？這一刻，若桿的前、后兩端都在倉庫里，說明桿短倉庫長；這一刻，若桿的其中一端在倉庫里，而另一端在倉庫外，說明農(nóng)民來不得及關(guān)門。顯然，教科書作者犯了明顯的邏輯錯誤。用牛頓的話來說，這屬于“凡在哲學(xué)方面有思考才能的人決不會陷入這種謬論之中?！毕鄬}庫靜止農(nóng)民測得倉庫前后長9米【黃博士】：我無意對俎棟林先生的論述進行討論。請允許我以自己的方式來

22、討論同樣的問題。一個運動的桿要裝進一個靜止的倉庫，最終必須在該桿的運動速度趨于零時才能完成正常的裝填動作，否則會涉及到桿與墻壁的碰撞問題。因此，請允許我將原問題簡化如下：運動員有桿L0=10m長，農(nóng)民有倉庫d0=9m長，桿的長度方向和倉庫的長度方向為同向，該桿沿其長度方向以u=0.6c的速度相對于倉庫運動?，F(xiàn)將該倉庫的兩端（墻壁與門）的位置在地面上標(biāo)出。比較地面上該倉庫的這兩個位置的長度與該桿的長度即為原題意所關(guān)注的問題。讓農(nóng)民先來：農(nóng)民在地面上墻壁與門的位置處各置有一噴漆裝置，假定農(nóng)民在桿的前端從倉庫門的位置行進到達墻壁的位置時，讓那兩個噴漆裝置同時噴漆，在倉庫門位置的那個噴漆裝置有沒有噴中

23、該桿？噴在哪個地方？設(shè)地面參照系為，在其上建立慣性坐標(biāo)系（x,y,z,t），其中x方向為桿運動的方向。設(shè)隨桿運動的參照系為，在其上建立慣性坐標(biāo)系（x,y,z,t），其中x方向為桿運動的方向。這兩個坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系遵從洛侖茲變換：（1-1-3）設(shè)倉庫墻壁位置的那個噴漆裝置噴漆的事件為事件A，在兩個參照系中的坐標(biāo)分別為（xA,yA,zA,tA）、（xA,yA,zA,tA）；倉庫門位置的那個噴漆裝置噴漆的事件為事件B，在兩個參照系中的坐標(biāo)分別為（xB,yB,zB,tB）、（xB,yB,zB,tB）。已知（1-1-4）（1-1-5）利用（1-1-3）得到（1-1-6）（1-1-7）所以：（1-1-

24、8）（1-1-9）設(shè)桿的末端位置為P。由于桿長為L0，P在系中的x坐標(biāo)始終是（1-1-10）由（1-1-9）和（1-1-10）知，（1-1-11）結(jié)論是：在倉庫門位置的那個噴漆裝置沒有噴中該桿。對于這一結(jié)果，農(nóng)民認為這是運動的桿變短造成的（詳細推導(dǎo)要先求出P在系中在tA時刻的x坐標(biāo)，然后求該坐標(biāo)與xA之差，再進行比較即可）。而運動員則認為是噴漆不同時造成的，如（1-1-8）式所示。但兩個人都認為，倉庫門位置的那個噴漆裝置沒有噴中該桿是理所當(dāng)然的。對這一點沒有爭議，只是理解不同。（b）現(xiàn)在輪到運動員：運動員也在桿的兩端各置有一噴漆裝置，也在桿的前端從倉庫門的位置行進到達墻壁的位置時，讓這兩個噴漆

25、裝置同時對地面噴漆，在桿末端的那個噴漆裝置是噴在倉庫門位置上，還是噴在其他地方？還設(shè)桿的前端從倉庫門的位置行進到達墻壁的位置時，桿前端的那個噴漆裝置噴漆的事件為事件A（注意：它與前面所述那個A事件為同一事件），在兩個參照系中的坐標(biāo)分別為（xA,yA,zA,tA）、（xA,yA,zA,tA）；桿末端的那個噴漆裝置噴漆的事件為事件C，在兩個參照系中的坐標(biāo)分別為（xC,yC,zC,tC）、（xC,yC,zC,tC）。已知（1-1-12）（1-1-13）利用（1-1-3）得到（1-1-14）（1-1-15）所以：（1-1-16）（1-1-17）設(shè)倉庫門的位置為Q。由于倉庫長為d0，Q在系中的x坐標(biāo)始終

26、是（1-1-18）由（1-1-17）和（1-1-18）知，（1-1-19）結(jié)論是：在桿末端的那個噴漆裝置噴在倉庫門位置外邊的地面上，沒有噴在倉庫門位置和倉庫墻壁位置之間的地面上。同樣，對于這一結(jié)果，農(nóng)民和運動員都認為合理，但對造成這一結(jié)果的原因理解不同?！咀T老師】：感謝黃博士的回答。但我認為問題并沒有解決。1、對于農(nóng)民來說，要把運動的桿裝進一個靜止的倉庫，其真實含義是：當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，立即關(guān)門（不用時間）。此時，如果桿的末端已經(jīng)處在倉庫之內(nèi)，我們就說農(nóng)民來及關(guān)門。此時，如果桿的末端仍處在倉庫之外，我們就說農(nóng)民來不及關(guān)門。2、對于運動員來說，要把運動的桿裝進一個靜止的倉庫，其真實含義也

27、一樣：當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，立即關(guān)門。此時，如果桿的末端已經(jīng)處在倉庫之內(nèi)，我們就說農(nóng)民來及關(guān)門。此時，如果桿的末端仍處在倉庫之外，我們就說農(nóng)民來不及關(guān)門。3、如果認為“同時”具有絕對性，狹義相對論是不可能解決以上矛盾的，對于這一點，人們都很清楚。4、黃博士的結(jié)論是：在倉庫門位置的那個噴漆裝置沒有噴中該桿。對于這一結(jié)果，農(nóng)民認為這是運動的桿變短造成的。而運動員則認為是噴漆不同時造成的，如（1-1-8）式所示。但是，對于運動員來說，“運動員也在桿的兩端各置有一噴漆裝置，也在桿的前端從倉庫門的位置行進到達墻壁的位置時讓這兩個噴漆裝置同時對地面噴漆”，請問，當(dāng)桿的前端噴漆的那個時刻，既然“在桿末端

28、的那個噴漆裝置，噴在倉庫門位置外邊的地面上，沒有噴在倉庫門位置和倉庫墻壁位置之間的地面上”，這就說明桿的末端仍處在倉庫之外，農(nóng)民來不及關(guān)門！5、對于運動員來說，當(dāng)桿的前端噴漆的時刻，如果“在桿末端的那個噴漆裝置噴在倉庫門位置里邊的地面上，沒有噴在倉庫門位置和倉庫墻壁位置之間的地面上”，這就說明桿的長度小于倉庫的長度！【黃博士】：因為倉庫門位置的那個噴漆裝置的噴漆動作等同于關(guān)門，而且發(fā)生在當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁的時刻。結(jié)論是整個桿都在倉庫之內(nèi)（否則倉庫門位置的那個噴漆裝置噴的漆就要噴到桿上）?！爱?dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，立即關(guān)門?！边@個表述含糊不清。誰關(guān)門呢？如果是農(nóng)民關(guān)門（稱之為關(guān)門方案一），

29、這已經(jīng)回答。如果讓運動員關(guān)門，這當(dāng)然做不到。那么我們能不能安排運動員的助手，就站在地面上。當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時該助手隨即關(guān)倉庫門？如果這么安排，那么這個助手做的跟那個農(nóng)民前面所做的是一樣的。好吧，讓我們這么安排（稱之為關(guān)門方案二）：一個助手站在地面上的倉庫門上，此外還有助手就坐在與該桿相對靜止的一列車上，當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，此刻剛好面對車庫門的列車上的助手指令地面上的那個助手關(guān)倉庫門。這個事件我們稱為事件D，它在兩個參照系中的坐標(biāo)分別為（xD,yD,zD,tD）、（xD,yD,zD,tD）。根據(jù)這樣的安排，我們有如下關(guān)系：（1-1-20）（1-1-21）由（1-1-3）得到：（1-1

30、-22）（1-1-23）結(jié)論是：桿裝不進倉庫。為什么裝不進？運動員和列車上的那一些助手都認為，是因為倉庫變短了，如（1-1-23）式所示。但站在地面上的助手卻認為是因為關(guān)門早了。因為由（1-1-22）可知，tAtD。兩個不同的關(guān)門方案得到兩個不同結(jié)果，這不稀奇。地面上的人認為，按方案一關(guān)門能將桿關(guān)在內(nèi)是因為桿變短了，而按方案二關(guān)不住桿是因為門關(guān)早了。運動員則認為，按方案一關(guān)門能將桿關(guān)在內(nèi)是因為門關(guān)晚了，如（1-1-8）所示。按方案二關(guān)不住桿是因為倉庫變短了，如（1-1-23）所示。以上回答完全基于郭碩鴻電動力學(xué)的知識，我沒有采用別的知識。如果你認可洛侖茲變換，就請認真檢查我的分析有無問題。如查

31、到問題，討論可以繼續(xù)。如查不到任何問題，關(guān)于“倉庫裝桿”的討論請到此為止。接著可以討論下一個問題。如果譚老師不認可洛侖茲變換，那么我跟你如此討論是沒有任何意義的?！咀T老師】：1、對于農(nóng)民來說，當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，桿的末端已經(jīng)處在倉庫之內(nèi)，農(nóng)民來及關(guān)門?！皞}庫門位置的那個噴漆裝置的噴漆動作等同于關(guān)門，而且發(fā)生在當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁的時刻。結(jié)論是整個桿都在倉庫之內(nèi)（否則倉庫門位置的那個噴漆裝置噴的漆就要噴到桿上）?！边@沒有問題。2、我認為，“當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，立即關(guān)門”這個表述沒有問題。因為，“桿的前端抵達倉庫墻壁時”這個事件，對農(nóng)民和運動員雙方來說，是同時發(fā)生的。至于誰關(guān)門無關(guān)緊

32、要，我們甚至不要談?wù)摗罢l關(guān)門”。爭論的焦點分兩個方面：第一方面、“當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，桿的末端究竟是處在倉庫之內(nèi)，還是在倉庫之外？”；第二方面、“當(dāng)桿的末端抵達倉庫前門時，桿的前端究竟是處在倉庫之內(nèi)，還是在倉庫之外？”這是不能回避的問題。3、按照黃博士的解答，對于運動員來說，結(jié)論是：桿裝不進倉庫。這意味著，運動員的結(jié)論與農(nóng)民的結(jié)論有矛盾。4、“為什么裝不進？運動員和列車上的那一些助手都認為，是因為倉庫變短了。”這就是矛盾所在。對于運動員來說，只有當(dāng)桿的末端進入倉庫門的時刻立即關(guān)門，才能算做倉庫能夠裝下桿。但是，此刻桿的前端在哪里呢？這是不能回避的問題。5、如果“站在地面上的助手認為是因為

33、關(guān)門早了”，那么，可以將條件放寬一些，等到桿的末端進入倉庫門的時刻再關(guān)門。此刻桿的前端在哪里呢？兩個不同的關(guān)門方案得到兩個矛盾的結(jié)果，這是十分稀奇、不自洽的。相對論企圖用“同時的相對性”來解決以上矛盾，結(jié)果非但沒有解決問題，反而將矛盾激化，造成邏輯關(guān)系的空前混亂。6、數(shù)學(xué)是研究結(jié)構(gòu)的科學(xué)，數(shù)學(xué)的客觀性必須同物理學(xué)的客觀性區(qū)分開，也必須同現(xiàn)象描述的客觀性區(qū)分開。一方面，這意味著一些結(jié)構(gòu)被認為與它們在現(xiàn)實客體的出現(xiàn)無關(guān)，因此數(shù)學(xué)的客觀性是一個現(xiàn)象學(xué)的客觀性。另一方面，我們研究的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)與感覺現(xiàn)象所特有的復(fù)雜情況毫無共同之處。因此更容易概念化。關(guān)于這一點，我們可以這樣說，數(shù)學(xué)研究的結(jié)構(gòu)是理想化的結(jié)構(gòu)

34、。洛侖茲變換只是一個數(shù)學(xué)關(guān)系式，在數(shù)學(xué)上，我當(dāng)然認可它，但對于它表達的真實物理內(nèi)容有不同看法。按照目前相對論對洛侖茲變換表達的物理內(nèi)容的理解，如果并不會出現(xiàn)任何邏輯矛盾，對它進行討論是沒有任何意義的。問題是，邏輯矛盾出現(xiàn)了，我們還能夠認為過去所理解的洛侖茲變換表達的物理含義是正確的嗎？對于洛侖茲變換所反映的時間、空間性質(zhì)，至少有4種排列組合，其中一種屬于牛頓的絕對時空觀，一種屬于愛因斯坦的相對時空觀。為什么不可以嘗試其余的兩種可能呢？7、關(guān)于“長度收縮”的觀測效應(yīng)，我不僅從邏輯上否定它，還引用公認的物理實驗結(jié)果否定它（關(guān)于這一點，以后我將詳細向大家介紹）。只不過一直以來人們?yōu)榱司S護相對論，對這

35、類實驗做錯誤的解釋。如果黃博士認為“倉庫裝桿”的邏輯矛盾已經(jīng)解決了，這不是自欺欺人嗎？關(guān)于“同時性”的問題，我將在“倉庫裝桿”問題辯論結(jié)束后再討論。【黃博士】：你認為你否定了相對論，不等于別人也認為你真的否定了相對論。這里沒有自欺欺人的事情發(fā)生?！咀T老師】：我個人認為，黃博士不可能解決狹義相對論的邏輯矛盾。如果老師真的能解決，而包括劉遼在內(nèi)的所有國內(nèi)外相對論專家都不能解決，這本身就是一件大事。1、暫且不談我是否否定了相對論、相對論是否破產(chǎn)等問題，先談?wù)劦降啄壳皩ο鄬φ摰慕忉層袥]有邏輯矛盾？一句話：當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，桿的末端究竟是處在倉庫之內(nèi)，還是在倉庫之外？希望黃博士不要回避這個問題。

36、比如說，當(dāng)我問黃博士：“到底是你的矛更厲害一些，還是你的盾更厲害一些？”的時候，你不能回答：“我的矛是一種很厲害的攻擊性武器，盾也是一種很厲害的防御性武器”，“我的矛是用金屬制造的而盾是用滕制造的”，“我們根本不可以提到底是矛更厲害一些，還是盾更厲害一些這類問題，因為畢竟矛和盾是兩種不同的東西”，“說我的矛更厲害一些，和說我的盾更厲害一些，兩者都是正確的”諸如此類的問題。如果黃博士至今不相信目前對相對論的解釋存在邏輯矛盾，就必須正面回答我提出的問題，指出我的錯誤。既然黃博士認為“所有國內(nèi)外相對論專家都對相關(guān)問題束手無策”，說明目前對相對論的解釋存在邏輯矛盾。2、如果要等到桿的末端進門的時刻去關(guān)

37、門，那么談?wù)摗罢l關(guān)門”也許是很重要的。因為農(nóng)民認為桿的末端進入倉庫門的時刻，運動員并不認為桿的末端進入倉庫門。在這種情況下，農(nóng)民關(guān)門和運動員關(guān)門并不是同時發(fā)生的。如果農(nóng)民與運動員在事先約定，當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，必須關(guān)門，那么談?wù)摗罢l關(guān)門”就不重要了，因為農(nóng)民和運動員（或者抵達倉庫門的助手）關(guān)門是同時發(fā)生的。“當(dāng)桿的前端抵達倉庫墻壁時，桿的末端究竟是處在倉庫之內(nèi)，還是在倉庫之外？”這是非此即彼的邏輯關(guān)系，是不能回避、必須明確回答的問題。3、“長度收縮”的觀念，是由于“同時的相對性”的錯誤造成的，其本質(zhì)在于：當(dāng)我們測量一個運動桿的長度時，本以為自己取桿的前端和末端的時刻是同時的，實際上取桿的

38、后端的時刻提前了，所以得到“長度收縮”的結(jié)論。關(guān)于這一點，我將在后面進行詳細的、嚴密的論證。比如說，我在南寧有一根100米長的桿，有一外星人來到地球用我們地球的標(biāo)準(zhǔn)尺，與人類一起測量這根桿的靜止長度，的確是100米長。然后，外星人拿了地球上的標(biāo)準(zhǔn)尺到他們的飛船里，飛向遠方再勻速（u=0.6c）返回地球上的南寧上空時,測量得到運動桿的長度收縮為80米。我的桿明明就是100米長，外星人硬說是80米，當(dāng)然不對。也許有人說，外星人的標(biāo)準(zhǔn)尺也收縮了，但80米長的尺子收縮為64米，意味著外星人測得我的桿長是64米，這就更不對了。如果外星飛船的速度是c，他們就會認為我的桿長度為零（桿不存在），我當(dāng)然認為外星

39、人錯了。（鼓掌聲）當(dāng)相對桿靜止的時候，測量桿的長度是沒有問題的（不計測量過程中的偶然誤差和系統(tǒng)誤差），說明人類測量運動物體長度的理論是錯誤的。假如真的有智慧高于人類的外星人抵達地球，他們一定會糾正人類的上述測量錯誤。【黃博士】：我至今不相信狹義相對論存在邏輯矛盾，但是，如今所有國內(nèi)外相對論專家的確都對相關(guān)問題束手無策?！皸U的前端抵達倉庫后壁時這個事件，對農(nóng)民和運動員雙方來說，是同時發(fā)生的”。這點我同意，因為是同一事件，不僅是同時而且是同地。在相對論里，誰關(guān)門很重要。這是因為：對于運動物體長度的測量我們要求在某個時刻“同時”確定兩個端點，再對這兩個端點的空間距離在觀者參照系里進行丈量。在“關(guān)門方

40、案一”中，事件B和事件A在地面參照系中是同時的。盡管事件A對農(nóng)民和運動員雙方來說是同時發(fā)生的，但對事件B，運動員不認為是與A同時發(fā)生的事件。相反。運動員認為與A同時發(fā)生的關(guān)門事件是事件D。這就是我們考慮“關(guān)門方案二”的緣由。B和D不是同一事件，不存在非此即彼的邏輯關(guān)系。具體來說，依“關(guān)門方案一”關(guān)門，門關(guān)得上（或者，桿的末端處在倉庫之內(nèi)）；依“關(guān)門方案二”關(guān)門，門關(guān)不上（或者，桿的末端處在倉庫之外）。這二者不矛盾，因為本來兩個關(guān)門事件B和D不是同一事件（這不影響A對于運動員和農(nóng)民是同一事件的事實）?！皩τ谶\動員來說，只有當(dāng)桿的末端進入倉庫門的時刻立即關(guān)門，才能算做倉庫能夠裝下桿。但是，此刻桿的

41、前端在哪里呢？這是不能回避的問題?！边@個問題提的好，是我遇到的最具挑戰(zhàn)性的問題了。但我不認為這個問題會讓相對論破產(chǎn)，我相信其他相對論專家能夠回答這個問題。對于這個問題，請允許我稍后再回答。請問譚老師，是否只有“倉庫裝桿”這么唯一一個思想實驗，對“長度收縮”的理論造成威脅？第2節(jié)燈泡是否閃亮？老鼠是否死亡？【譚老師】：否定“長度收縮”理論的思想實驗的類型是相似的，我認為，對于普通百姓來說，下面這個“老鼠死亡”思想實驗更充分地暴露“長度收縮”理論的錯誤。下圖E為電源的電動勢，S為開關(guān)，R為滑動變阻器，CD和AB為彼此接觸良好并可相互自由滑動的裸露銅棒，CD與F點接觸良好，DMG為絕緣支架，其作用是

42、保證銅棒AB始終保持水平，K為裸露的銅導(dǎo)線的一端，其上涂有導(dǎo)電的強力膠水，可將飛來的AB銅棒牢牢粘合。L為一指示燈，燈與一只自動步槍的扳機連接，槍口對準(zhǔn)一只關(guān)在籠中的老鼠。如果指示燈閃亮，扳機被啟動，子彈射出，老鼠死亡；如果指示燈不閃亮，扳機不啟動，子彈仍在槍膛內(nèi)，老鼠存活。（1）該實驗在遠離一切力場的遙遠空間進行。（2）該電路除銅棒AB運動外，其余部分均靜止在某一慣性系S內(nèi)。（3）銅棒AB靜止時測得其長度為1.5（m）(1-2-1)D、K的水平距離為1（m）(1-2-2)導(dǎo)線CD足夠長。（4）銅棒AB緊貼銅導(dǎo)線CD，由C左端向右勻速運動，速度為。在靜止系S觀測，當(dāng)AB與K發(fā)生碰撞時被膠水粘合

43、，速度立即變?yōu)榱?。根?jù)相對論，S系測得AB的長度收縮為(米)1（m）(1-2-3)由于銅棒AB的A端已經(jīng)離開銅棒CD，不能形成回路，故燈泡L不閃亮，老鼠存活。在運動系S（銅棒AB）觀測，根據(jù)相對論，S系測得靜止的AB長度不變1.5（m）(1-2-4)圖1-2燈泡是否閃亮？老鼠是否死亡？D、K的水平距離收縮為(m)1.5（m）(1-2-5)由于銅棒B端與K接通，而AB的A端尚未離開銅棒CD，能形成回路，故燈泡L閃亮，老鼠死亡。整個過程，燈泡L到底亮過還是沒亮過，老鼠是死是活？這是相對論不能回避的問題！一個正確的物理理論必須對此實驗的結(jié)果進行選擇并進行令人滿意的解釋。對此，請問黃博士是否有解決方案

44、？【黃博士】：按照目前相對論的解釋，在靜止參照系S觀測燈泡L閃亮和在運動參照系S觀測燈泡L閃亮，兩者都是正確的，并無矛盾可言?！咀T老師】：整個過程，燈泡L曾經(jīng)亮過，老鼠死亡我們稱為事件A;整個過程，燈泡L未曾亮過，老鼠存活我們稱為事件B，則事件A事件B屬于對立事件，對立事件中的兩者不可能都是正確的，這是基本的邏輯常識。上述實驗的結(jié)果是唯一的燈泡要么亮，要么不亮，老鼠要么死，要么活，二者必居其一，燈泡不能既亮也不亮，老鼠不能既死也活（至于量子理論中既死又活的薛定諤貓是怎么回事，我們以后再討論）。但依據(jù)相對論，在不同坐標(biāo)系觀測得到了互相矛盾的結(jié)果，這種矛盾當(dāng)然是不允許、絕對被禁止的。這充分暴露了相

45、對論時空觀念的深刻矛盾。普朗克長度大約是質(zhì)子大小的。量子理論告訴我們，這個尺度代表了一個臨界點，在小于它的尺度下，經(jīng)典的時空圖景將徹底瓦解。按相對論“長度收縮”效應(yīng)，意味著不可能存在所謂的“最小長度”之類的東西。不論多短的長度，你總能通過接近光速的相對運動使它變得更短。這樣，普朗克長度的概念與相對論之間就存在矛盾。關(guān)于“倉庫裝桿”問題，請問黃博士是否有其他更好的解決方案？【黃博士】：如果關(guān)于對立事件的邏輯關(guān)系不能隨意更改，對于譚老師所提出“燈泡閃亮”思想實驗所暴露出“長度收縮”理論錯誤的問題，我目前還沒有想出解決問題的方案。也許其他學(xué)者有辦法解決。第3節(jié)墻壁能和橡皮筋一樣伸長嗎？【黃博士】：由

46、劉佑昌編著、清華大學(xué)出版社出版的狹義相對論及其佯謬中（2011.42），對“倉庫裝桿”問題有一個不同的解決方案。至于該解決方案是否比剛才我提出的解決方案更好一些，對此我不便加以評論?，F(xiàn)將這一解決方案向大家介紹。在系（倉庫）測量，桿的長度收縮為（m）但系認為農(nóng)民的測量“不合理”，因為農(nóng)民沒有同時測量撐桿的兩端。運動員“發(fā)現(xiàn)”農(nóng)民的時鐘出了問題，要進行校正計算。按系的同時標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)民使用“出了問題”的時鐘進行測量，測量B端的時刻比測量A端的時刻晚，其中（1-3-1）于是，系確認：系的測量結(jié)果“應(yīng)該”是（m）即（1-3-2）運動員仍然相信：即使在系（倉庫）里，相對自己（）靜止的撐桿仍具有較大的長度，而

47、且有著同樣的收縮系數(shù)?！咀T老師】：按這一解法的理論，對于靜止長度為m的倉庫，運動員測量得到倉庫的長度為(m)但農(nóng)民認為運動員并沒有同時測量倉庫的兩端，運動員測量倉庫的結(jié)果“應(yīng)該”是（m）（1-3-3）綜合以上測量結(jié)果：在運動員看來，桿長10m，倉庫12.5m，倉庫可以裝下桿；在農(nóng)民看來，倉庫9m，桿長11.25m，倉庫裝不下桿。兩者相互矛盾,悖論并未得到解決?！军S博士】：看來，僅從相對論的空間和時間性質(zhì)的角度入手，以上矛盾似乎不可調(diào)和，“農(nóng)夫倉庫悖論”似乎永遠無法得到破解！為此，有些學(xué)者從“絕對剛體不可能存在”的角度入手，認為“農(nóng)夫倉庫悖論”可以破解。在倉庫參照系觀測，解法與前面一樣，但是在撐

48、桿參照系的解法卻獨出心裁、別具一格。其解法如下：在撐桿參照系觀測，事件“倉庫后壁D碰到桿前端B”發(fā)生時，設(shè)裸露在倉庫外部分撐桿的長度為。為了使倉庫能裝下桿，在倉庫參照系的農(nóng)夫要求（1-3-4）而，故所以圖1-3倉庫墻壁可以伸長嗎？即）+（1-3-5）這表明，只要滿足（1-3-6）桿的段就可以進“倉庫”了；當(dāng)然，在段進“倉庫”之前，不應(yīng)受到彈性波的干擾，即應(yīng)有（1-3-7）式中為彈性波速。顯然，從而保證上式確實成立。整個桿可以完好地“進入”倉庫內(nèi)，從而“農(nóng)夫倉庫悖論”宣告破解。【譚老師】：我認為以上解法不太容易理解，黃博士能否講得詳細些？【黃博士】：好的。在倉庫參照系看來，為了使倉庫能裝下桿，桿

49、靜止長度的上限為（1-3-8）在撐桿參照系觀測，倉庫的長度縮短為（1-3-9）當(dāng)“倉庫后壁D碰到桿前端B”時，露在倉庫外桿AC的長度為（1-3-10）當(dāng)事件“倉庫后壁D碰到桿前端B”發(fā)生時，撐桿撞墻而產(chǎn)生的彈性沖擊波（應(yīng)力波）在桿內(nèi)傳播速度光速為，沖擊波傳播到達倉庫的左墻（C）所需要的時間為（1-3-11）沖擊波的擾動傳播左墻（C）之前，桿AC仍能保持原有的應(yīng)力分布及靜止（在觀測）狀態(tài)，倉庫的左墻（C）則仍能保持原有的應(yīng)力分布及運動（在觀測）狀態(tài)。左墻（C）運動到A點所需要的時間為（1-3-12）可以證明下列不等式基本成立：（1-3-13）證明如下：上式要求，即令（1），則有由得1令-1=0，

50、解得=即要求桿的速度不能超過，實際上，應(yīng)力波在桿內(nèi)傳播速度（劉佑昌著.狹義相對論及其佯謬.清華大學(xué)出版社，2011.196）的上限為將代入（1-3-13）式整理得：0解得證畢！將“農(nóng)夫倉庫”的數(shù)據(jù)：桿長=10米，倉庫長=9米，（假設(shè)應(yīng)力波以光速傳播）代入，左墻（C）運動到A點所需要的時間為（s）（1-3-14）沖擊波傳播到達倉庫的左墻（C）所需要的時間為（s）（1-3-15）倉庫的左墻（C）繼續(xù)向左運動，將露在倉庫外的桿（m）全部完好地“裝入”倉庫內(nèi)，倉庫的右墻（D）和桿的右（B）端發(fā)生碰撞，有微小形變但速度極小，在時間內(nèi)的位移可忽略不計，遠未穿墻。在時間內(nèi)，應(yīng)力波從桿前端B向左傳播的距離為（m）（mm）（1-3-16）所以，應(yīng)力波傳不到倉庫的左墻（C）。【譚老師】：問題在于：倉庫的左墻真的能夠如橡皮筋一般伸長2.8米而不垮嗎？如果將該例子的數(shù)據(jù)改為桿長=100m，倉庫長=90m，倉庫的左墻真的能夠如像皮筋一般伸長28米而不垮嗎？這顯然是十分荒唐的，就算可以做得到，這也遠離題意了！“農(nóng)夫倉庫悖論”并未得到破解。實際上，“長度收縮”并不是一種真實的物理效應(yīng)，這種收縮是相對的，是一種時空效應(yīng)，發(fā)生這種效應(yīng)時，構(gòu)成剛尺的原子結(jié)構(gòu)不會發(fā)生任何變化。（趙崢.探求上帝的秘密