涂润生 推迟势的起因除场源变化外还有场源运动

从源头上批驳相对论（1）

————基本相互作用推迟效应的不对称对电磁学和相对论有深远影响

涂润生



[摘要]介绍 “只要场的传递速度有限，由运动造成的推迟效应就在四种基本相互作用中都存在” “推迟势的起因除场源变化外还有场源运动、推迟效应数学表达式中应含有场源速度因子”；“基本相互作用的推迟效应在描述同一个事件的层次上不对称”；“第二项发现对电磁理论和相对论的影响”三项发现。着重介绍相对论中的矛盾和“第二项发现对相对论的深远影响”（如，电磁相互作用的推迟效应不对称决定了电动力学相对性原理和电运动学相对性原理最多只能在低速条件下近似成立、类似的不对称破坏等效原理并增加引力几何化的难度，等等）。扩充的电运动学和引力运动学都不支持相对论。

现有的关于推迟势的理论仅考虑了推迟势的两种起因（场源运动和电荷变化）中的一种（电荷变化），现有的推迟势的意义只是表明电磁相互作用不是即时的和超距的，缺乏实用意义。设甲系中有一块磁铁，乙系中有一根导体。甲乙两系之间的相对速度为υ。站在甲系中观察，导体感受到的有效磁场强度为与实际距离的平方成反比。站在乙系中观察，甲系中的空间收缩（收缩的比例为γ，相当于相互作用的距离拉长了γ倍，导体感受到的有效磁场强度大约只有根据静电理论计算值的η倍。它完全是由空间收缩造成的，而不是场源运动造成的推迟效应（详见文[1]和（2-5）式）。如果用电流表量出了那根导体中产生的感生电流的大小，该测量值就不会与惯性系的选择有关。其中一个系统的观察结果是不真实的。就是说，无论是否应用相对论，电磁相互作用之中仍然存在不对称和不协调的情况。

本文将考虑推迟势的另一种起因——场源运动。方式是，站在导体上观察，将那块磁铁看成是观察者所在系统中的一个运动的磁铁而不认为它带着一个虚构的空间一起运动，不必考虑空间因运动而收缩。随后将场源运动引起的推迟效应推广到整个基本相互作用领域。使运动学因素推迟效应具有广泛的实用价值。Landau描述的均速运动场源的场、力的Lorentz 变换结果和场源运动造成的推迟效应三者之间不一致。哪一种更符合实际，需用实验方法验证。

Einstein对以Maxwell方程组为基础的经典电动力学的不协调、不对称不满，所以寻找能满足更多的物理定律协变要求的数学方法和物理理论。结果找到了Lorentz变换和相对论。可是，不但没有消除电磁相互作用推迟效应的不对称，而且没有注意到又引起了新的不协调和不对称——相对论预言的“同时的相对性”、“时间膨胀”、“空间收缩”三大运动学效应的适用性并非与惯性系的选择无关（尽管它们在数学形式上可以做到与惯性系的选择无关）；光速与光源的运动状态无关允许绝对静止的事物存在。人们没有检查将相对论的运动学成果反馈到电磁理论之中是否会引起新的矛盾。场的Lorentz变换可以考虑到体系速度对电磁力的影响[1,2]，结果却不得不以牺牲力（或场）的客观性来赞美和维护相对性原理的普适性（如果承认力和场的客观性，就必须承认存在优越的系统）。相对性原理的普适性是用场和力等的客观性换来的。

人们已经在相对的道路上走向了极端：认为一切是相对的，否认一些事物的绝对性和客观性，以致犯了“否认场源、场、力的客观性和两物体之间相对运动的绝对性”的严重错误还以为是领悟到了深刻的道理。人们还认为Lorentz变换和Mincowski几何的适用范围为无穷大，认为凡是由它们导出的物理学结论都是正确的。如果将力（或场）与速度的关系纳入电磁理论体系之中，就不得不承认电磁场的合成传播速度不是恒量c。已有的推迟势理论只是描述了电荷变化引起的场的变化的传递，而没有考虑场源的运动引起的有效场的传递。所以，现代电磁学仅考虑了低速运动的动力学效应（即非相对论的动力学效应），而没有充分考虑到电磁相互作用的运动学效应（从推迟势的数学表达式和Maxwell电磁学基本方程中不含场源速度因子可以直接看出这一点）。在Maxwell电磁理论和引力理论中仍然存在超距作用的影子。在引力相互作用中也存在由运动造成的推迟效应，它的存在及其左右不对称能破坏等效原理，增加引力几何化的难度。Maxwell理论中电磁相互作用的不对称是不能全部被消除的，即使去消除也可采取多种方式（见图2）。只有不会引起新的矛盾的那种才是我们所欢迎的。遗憾的是，Einstein的选择既没有解决电动力学的对称和协调问题（找不到磁单极子表明电与磁在场源层次上可能是不对称的，这个层次上的不对称就没有必要也不可能被消除），又引起了新的矛盾。即使找到了磁单极子，电与磁在基本单元的稳定性和分布，力线的形态等方面仍然是不对称的。人们逐渐发现了相对论在哲学、逻辑、与经验世界相符性等方面的问题（见《伽利略电动力学》等杂志中批驳相对论的文章和本文第二章）。即使有效电磁相互作用是完全对称的，也会因考虑“基本相互作用的运动学效应”而使“光速与体系速度无关”的定论受到破坏（动摇了相对论的根基）。如果光速与光源的运动状态无关，小光源的运动不能牵引光子，光子的运动路径就是绝对静止的。我们可以利用光速与光源的运动状态无关建构一个绝对静止系：杂乱的光源路径系统（微波背景辐射的整体与它对应）。我在第3.2节论证了：相对论允许利用有限的能源制造出无穷大的惯性质量。总之，似乎没有办法继续维护相对论的时空理论霸主的地位。抽掉相对论形成的“真空”会被允许质量、体积、时间和力等与运动有关的理论（如，相对绝对论）填补。

超光速的事实只是在观念上被否定，而不是不存在。要知道，相对性原理不是至理而只在是一定条件下近似成立的可能性也占50%。“大自然不会偏爱某一类系统”只是Einstein的一个直觉，人们被它牵着鼻子走了100年（即跟着感觉走了100年），现在该是清醒（不走修补相对性原理的老路，必须允许一些人选择新的思路）的时候了。

1 电运动学相对性原理仅在低速条件下近似成立

1.1“不是有的电磁学推迟效应 电运动相互作用推迟效应都是对称的”决定了电动力学相对性原理只能近似成立

现有的关于推迟势的理论

仅考虑了推迟势力的两种起因（场源变化和场源运动）中的一种（电荷变化）。现有的推迟势力的意义仅为表明了电磁相互作用不是即时的超距作用。推迟势的另一种起因（即场源运动）将在文介绍，且由场源运动导致的推迟效应将被推广到所有关基本相互作用之中。场的洛伦兹变的结果并不与由场源运动导致的推迟效应一致。

在惯性系等价的前提下，与观察者相联系的系统是静止的。如果一个静电球以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一个导体（即站在电中性导体上观测向着自己运动的静电球），那么，在静电球掠过这个导体前这个导体中就来不及发生静电感应。因为与静止导体相联系的体系中的空间各点上的电场强度随时间而变，静电球比电场的运动速度还快，当静电球到达导体处时，静电理论认可的电场还没有传递到导体之中。这表明有效电磁相互作用力的大小与场源的速度有关。如果一个导体以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一个静电球（即站在静电球上观测），那么，在导体掠过这个静电球之前导体中就能够发生静电感应。因为与静电球相联系的系统中的空间各点上的电场强度不随时间而变，只要导体到达了某个点，其中的电荷就能立即感受到静电理论认定的电场的作用。将相对速度降低到光速以下，上述差别还是存在的（见图1）。这两个“如果……就……”的状语从句引出的结果表明，当裸场源高速运动时，电磁相互作用存在一种推迟现象（不能立即感受到静电理论认定的电场强度的作用）。这种效应就是电运动学推迟效应，它造成了电磁相互作用的新的不对称“大小的不对称”。爱因斯坦利用洛伦兹变换只是将 “上述电磁感应的大小相同而在不同系统中的解释不一样”的“解释不对称”消除了，而不能消除电磁感应“大小的不对称”。

图1 当 与同向时，电荷在处激发的势波到达 处的t时刻，电荷在处。场点（，t）处的势，表观值由Q/r 决定，而实际值由Q/(r+Δr)决定。

如果一个磁铁以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一个导体，那么，在磁铁掠过这个导体前这个导体中就不会产生感生电流。因为与静止导体相联系的体系中的空间各点上的磁场强度随时间而变，磁铁比磁场的运动速度还快，当磁铁到达导体处时，根据静电理论计算出的强度的磁场还没有传递到导体之中。它表明有效电磁相互作用力的大小与速度有关。.如果一个导体以超过光速的速度从无穷远处飞来靠近一块磁铁，那么，在导体掠过这块磁铁之前导体中就能够产生感生电流。因为与静止磁铁相联系的系统中的空间各点上的磁场强度不随时间而变，只要导体到达了某个点，其中的电荷就能立即感受到静电理论认定的磁场强度的作用。将相对速度降低到光速以下，上述差别还是存在的。只是在相对速度很低的情况下，上述差别可以忽略不计。所以，这两个“如果……就……”的状语从句引出的结果表明，当非均匀场源高速运动时，电磁相互作用存在一种推迟现象（不能立即感受到静电理论认定的磁场强度的作用）。而当导体运动、磁铁静止时不存在这种现象。所以，电动力学相对性原理最多只能在低速条件下近似成立（尽管能实现数学形式上的对称）。如果基本相互作用的推迟效应通过力而在两物体间的相对运动上反映出来了，就不能被坐标变换消除掉（就是说，力是客观的）。深入的讨论见《补充材料1》。

也许有人认为试验电荷的运动也会产生电磁相互作用的推迟现象，这样能使电磁相互作用的推迟现象在更高的层次上对称起来。但是，只要在某个层次上不对称，就可以利用不对称区分不同的惯性系。所以只要在一个层次上不对称，就足以破坏相对性原理的普适性。所有以有限速度传递的相互作用都有推迟效应。在绝对静止系存在前提下，只要A和B的电荷和质量都不相等，A与B的电磁相互作用推迟效应和引力相互作用的推迟效应就都是不对称的。

让一只手电筒以非常接近光的速度向前运动，打开手电筒，它的亮光也不会照射到它前方较远的距离。从高速行驶的火车上将电筒发出的光线横向照射到远处的墙上，同一个光子的触墙事件比产生事件落后L/c的时间，此处L是火车与墙之间的距离。如果是火车上的强大电荷与墙之间发生静电感应，L/c就是该静电感应的推迟时间。加上电中性导体内部电荷的电场决不会延伸到导体之外而磁铁的磁场是充满全空间的。所以，即使认为电磁相互作用是交换电磁波，有效电磁相互作用的推迟现象仍然存在，且仍然存在不对称的情况。

对于一般情况，有效势的大小为式（2）所示。当体系速度υ的方向与矢径的方向相反时，推迟势会出现无穷大。这是现有电磁理论认可电荷中心处的电场为无穷大的缘故。可以导出速度-矢径夹角为任意值时的推迟势表达式。

C



β

r* =ct



α π