关于相对论、洛伦兹变换与洛伦兹本人的变换和可压缩变换的讨论

洛伦兹变换的自洽问题是个老问题。为什么洛伦兹变换还能够解释一些物理现象呢，这就像我们风速近等于零的试验的结果加个尺缩变换也可以变成高速来流的结果，那个压力系数（能量）的变化也居然可以用质能定律来计算？这本来是介质的一种可压缩特性，只要介质有状态方程，那么这种相对运动产生的可压缩性就会导致可压缩流动介质的波动方程的非线性，如果相对运动速度比较低，那么其系数产生的变化刚好就是和加上尺缩变换的波动方程是一样的。空气动力学家近百年来也用这个尺缩变换算飞机算导弹，在空气动力学里面这个变换叫普朗特变换，或者叫格劳沃变换，而不叫尺缩变换，为啥不叫尺缩变换，因为所有在来流速度为零的风洞里面做实验的科学家都知道，实验标膜长度实际没有变，变得只是方程的系数，为理解方程的变换直观起见，飞机导弹和机翼的长度他们都不变化，想变的只是厚度，所以他们把尺缩变成了厚度增张，这对数学家们来说都不算个事情，都是一回事。

      所以国内就有上海船舶设计院的廖铭声等人，也是拿流体力学，甚至是可压缩流体力学的介质现象来代替和解释相对论的，尽管他的推导还很不严密，但是我还是把他写的东西介绍给了宋健院士。因为他的想法还是对的。得到的近似表达也说明了这个问题。

2012年前一段时间，英国科学家把真空的光速又变低了，大家都在核实这个事情，很热闹，相对论又受到挑战了，其实这类事情已经见怪不怪了，换一种说法，空气动力学家把相对论也就是个近似算法，这样的认识也无可厚非。

     有些人认为相对论的核心是洛伦兹变换，而洛伦兹变换却不自洽，说明洛伦兹变换不正确。一个没有正确核心的理论一定不是正确的理论。用一个没有正确的核心的所谓理论，去解释任何实验，都是不可能自圆其说的。其实我并不这样看，洛伦兹变换确实不自洽，不一定说明洛伦兹变换完全不正确。相对论理论也完全不正确。仅仅指出不正确的地方还不够，为什么电子在加速器至今还用洛伦兹因子来修正电子质量？而且只有这样才能得到正确的轨道，为什么迈克尔孙莫雷试验在二阶精度上查不出干涉条纹的移动。这些还需要有新的理论来代替才行。

     这里要强调一下，洛伦兹本人给出的变换（仅有尺缩变换）和爱因斯坦给出的洛伦兹变换是两码事，它和我们在风洞试验后做修正用的变换普朗特一样，都是一种近似成立的算法，这点似乎只有搞空气动力的才能理解。这样不仅仅指出相对论是近似的，还能说明他作为一种近似算法，误差到什么量级，以便从更深刻的角度上慢慢琢磨琢磨这个问题。

      为了解释迈克尔逊—莫雷(Mechelson—Morley)实验，菲兹杰惹、洛伦兹等提出长度收缩说。当时还没有洛伦兹变换，长度收缩没有理论根据，只能是一种猜想。为了给长度收缩一个理论根据，洛伦兹提出了洛伦兹变换。可以说，是长度收缩说导致了洛伦兹变换。洛伦兹认为，可以从洛伦兹变换推出长度收缩，洛伦兹变换是长度收缩的理论根据（这里暂且不说洛伦兹变换自身有没有理论根据，爱因斯坦推导洛伦兹变换实际上就是找洛伦兹变换的理论根据），以上应该是长度收缩的发展历程。

洛伦兹是这样从洛伦兹变换推导出长度收缩公式的。

因为洛伦兹变换中有变换式：

      x₍₁₎=[x'₍₁₎+v t'_（1）]/β，

      x₍₂₎=[x_'(2)+vt'_（2）]/β，

其中      β=√(1-v^2/c^2)

所以

       L=x₍₂₎-x₍₁₎=[x'₍₂₎+vt'_（2）]/β-[x'₍₁₎+vt'_（1）]/β

因为 vt'_（2）= t'_（1）,

所以，上式=[x'₍₂₎-x'₍₁₎]/β=L'/β

即     L'=L*β.。

这里的

     x₍₁₎=[x'₍₁₎+vt'_（1）]/β,

     x₍₂₎=[x'₍₂₎+vt'_（2）]/β

  就是洛伦兹变换的一部分，由此可见，虽然洛伦兹本意并没有提出变换，但洛伦兹变换表达的的确是两个惯性系之间的坐标变换，而不是近似计算公式；虽然洛伦兹只说到有尺缩，但从洛伦兹变换的确可以推出钟慢。

      长度收缩公式才是近似计算公式的一部分，而长度收缩公式却又是从洛伦兹变换推出的。洛伦兹变换是不自洽的，用它推出的结论的正确性是不能保证的。如果用它推出的结论万一与实验一致，有很大的可能是巧合。实际上，刚开始，洛伦兹系数也是猜出来的。后来的推导不过是为了给猜出的系数找个理论根据而已。不过，直到现在这个理论根据还没有找到，因此，长度收缩公式仍然是个猜测公式。

     当时洛伦兹认为同时是绝对的，他没有注意到从洛伦兹变换的另外两个变换式（即时间变换式）可以推导出同时是相对的。洛伦兹的表达里面没有钟慢一说，从彭家勒到爱因斯坦，才搞出来时间延长的表达式，爱因斯坦他们注意到了这个问题，因此他先用光速不变推导出同时是相对的。但是，爱因斯坦没有看到，推导两个惯性系之间的坐标变换（洛伦兹变换）必须先承认同时是绝对的。这也叫，智者千虑必有一失吧。

       很多学习空气动力学的人已经忘了，我们在静止坐标系测量的气动试验结果，也是通过洛伦兹变换换算到相对运动速度比较高的运动坐标系里面去的？我还记着，因为讲这一段内容的老师叫徐明初，他是一个极端严格的老师，我们给他起了一个外号叫徐老严。他在课堂讲过这一段给我们印象特别深。

    这里牵扯到，麦克尔荪_莫雷试验结果出来以后的一段历史，尽管洛伦兹以太收缩的解释是不自洽的（他假设以太就是固体，如同一块板砖，越走得快，板砖越短，所以没人信他），但是他猜出来的这个变换关系，并且提出了一个系数有了非线性变化的波动方程，这个方程恰恰就是空气中的声波在小扰动情况下的简化方程。那么在空气声波传播范围内和麦克尔荪_莫雷试验类似的结果也应当能做出来，这时候观察的就不是光干涉的条纹，而是声干涉的条纹，西北工业大学空气动力学教研室的老师做了类似的简化实验和数值模拟，结论是一致的。在这之前有一个德国工程师也来信说他已经做了这样的实验，希望把仪器带到中国来合作，我们因为没有经费就没有贸然应允，后来他说他准备调到一个有风洞的实验室继续这个实验，后来就联系不上了，再后来就没有后来了。

     这都说明了，过去被否定的以太，过于简单了，那个洛伦兹的以太就和一块板砖一样，刚性极大，却能够穿透而不影响介质内穿行，能够压缩却没有外力，这都是一种性质的近似表达，注意近似两个字，近似表达不一定要什么自洽关系，真正的关系还有待艰苦的求索，否定过去固体以太，提出流体以太或者量子以太等等许多新的数学描述，本来就是一种水到渠成的事情。

一直到近十年，美国，俄罗斯，越来越多的科学家和研究者才认识到和理想流体，以及热力学以及真空的这种关系。这一套戏法，热力学专家夏皮乐也曾经写在空气动力学教材里面用，但是50年代以后的版本里面，因为无用，就夏皮洛本人从教材里面删去了，所以说，空气动力学研究者们看的很透彻，所谓相对论也就是一种近似计算方法而已，所谓的时空关系是不存在的。所谓的黎曼空间，闽科夫斯基空间也是一种近似，所有闽科夫斯基空间上搞得那些计算其实都是近似的，都可以在平直空间上来做，而且更准确。

    令人震惊的是，维护爱因斯坦相对论的北大周培源教授至死坚持平直空间描述物理空间这一点，我现在才从他的亲友那里知道他居然在这个问题上一直和主流派作对，但是周培源和胡宁两个大学者都没有把实际应该用的关系拿出来。胡宁的文集只发表了家属和学生能看懂的那部分。大家都翘首以待，等待着这些学术泰斗能首先有个说法，可是他们都走了。纪念会开了不少，可是为啥就不见他们的继承者站出来说一下这些事情呢？为啥不能把他们的草稿也公布一下呢？