高速微观粒子寿命增加证明狭义相对论逻辑上不自洽

最常用到的狭义相对论的实验证据是“时间膨胀”，实际上是高速运动的不稳定微观粒子（mu子或介子等）的寿命延长（Durbin et al 1952; Frisch & Smith 1963）。静止mu子的寿命约为2.2x10^-6秒。如果运动mu子的寿命也这样短的话，即使以光速运动，在大气电离层形成的mu子也很难到达地面。实验发现地面上仍然能探测到大量的mu子。静止p+介子的寿命约为2.5x10^-8，在其速度为0.99995c时，其寿命约为2.5x10^-6。相对论学者声称这证实了狭义相对论和爱因斯坦的相对论性时空观。实际上因为这只是一个观察者的结果，所以这个结果本身是无法判断究竟是哪种时空观被证实了。

爱因斯坦的时空观与（伽利略、牛顿和）洛伦兹的时空观的根本区别就是其相对性。这种相对性表现在相对运动的两个观察者，如果第一个观察者看到第二个观察者的时间（时钟）变慢，那么第二个观察者也会看到第一个观察者的时间（时钟）变慢。虽然这一结论从未被实验观察证实过，但是物理学界主流和新闻媒体却不断以不容置疑的态度宣传爱因斯坦的相对论性时空观已被实验证实。

虽然目前的实验手段还不能检验相对论时空观，但是我们可以先用逻辑自洽性标准对其进行检验。仔细分析这些不稳定微观粒子（mu子或介子等）寿命的实验似乎说明狭义相对论的解释是自相矛盾的。假设mu子生成处与地面的距离是66千米，如果mu子以0.99995c的速度向地面飞行，地面的观察者将发现运动时钟变慢100倍,mu子能到达地面，符合狭义相对论的结论。不过，当我们把狭义相对论用于分析相对于mu子静止的观察者时，问题就变得复杂了。

这里需要首先解决的问题是，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，mu子生成处与地面的距离是多少？根据伽利略（和狭义相对论的）相对性原理，mu子生成处与地面的距离一定是66千米。不少相对论者和反相对论者在这一问题上犯了错误，认为相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，mu子生成处与地面的距离是大大缩短的（660米）。这种看法违反了相对性原理。既然在mu子以0.99995c的速度向地面飞行时，地面的观察者认为mu子生成处与地面的距离是66千米，那么，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，当地球以0.99995c的速度向mu子飞行时，mu子生成处与地面的距离也一定是66千米。

我们还要解决的另一个问题是，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，mu子是否到达地面？我们再次使用伽利略（和狭义相对论的）相对性原理，如果地面的观察者发现mu子到达地面，那么，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，mu子也一定到达地面。以上这两点确定后，我们就可以看一看把狭义相对论用于分析相对于mu子静止的观察者时会出现什么问题。

狭义相对论和相对论性时空观遇到的一个难题是，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，这个mu子（也就是这个相对于地面的观察者以0.99995c的速度向地面飞行的mu子）的寿命是多少？如果坚持狭义相对论的光速不变原理，距离除以光速得到这个（相对与mu子一起运动的观察者静止的）mu子的寿命约为2.2x10^-4秒。这个结果否定了相对论性时空观的基本结论，即相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，这个mu子的寿命应该是2.2x10^-6秒。

如果坚持狭义相对论和相对论时空观的基本结论，即相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，这个mu子的寿命应该是2.2x10^-6秒，那么，狭义相对论和相对论性时空观遇到另一个难题，即光速不变原理又要被否定。距离66千米除以2.2x10^-6秒得到，相对于mu子或与mu子一起运动的观察者，地球的运动速度是100c。

所有所谓的证实狭义相对论的“时间膨胀”实验结果包括加速器中p⁺介子等微观粒子的寿命增加，都存在同样的难题：把狭义相对论用于分析相对于mu子或其它高速运动微观粒子静止的观察者必然要否定狭义相对论的基本原理或基本结论。这种难题只存在于狭义相对论中，不存在于经典或改进的洛伦兹时空观的解释，也不存在于（认为光媒介随局部优势引力场平移而不旋转的）伽利略时空观的解释。狭义相对论的这种自相矛盾说明狭义相对论在逻辑上不自洽。

结论：因为把高速微观粒子寿命增加解释为狭义相对论的“时间膨胀”导致相对论时空观（相对运动的观察者都发现对方时钟变慢、量尺缩短）与光速不变原理的相互矛盾，所以高速微观粒子寿命增加不是狭义相对论的实验证据。