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修正后的洛伦兹变换的实验验证问题
通过这样修正狭义相对论,不但可以解释减速以及虚速率下的相对论,而且发现相对论更加具有数学上的美感:运动物体的长度既可以增加,也可以缩短;运动时钟既可以延缓,也可以加速;运动物体的引力质量既可以大于静止质量,也可以小于静止质量.自然界物体的运动——加速与减速、实速率与虚速率更加显示出对称性与统一性,反映在科学上便具有科学美.无疑这样修正符合爱因斯坦的科学思想——"大自然总是喜欢简单与美感."笔者认为简单本身就是一种美感.进一步可以设想,这样还可以解释一些用现代物理学无法解释的现象,譬如由于运动物体的引力质量可以减小,可以解释动物在死亡过程中重力略微减小——其体内某些物质的运动速度在减速(当然应该利用实验证实)等等.澳大利亚新南威尔士大学网站对双生子问题的解释网页http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/twin.html说明了上述观点的正确.
假设A、B两物体的静止质量相等,一个物体以角速度ω旋转,同时两物体以V作平动,那么根据洛伦兹变换,他们的能量相等,可是旋转物体具有转动动能,那么如何解释?狭义相对论只研究了平动状态下的情形,因此在转动状态下需要进一步修正.假设一个物体的静止引力质量为m0,转动动能为E(计算时应当考虑相对论效应),则它的能量为m0c2+E,此时它的运动引力质量为(m0c2+E)/c2.如果一个物体同时作平动与转动,那么转动时的运动质量可以作为平动时的静止质量.自旋是带电粒子的相对性理论的一个自然特色,它和广义相对论是以一种未知的方式深刻地联系在一起的.两个电子的总自旋通过体系轨道波函数的对称性质,对氦原子的能量具有很大的影响.
下面的实验可以验证修正的洛伦兹变换的正确性:用宇宙飞船携带国际米原器、时钟到月球旅行一周,在运动过程中使米原器始终沿着运动方向.根据广义相对论,在运动过程中引力场在减弱,返回后米原器的长度应当基本不变,时钟的运动应当加速.Hafele和Keating把铯原子钟分别放在地面和飞机上,据说飞机向东绕地球一周返回地面,飞机上的铯原子钟比地面的慢,而飞机向西绕地球一周返回地面,飞机上的铯原子钟比地面的快,说明了上面的修改是正确的.“根据凯利博士从美国海军天文台索取的原始资料复印件,四个钟的其中三个有严重的不稳定基线漂移.用Hafele在1971年内部报告上自己的话说,多数人包括我自己不认为这些原子钟指出的时间加快说明任何问题,理论与测量数值的不同令人困扰.理论上东向飞行的钟应比地面钟-40ns,西向飞行的钟应比地面钟+275ns.而实验值用最稳定的447号钟,东向飞行的钟比地面钟-97ns,西向飞行的钟比地面钟+26ns,从对比数据可以发现实验的值与理论计算发生严重的偏差,根本谈不上实验验证了狭义相对论的时间延缓效应.”当物体作匀速直线运动时,物体的质量没有变化,周围的时空结构也没有变化,因此与静止状态效果一样,并不辐射引力波,相对性原理是正确的.
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GMT+8, 2024-9-1 14:14
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