重返伊甸

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一位質疑宇宙權威的奇人（7）為什麼說狹義相對論是用光和桿演出的最偉大的數學空想？

作者：重返伊甸於 2022-1-5 04:44 發表於最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:介紹|通用分類:詩詞書畫

關鍵詞：吳裕祥, 狹義相對論

2021年初，我有幸得到一份科普讀物《十問美國宇航局》（https://www.amazon.com/%E5%8D%81%E5%95%8F%E7%BE%8E%E5%9C%8B%E5%AE%87%E8%88%AA%E5%B1%80-Traditional-Chinese-Sean-Yuxiang-ebook/dp/B093PBXDGT）

的贈閱版本，作者是我的師兄吳裕祥博士，該書圓了我一部分少年的夢，真是緣分。記得八十年代末我正在讀研，有一次去導師家正趕上導師收到了吳師兄從美國寄來的禮物（記得好像是微型錄音機），當時我就很羨慕這位師兄。幾年前在導師弟子的朋友圈裡結識了吳師兄，他憨厚耿直，長的也很實在，吹一口好笛。有時還給師兄弟們修改詩詞，發一些小遊戲互動，孩子氣十足，是一位樂天派玩家。

吳裕祥博士出生於中國江西；父親文革期間曾被定為「反動學術權威」，並跳樓自殺未遂而成為殘疾。他初中一畢業就被下放到農村多年。1977考入大學，入學時經考試免修英語。1981攻讀碩士學位，免修 5 門主要課程。1987獲加州大學伯克利分校全額 Regents Fellowship 獎學金，1990獲加州大學伯克利工程學院博士學位。創造了伯克利工程學院最快拿到博士學位的記錄。

沒想到這位師兄竟能放棄許多創業發財的機會（他在美國矽谷地區工作10余年，是沃爾瑪公司倉儲PUT系統最早的研發3人小組成員之一，1999年，他曾回國提出開發人工智慧項目，創建軟體研究所等項目，后因水土不服而重回美國），他花費十多年時間潛心研究宇宙，出版了多部書籍，其中《誰有權談論宇宙》一書中選擇《距離的奧秘》一節進入中國國立大學 7.15 大學語文精品教科書中，他從觀察宇宙到參與論證宇宙，質疑愛因斯坦相對論，質疑霍金，質疑美國宇航局，質疑哈勃望遠鏡，他提倡創新，在這物慾橫流的時代實屬不易，更是讓我十分欽佩。該書有理有據，充滿哲理，創新，智慧，詩意濃厚，文筆優美，勵志有趣，適合初中以上的讀者閱讀，現在的青少年真是有福氣能讀到如此啟迪人生的好科普書籍，現實生活中又能有幾個讀者願意花時間去讀這類「虛無飄渺」的科普呢？。說實話，我沒有資格評論書中的觀點，但我確認這是一本難得的好書，經吳裕祥師兄同意，我分享一點書（原著二百多頁）中作者對宇宙的認知和對宇宙權威的看法，令人耳目一新，感興趣的讀者可到網上購買原著（也有英文版的）閱讀。

"第七問:為什麼說狹義相對論是用光和桿演出的最偉大的數學空想？

為什麼愛因斯坦再三否認存在著絕對的同時性？

有一根長長的剛桿，和一束光。請你想個辦法，使得運動的「光束」能夠影響剛桿的運動，能夠改變剛桿的長短，能夠改變剛桿上的時間。請想想，再想想。任意地想，奔放地想，胡思亂想，科學幻想....,想出一個辦法來，光可以在剛桿的上面、下面、左面、右面、隨便哪一面；光離剛桿 0.001 毫米，或者離剛桿一米，或者一光年，隨便離開多少遠，光沿著直線，或向上、向下...，總之，光隨意運動；剛桿也形狀隨意、運動隨意，只要能達到一個目的：用運動的「光」影響「剛桿」的長短、和剛桿上的時間。想，想，想 ...想不出來什麼好辦法吧？一束光當然是不能和剛桿接觸的，因為一接觸光就沒了，光束和剛桿彼此是完全獨立的！2 個完全獨立的事物怎麼能夠相互影響呢？

想不出辦法來說明你不是大師，不是教授，也不是世界上那麼幾個「懂」的人！你要是想出辦法來了，那麼你就可以完成下面玄幻的任務：

如果在棍上放個鐘，這束光的運動要能夠使得這個鐘走得更慢。這種情況在相對論中叫「時間膨脹」，或者「動鍾變慢。」如果在棍上放根米尺，這束光的運動要能夠使得這根尺變得更短。這種情況在相對論中叫「動尺變短。」前者讓我們想到穿越或者長生不老，後者呢，其實想想可怕：宇宙飛船速度太快的話飛船沿著飛行方向變短，發動機變形，飛船解體。神奇吧？玄幻吧？

我傻傻地研究了相對論十幾年，計算了十幾年（看我以前的幾本書中的相關部分就知道），現在一朝驚覺，才發現計算來計算去的算什麼算啊！整個就一用數學玩兒玄幻！兩個相互完全獨立互不相干的東西，像光和桿，像烏鴉和火車，像閃電和火車車廂，怎麼能彼此影響？普通平凡的我們，當然用數學玩不出這麼一種大花樣的事情來。但是大師能啊！

愛因斯坦在一百年多前就做到了。怎麼做的？用數學唄！數學是多麼偉大的魔法師，這麼定義定義，那麼計算計算，於是「光」就能改變「桿」的運動，改變桿的長度，改變桿上的時間流速！當然你、我是做不到的，只有偉大的愛因斯坦能做到！

第 7 問的內容輪廓如下：

1. 搜尋愛因斯坦先生的歷史文檔，回答什麼是同時性的精確定義；

2. 根據這個定義，從理論上找到存在著保持絕對的同時性的相對系統；

3. 根據愛因斯坦先生在其論著中所用的相對系統的實例，進一步證明我們找到的保持絕對的同時性的系統是符合愛因斯坦對相對系統組成一切條件的相對系統；

4. 在相對系統中，分別明確設立保持相對的同時性的系統的組成條件，和保持絕對的同時性的系統的組成條件；

5. 相互獨立的兩個參考體之間是不可能有相互影響的，因而，對於保持同時性的絕對性的相對系統來說，「動鍾變慢」「動尺變短」等產生的影響只是一些計算出來的空想；

本問題結語

寫完這段，心情沉重。研究了十多年，最後發現了事情的本質。這本來是一件令人高興的事情，我卻覺得很悲哀：人類的科技思想，怎麼就能被這樣的荒謬統治一個世紀呢？

這到底是什麼原因呢？愛因斯坦先生用了 15 年的時間來證明並確認他的相對論世界中不存在保持絕對的同時性的系統，從而導致了整個物理理論中否認有保持絕對的同時性的系統的存在。

但是我們很容易就證明了，世界上存在大量保持絕對同時性的系統。我們還更細緻地給出了將愛因斯坦定義的相對系統中的保持相對的同時性的系統與保持絕對同時性的系統區分開來的原則，即合格相對系統內的兩個參考體之間是否是獨立的。相互依賴彼此不獨立的兩個參考體組成的相對系統，是保持絕對的同時性的系統。雖然愛因斯坦再三強調這種系統的不存在，以至於當代物理的運動學中否認保持絕對的同時性的系統的存在，但我們證明了這種系統的存在，給出了大量存在的實例。合格相對系統內，兩個參考體之間保持獨立性的，是符合愛因斯坦的相對論的相對系統，也是保持參考體之間的相對的同時性的系統，是愛因斯坦只承認其存在的系統。但這種保持相互獨立的兩個參考體之間，因為它們之間彼此獨立，就不能相互影響，這樣，愛因斯坦推導的時間膨脹，動尺變短等等相對系統內的兩個參考體之間，由於彼此運動的相互影響而得到的相對系統的特性，是完全不存在的性質，是在空想的基礎上推導出來的。"

建議讀者此時回頭把愛因斯坦的「論動體的電動力學」通讀一遍，力求從全局上把握理解這篇建立狹義相對論的理論基礎的論文。此時會發現，原來論文的§1 和§2 用一束光和一根棍加上各種眼花繚亂的定義和簡單的數學，定義了這個跨越一個多世紀的主宰人類思想的偉大的狹義相對論，確定了「動鍾變慢、動尺變短」的神跡。

2005 年我對數學的極端的作用、像霍金那樣隨意地用數學玩弄物理產生懷疑，對學界（也包括我自己）最大限度地利用數學有了反感。但思考了十年，才有了初步的「數學老了」的答案。即使這樣，我也是在幾年之後，才越過數學的迷霧，看清了一束光和一根桿玩出的眼花繚亂的數學魔幻的空想本質。一束光和一根棍，可以玩出如此偉大的持久的魔法來，真令人感嘆啊！