史上“相对论”最科学的诠释

　　“相对论”是著名物理学家爱因斯坦一手建立的，二十世纪最伟大的理论。据说当时全世界只有两个半人可以看懂。即使现代，多数物理学者只掌握了它的运用方法，对其本质的含义知之不解。
　　相对论的建立
　　1905年以前已经发现一些电磁现象与经典物理概念相“抵触”：
　　迈克耳孙莫雷实验没有观测到地球相对于以太的运动，同经典物理学理论的“绝对时空”和“以太”概念产生矛盾。
　　运动物体的电磁感应现象表现出相对性是磁体运动还是导体运动其效果一样。
　　电子的电荷与惯性质量之比（荷质比）随电子运动速度的增加而减小。此外，电磁规律（麦克斯韦方程组）在伽利略变换下不是不变的，即是说电磁定律不满足牛顿力学中的伽利略相对性原理。
　　通过深入思考，爱因斯坦发现问题的关键是同时性的定义，他指出同时性概念没有绝对的意义。
　　狭义相对论提出的两个基本假设：
　　1）狭义相对性原理。一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效；或者说，一切物理定律（除引力外）的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律，这正是相对性原理的实验基础。
　　2）光速不变原理。光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上，光信号传播速度（即单向光速）的大小均相同（即光速各向同性）；光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。这个原理同经典力学不相容。有了这个原理，才能够准确地定义不同地点的同时性。
　　同时性的相对性
　　如果在某个惯性系中看来，不同空间点发生的两个物理事件是同时的，那么在相对于这一惯性系运动的其他惯性系中看来就不再是同时的（时间是一个坐标数据，某个坐标系中“时间维坐标”相同的两个不同位置的点，在另一个坐标系“时间维坐标”不同是很正常的）。所以，在狭义相对论中，同时性的概念不再有绝对意义（坐标数据是没有绝对的，相同的一个点在不同的坐标系中4个坐标数据完全可不相同），它同惯性系有关，只有相对意义。但是，对于同一空间点上发生的两个事件，同时性仍有绝对意义（3维空间坐标相同的两个不同时空点，仍然是两个不同的时点；但是狭义相对论规定这两个不同时空点的时间维距离是等效的，规定是有绝对意义的）。
　　狭义相对论得出的结论：以不同速度运动的物体各自拥有自己的时间。
　　狭义相对论推导出的神奇现象：
　　1）钟慢效应（时间膨胀）。狭义相对论预言（数学假设、数学逻辑推理），运动时钟的“指针”行走的速率比时钟静止时的速率慢，这就是时钟变慢或时间膨胀效应。
　　2）缩尺效应（长度收缩）。洛伦兹变换率假设，考虑放在K系轴上的一根长杆，其长度称为固有长度l0x。但在K系看来，这根杆子是运动的，运动杆子的长度定义为同时（即时间间隔t0）测量杆子的两端所获得的空间坐标间隔。此时，洛伦兹变换给出：lx，运动杆子的长度变短了（l0）。
　　相对论本质的科学解释
　　1、时间的本质。
　　一直以来，物理学家没有对时间概念做出最合理的解释。从而导致物理学中出现许多悖论。如，时间旅行。
　　时间是物理学对事物变化过程的描述，本质是对事物变化现象的刻画。实际上时间并不存在，宇宙中只存在变化着的事物。
　　物理公式中S（距离）v（速度）t（时间），说明时间t是一个可变量，其大小是由速度v与距离s共同决定的。时间的相对性也是由此产生的。
　　现实中（宏观宇宙），我们通常认为距离是固定不变的，时间只随速度大小改变；然而，广义相对论指出我们的宇宙时空（微观时空）时刻处于弯曲变化之中，空间任何两点之间的距离都是不确定的。所以，时间也是相对的，它由变化的空间与速度关系共同决定。
　　时间的本质：反映事物变化快慢的物理量。
　　2、距离的本质。
　　在宇宙空间中，距离是两点之间的位置。影响距离的因素是空间的几何结构，比如，相同的两点在平直空间和弯曲空间中的距离长度是不同的。距离本质是空间几何的一种表现形式。
　　在平直空间（欧几里得几何）里，两点之间的距离是固定不变的；在弯曲空间（黎曼几何）里，两点之间的距离随空间的变化时刻改变，由空间几何关系确定。
　　距离的本质：反映空间中两点之间几何关系的物理量。
　　3、速度的本质。
　　速度是能量的一种表现形式，速度大小对应能量大小（动能、动量）。质能方程式给出了质量和能量的转化关系。广义相对论指出质量（能量）对时空产生弯曲作用。因此，在空间中运动的物体都会对空间几何产生影响，其作用效果的大小由速度和质量共同决定。
　　宏观物体的速度只能借助能量提高，加速宏观物体需要消耗能量，所以，宏观物体的运动速度低于光速。宏观物体处于低速运动状态，其对空间几何的影响更多由质量一方面体现（宏观物体对空间弯曲作用是通过质量实现的，质量对空间弯曲本质是引力效果。）。所以，宏观物体运动忽略了低速运动对空间几何的影响（速度光速运动，对空间弯曲是借助能量实现的，能量对空间弯曲本质是时空几何特性）。低速运动忽略了相对论效应。
　　微观粒子的速度是场能激发的形式，能量激发带动空间几何的变化（时空是纠缠在一起的整体），能量在弯曲空间中的传递过程表现为速度。宏观宇宙空间表现为平直、稳定状态（假设空间是由众多“微粒”构成，宏观空间的平直现象是微粒均匀分布的结果），而微观几何空间时刻处于能量涨落和弯曲变化状态（当发生能量涨落时，能量会导致“微粒”之间发生凝聚，使得空间弯曲，两点之间的距离拉近）。比如光子。当空间某一处激发出光子，该处的能量场就会产生能量“波动”，“波动”会造成周围能量势的变化，引起周围微观几何空间的改变，能量以“波动”的形式被传递（激发出光子）。光子的传播速度实际上是微观空间几何的弯曲变化现象（能量在弯曲空间的传播过程，能量导致空间几何发生改变）。因此，光子并非沿着直线传播，在微观几何角度光子是在弯曲空间上行走的。光子沿着弯曲空间行走，空间弯曲与速度（能量）有关，同时对距离产生影响，距离又影响时间的计算。所以，高速微观粒子会出现相对论效应（空间弯曲使得两点距离减少，仿佛时间变短）。
　　速度本质：反映运动量大小的物理量。
　　相对论最科学的诠释：物体的速度对应它的质量和能量，速度会对时空几何产生不同的影响（宏观物体的速度以“运动质量”的引力作用对空间产生弯曲作用；微观粒子的速度以“能量势”的时空几何特性对空间产生弯曲效果），速度间接导致两点之间的距离发生改变，从而引起时间的差异。所以，以不同速度运动的物体会有不同的时间。
　　结论：
　　1、“速度”引起“空间几何”（距离）变化是相对论效应的根本解释。
　　1）宏观低速运动物体（速度对空间的影响只能通过引力实现），因“速度”产生的“运动质量”太小，对“空间几何”几乎没有弯曲效果。所以，宏观低速运动的相对论效应可以忽略不计。
　　预言1：大质量物体（如黑洞、星系）低速运动，同样会出现相对论效应（质量越大、时间越慢，即黑洞质量越大，运动时间越慢）。因为大质量物体会导致空间弯曲，这样的运动同样会出现时间与速度的相对性。
　　预言2：把小质量物体加速到接近光速时，能够检测到“速度”对空间的弯曲效应（速度提高增加了物体的质量）。
　　2）微观高速运动粒子（速度对空间的影响是通过“能量势”对时空几何作用实现的），微观高速运动粒子的速度是能量传递的形式（速度本质由能量产生），本质是空间几何的一种表现（速度的传播是由空间几何决定）。微观能量涨落必然引起空间几何结构的变化，所以，微观粒子是借助空间弯曲运动的。
　　猜想一：以“光速”运动的粒子，本质是弯曲空间的运动形式。即光沿着弯曲空间运动（在普朗克空间尺度）。
　　猜想二：微观尺度时空是离散、弯曲的（微观空间时刻处于扭曲变化的状态）。
　　2、相对论中时间描述的是动态时空中，速度与距离的对应变化关系。
　　1）时间并不存在。相对论只刻画了“距离”与“速度”之间的对应变化关系或者事物前后变化过程的作用时间。现实中不存在脱离事物及变化过程的独立“时间”概念。