中国物理学家缺乏科技创新的关键原因，脑袋里只知二，不知八

相对而言，在有些领域，中国科学家缺乏科技创新，因此就产生了被卡脖子的问题。那么原因何在呢？下面以物理学为例，指出关键原因。

中国物理学家缺乏科技创新，关键原因在脑袋里

简略地说，物理学的认识活动，就是从物理现象这个认识对象开始，途经实验仪器，到物理学研究者的眼睛观察、大脑思考、独立发现的一系列活动。

首先，在物理现象、研究课题这个环节，大自然对全世界的物理学研究者一视同仁，并没有专门针对中国的物理学研究者故意隐瞒真相，所以，在这个环节，找不到缺乏科技创新的重要原因。其次，从科学探索工具、实验仪器角度讲，中国的科学实验仪器并没有比国外差太多，何况，有好的科学创意还可以进行国际合作，资源共享，所以，在这个环节，也找不到缺乏科技创新的重要原因。第三，在眼睛观察这个环节，大家使用的眼睛，结构和功能大同小异，都可以睁大双眼，认真观看，无人拥有独特优势，所以，在这个环节，也找不到缺乏科技创新的重要原因。

在前面的几个环节，都找不到缺乏科技创新的重要原因，那么，关键原因，就一定在大脑思考、独立发现这个环节了。

——物理学研究者就像摸索大象的盲人

形象地说，物理学研究者面对的宇宙事物、物理现象，就像一头大象；对物理现象进行认识活动的物理学研究者，就像摸索大象的盲人；物理学研究者获得的认识成果，就像盲人大脑里的大象图像，就像盲人使用语言讲述的摸象之说。

面对宇宙事物、物理现象、物理大象，物理学研究者可以通过眼睛观察、仪器实验、头脑想象等认识方法，把物理大象反映进自己大脑里，在自己大脑里建立一幅大象图像。

相对而言，在物理学研究者头脑之外存在的物理大象，它有实际情况、本来面目，是复杂的、变化的。物理学研究者在头脑里建立的大象图像，却是有限的、近似的、简单的、静止的图像。

可以说，实际的大象，跟物理学研究者大脑里的大象图像，并非完全是一回事，二者总会存在差别，甚至存在巨大差别。在特殊情况下，还可能存在反映错误，例如在物理学研究者大脑里，大象图像一方面缺乏重要内容，另一方面，却可能被虚构出了翅膀，这样的大象图像，就是存在认识错误的大象图像。

——物理学研究者使用语言文字描述的大象之说，有限且近似

对于大脑里的大象图像，物理学研究者可以使用语言文字、方程符号、图片图表等描述工具做出描述，这样，物理学研究者大脑里的大象图像，就有了语言文字描述等形式的脑外描述，这样的描述，就像一种盲人摸象之说。

面对物理大象，物理学研究者给出语言文字形式的描述后，物理学研究者就可以把大脑里的大象图像展示出来，彼此进行交流了。通过交流，就可以发现，面对同一大象，不同物理学研究者在大脑里建立的大象图像，在内容会存在差别，甚至存在真伪优劣的差别。例如有的内容多，有的内容少，有的比较符合实际，有的距离真相甚远。

应该指出，语言文字等工具，具有描述功能，是因为人们把具体事物跟有关的语言文字进行了对应约定。基于这种对应约定，每种具体事物，都有具体的语言文字给予描述。每种有明确意义的语言文字，都描述了具体事物。例如说时钟的时间读数、形状、颜色等，都对应着具体内容。

——学习者在大脑里仿造的大象图像，跟原作存在差别

对于物理学研究者给出的语言文字等形式的摸象之说，对脑内大象图像进行的语言文字等描述，学习者学进自己大脑里之后，就可以对语言文字描述的内容，进行理解活动，在自己大脑里仿造大象图像，力求与原作完全一样。

在一般情况下，通过阅读和理解等活动，学习者大脑里仿造的大象图像，跟物理学研究者大脑里的大象图像，可以达到大致相同、大同小异。

但是，因为种种原因，例如人们使用语言文字时，存在不严格的情况，不同人使用相同的语言文字去描述了不同的事物，不同人使用不同的语言文字去描述了同一事物等，学习者理解物理学研究者的语言文字描述时，就可能会偏离本来意思，产生理解失误。因此。就可能导致学习者大脑里仿造的大象图像，跟物理学研究者大脑里的大象图像，产生差别，甚至产生巨大差别。

例如物理学研究者大脑里的大象图像有颜色、外形、脑袋、身子、大腿、尾巴等内容，但是，学习者大脑里仿造的大象图像，却可能是另一种情况。

顺便指出，在上述情况下，如果学习者在头脑里仿造的大象图象，与物理学研究者大脑中的大象图象比较接近，那么就可以说学习者的理解能力比较优良；如果学习者在大脑里仿造的大象图象，与物理学研究者大脑里的大象图象相距甚远，那么就只能说学习者的理解能力非常低弱了。

——物理大象，研究者的脑内图像，学习者的脑内图像，互不相同

综上所述，可以说，物理学研究者大脑之外实际的大象，物理学研究者大脑里的大象图像，学习者大脑里仿造的大象图像，三者都会存在不同之处，甚至存在巨大差别，甚至存在真伪优劣的差别。

因此，在学习活动中，学习者要不断地提高理解能力，提高学习能力，要努力搞清楚所学习的各种知识，到底描述了什么，要努力在大脑里仿造符合原作的大象图像，跟描述者大脑里的大象图像完全一样。要防止理解错误，要防止在大脑里建立错误的大象图像，要防止理解错误和错误图像进入下一步的学习工作活动中，导致一系列的有关错误。

——把脑内图像当成大象本身，是缺乏科技创新的主要原因之一

当上述学习者完成了学习任务后，还可能变成物理学研究者，在前人认识成果基础上，继续进行认识活动。

在这种情况下，由学习者转变而来的物理学研究者，如果他把自己大脑里的大象图像完全当成了前人大脑里的大象图像，把前人大脑里的大象图像和自己大脑里的大象图像，都完全当成了实际存在的大象本身，然后继续进行摸索大象活动，这样的物理学研究者就很难获得创新。

例如一些物理学研究者把大脑里的大象图像当成实际的大象本身之后，对于大象图像上没有的内容，他们就会认为实际上也不存在，因此，就不会积极地去探索大象图像之外、未知的事物；同时，当他们幸运地摸到大象的新内容时，却会因为前人和自己大脑里的大象图像中都没有这样的新内容，所以，他们就认为新内容不是大象的身体内容，是错觉，就会不重视，抛弃掉。另外，如果前人和自己大脑里的大象图像上还有虚构的翅膀，他们就会去寻找有翅膀的大象，因此常常与真实的大象擦肩而过。与此同时，他们还可能基于大脑里的大象翅膀，继续虚构出在天空中扇动翅膀，飞翔的大象，按图索骥，甚至可能误把飞鹰当成飞翔的大象。

可以说，如上所述，把大脑里的大象图像当成大脑外实际的大象本身，这就是中国物理学工作者缺乏科技创新的关键原因之一。

所以，中国的物理学工作者要想获得独创、原创意义的科技创新，就必须明确地认识到：实际的大象是一回事；前人大脑里的大象图像，给出的语言文字等描述，是另一回事，并非实际的大象本身；自己大脑里的大象图像，更是另一回事，更非实际的大象本身；因为三者存在差别，甚至存在巨大差别，包括真伪优劣的差别，所以，必须独立地面对实际的大象；只有把大脑里的大象图像当成认识基础和创新参考，独立地去摸索大象，积极发现前人没摸索到的大象内容，积极发现前人摸索大象产生的认识错误，才能实现创新目标，才能有所创新发现。

另外，顺便指出，中国物理学工作者的工作环境中缺乏赛马择优机制，充满滥竽充数机会，一些个人不思进取，一些领导缺乏激励，上下联合制造劣质产品，大家心照不宣以次充好，甚至对劣质产品进行拔高夸大，包装炒作，这也是中国物理学工作者缺乏科技创新的重要原因之一。

体验科技创新方法的练习题

下面请大家做一道练习题，让大家体验一下创新方法。为了取得预期的效果，本文以爱因斯坦狭义相对论同时的相对性为例，来说明问题。在此之前，需要做两项准备工作。

——北斗大爷、北斗大妈讲述的科普故事

为了更好地说明问题，增加阅读趣味性，我们构思了下述科普故事。有一对老夫妻，从中国北斗卫星公司退休。他们经常做些关于北斗卫星的创新和科普宣传，因此，他们被称为北斗大爷、北斗大妈。

北斗大爷大妈，住在北京城中心。他们有一个儿子家在北京城南，有一个女儿家在北京城北。

八月十五中秋节这天，儿子在城南的快递公司给父母寄了一盒月饼，儿子特别交代，投递员务必见到父母本人，把一盒月饼的一半给父亲，另一半给母亲，城南投递员是老熟人，认识老夫妻。女儿在城北也给父母寄了一盒月饼，女儿也特别交代，投递员务必见到父母本人，把一盒月饼的一半给父亲，另一半给母亲，城北投递员也是老熟人，也认识老两口。

凑巧的是，城南投递公司、城北投递公司到城中心老两口家的距离，二者直线距离相等。而且，城南投递公司，城中心老夫妻家，城北投递公司，就在一条笔直的马路上。然后，城南投递员、城北投递员，都在上午九时出发，骑上电动车往城中心送月饼。

就在城南投递员、城北投递员上午九时出发，往城中心送月饼时，北斗大爷有事出了家门往城南走。结果，过一会，在去往城南的路上，北斗大爷就遇到了城南投递员，城南投递员就按要求把一盒月饼的一半留给了北斗大爷，然后城南投递员继续往城中心前进，给北斗大妈投送月饼。

又过了一会，城南投递员，城北投递员，同时到了城中心，分别把一盒月饼的一半交到了北斗大妈手里。城北投递员因为没见到北斗大爷本人，听说北斗大爷在去往城南的路上，他就向城南出发，追赶北斗大爷。

又过了一会，在去往城南的路上，城北投递员追上了北斗大爷，把一盒月饼的另一半交到了北斗大爷手里。

对于上述情况，北斗大爷写了一个短信，发到了微信群里。具体如下：我住城中心，儿子、女儿给我寄月饼，城南投递员、城北投递员在上午九时同时出发，给我送月饼。因为我往城南走，所以，我先遇见了城南投递员，收到了儿子寄出的月饼。后来，城北投递员追上我，把女儿寄的月饼也给了我。投递员送月饼，对我来说总共有四件事。城南投递员上午九时出发，给我送月饼，这是第一件事；城北投递员上午九时出发，给我送月饼，这是第二件事；我在去城南的路上先遇到了城南投递员，收到月饼，这是第三件事；城北投递员在去城南路上追上了我，给我月饼，这是第四件事。

北斗大爷在短信里还说，有两个情况必须说明：一是我先收到了儿子寄的月饼，后收到了女儿寄的月饼，这是非同时发生的两个事件。但是，儿子、女儿寄月饼，都是在上午九时寄出的，这是同时发生的两个事件。这也就是说，在这个月饼的故事里，同时的相对性和同时的绝对性，并肩而立，共同存在；二是如果我因为先收到儿子寄出的月饼，后收到女儿寄出的月饼，就认为儿子先寄了月饼，女儿后寄了月饼，那就属于把收到月饼的先后，跟寄月饼的先后，混为一谈了。如果我这样，就是发生认识错误，制造描述错误了。

对于上述情况，北斗大妈也写了一个短信，发到了微信群里。具体如下：我住城中心，儿子、女儿给我寄月饼，城南投递员、城北投递员在上午九时同时出发，给我送月饼，这是两个同时发生的事件。过了一会，城南投递员、城北投递员分不出先后地，分别把儿子、女儿寄的月饼给了我，这又是两个同时发生的事件。投递员送月饼，对我来说总共有四件事。城南投递员上午九时出发，给我送月饼，这是第一件事；城北投递员上午九时出发，给我送月饼，这是第二件事；城南投递员把月饼送到我手里，这是第三件事；城北投递员把月饼送到我手里，这是第四件事。

然后，北斗大爷大妈总结说，在这个“月饼的故事”里，有两盒月饼，对北斗大爷来说，有四件事。对北斗大妈来说，也有四件事。加起来总共八件事。对于“月饼的故事”，人们必须搞清楚，说清楚二、四、八，才能获得正确认识，才能做出正确描述。如果有人搞不清楚，说不清楚二、四、八，那就会发生认识错误，制造错误描述。

北斗大爷大妈还强调，在北斗卫星应用中，天上的两个卫星向地面的多个用户发射电磁波信号的情况，跟上述月饼的故事存在相似之处，大同小异，都存在发射信号，信号被接收，多个事件有先有后的问题。

——瞬间冻成冰山法是一种思想实验方法

应该指出，人眼睛看到的事物，都是眼睛接收光信号，然后在大脑视觉区成像。说道光信号，大家都知道，太阳发出的光，要经过八分钟时间才能到达地球，这就是光信号延迟。

由于存在光信号延迟，所以，在某一瞬间，人眼睛同时接收到的许多光信号，那些来自远处的光信号就是先发出的，那些来自近处的光信号就是后发出的，所以它们能同时到达人眼睛。这就类似于坐飞机同时到达北京的两个人，来自近处石家庄的是一小时之前出发的，来自远处广州的是两小时之前出发的，所以他们能够同时到达北京。

因为宇宙中所有的物体都在运动中，所以，一个运动的观测者接受运动的研究对象发出的光信号，这就是研究对象、光信号、研究者“三体皆动”的情况。实际的宇宙，就是“三体皆动的宇宙”。因此，“三体皆动”，这是普遍性问题。与此有关，存在许多争论。

爱因斯坦是一个擅长使用思想实验的物理学家。在思想实验中，为了避免“三体皆动”干扰认识活动，爱因斯坦可以把实际上运动变化的宇宙，在思想里给停止下来，相当于给宇宙按下了“暂停键”，这样，就可以把实际上运动变化的宇宙，变成没有任何运动变化，静止凝固的“暂停的宇宙”，进行探索研究。爱因斯坦使用“暂停的宇宙”思想实验方法时，就可以不依赖物理现象发出的光信号，来研究和谈论静止凝固宇宙中的物理现象。

实际上，“暂停的宇宙”思想实验方法，也是很多物理学工作者都经常使用的科学方法。在静止凝固的“暂停的宇宙”全景立体画面中，物理学研究者可以研究全宇宙的“同时状态”。例如研究两件事情同时发生，两个粒子发生了碰撞，测地线有一定的长度，黑洞有一定的直径等物理现象。在这种情况中，就可以不依赖物理现象发出的光信号，来研究和谈论静止凝固宇宙中的物理现象。

但是，令人遗憾的是，与爱因斯坦相对论有关，一旦发生了科学争论，爱因斯坦和相对论维护者就会禁止对方使用“暂停的宇宙”等思想实验方法，片面强调“三体皆动的宇宙”。但是与此同时，他们自己却总是交错地使用“暂停的宇宙”和“三体皆动的宇宙”等观点，为自己的说法做辩护。由此，就导致了与相对论有关的百余年争论。

现在，基于爱因斯坦的“暂停的宇宙”思想实验方法，我们明确提出一种大家共用的，在思想实验中冰冻、凝固住宇宙的研究方法。就是在思想实验中，假设在一瞬间，就把宇宙冰冻、凝固住，变成宇宙冰山了。就类似于一盆水，一下子就冰冻成了一块冰坨子了。这也相当于给宇宙中所有的事物都按下了“暂停键”，宇宙中所有的事物都在一瞬间就静止、凝固了。在这样的宇宙冰山中，太阳在一瞬间停止了所有运动，太阳已经发出的光线，全都停在路上，静止不动了。地球上所有的事物，全都在一瞬间静止、凝固了，变成了静止、不动的立体画面。

例如一个人嘴里刚吐出的烟圈，就在嘴边，被冰冻住了；刚从枪口射出的子弹，就凝固在枪口处，枪口、子弹变成了静止不动立体照片的一部分；两个雷电分别雷击两个路灯杆，光信号已经产生，但是却尚未离开路灯杆，就被冰冻、凝固住了，就变成了准备出发的状态。两个路灯杆旁边的时钟，被冰冻、凝固住的时间读数，就是两个路灯杆被雷击的时刻值。当然，两个时钟被冰冻、凝固住的时间读数可以相等，也可以不相等。在这样的宇宙冰山中，被冰冻、凝固在宇宙冰山里的所有事物，都是“同时刻”发生的事件，无先无后。

但是，为了研究宇宙冰山中的自然现象，一些科学研究者的自我和思想，却可以从大脑和身体里释放、解脱出来，随意地穿行在宇宙冰山里，近距离地观察、记录和研究物理现象。这样，科学研究者在研究和谈论宇宙冰山里的任何事情时，都无须依赖光信号。对于上述一瞬间冰冻、凝固住宇宙的思想实验方法，可以简称为瞬间冻成冰山法。

瞬间冻成冰山法，相当于爱因斯坦“暂停的宇宙”思想实验方法的升级版。更重要的是，瞬间冻成冰山法，是共享方法，人人可用，不许垄断使用，适用于各种情况。使用瞬间冻成冰山法就可以解决有关的许多争论。

——独立地面对“雷击火车”现象，发现二、四、八事实真相

1916年，爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》一书中，对他提出的同时的相对性，给出了如下解释。原文原图如下。

如图一所示，假设有一列很长的火车，以恒速 v 沿着如图标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体（坐标系）；他们参照火车来观察一切事件。因而，在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定地点发生。而且完全和相对路基所作的同时性定义一样，我们也能相对火车作出同时性的定义。但是，作为一个自然的推论，下述问题就自然产生：

对于铁路路基来说同时的两个事件（例如A、B两处雷击），对于火车来说是否也是同时的呢？我们将直接证明，回答必然是否定的。

当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的，我们的意思是：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基AB这段距离的中点m相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M为在行驶中的火车上AB这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候（从路基上判断），点M自然与点m重合，但是点M以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M处的一个观测者并不具有这个速度，那么他就总是停留在m点，雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里，也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上（相对于铁路路基来考虑）这个观测者正在朝着来自B的光线急速前进，同时他又在来自A的光线前方向前行进。因此这个观测者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观测者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果：对于路基是同时的若干事件，对于火车并不是同时的，反之亦然（同时的相对性）。每一个参考物体（坐标系）都有他本身的特殊的时间；除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的，否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。

可以说，在100多年时间里，绝大多数的学习者、物理学研究者，他们把爱因斯坦的上述说法学进自己大脑里之后，都是不加怀疑地就当成了事实本身，认为人们大脑之外存在的“雷击火车”现象，就是爱因斯坦描述的那样。所以，面对爱因斯坦讲述的同时的相对性，物理学研究者就没有能力积极创新了。

然而，当人们独立地面对“雷击火车”物理现象，进行独立研究，独立思考，独立判断时，就可以发现新内容，实现科学创新。

实际上，爱因斯坦的上述“雷击火车”事例，跟北斗大爷大妈经历的“月饼的故事”，相似之处甚多，也是存在二、四、八问题。具体如下。

针对“雷击火车”事例，可以在路基上建立一个直角坐标系oxyz，在该坐标系原点设置一个持时钟和量尺的观测者，该观测者所持时钟显示的时间值使用小写字母t来表示，这也就是路基上m处的观测者；另外还可以在火车上也建立一个直角坐标系OXYZ，在该坐标系原点设置一个持时钟和量尺的观测者，该观测者所持时钟显示的时间值使用大写字母T来表示，这也就是火车M处的观测者。参见图二。

在物理学中，人们所说的物理事件，指的就是一个具有特定坐标值和时间值的物理现象。在一般情况下，人们所说的物理事件发生的时间值，一般都指物理事件发出光信号的时间值，而不是物理事件发出的光信号到达观测者的时间值。观测者测量和谈论物理事件时，应该区分物理事件发出光信号的时间值和光信号到达观测者的时间值。

所以，在“雷击火车”事例中，对于处在路基上m处的观测者来说，共有四个物理事件，其中两个是雷击路基A、B处发出闪光信号事件，另外两个是上述闪光信号分别传播到m处观测者的收到光信号事件。参见图三。

同理，在“雷击火车”事例中，对于处在火车上M处的观测者来说，也是共有四个物理事件，其中两个是雷击路基A、B处发出闪光信号事件，另外两个是上述闪光信号分别传播到M处观测者的收到光信号事件。参见图三。

现在，只要人们能在图三上找到总共八个物理事件，找到路基观测者的四个物理事件，以及火车观测者的四个物理事件，然后对这些物理事件的时间顺序进行实验测量，进行逻辑推理，例如相对不同的时钟、量尺和参照系组合，确定八个事件的时序关系，就可以发现新内容，做出新描述，实现科学创新。

大家可以想一想，描述一下：

随意选择雷击路基A处，或者雷击路基B处的一瞬间，使用瞬间冻成冰山法，也就是在雷击路基A处事件刚发生，雷击路基A处的光信号已经产生，但是却尚未离开A处时，把宇宙冰冻、凝固成宇宙冰山，变成没有任何运动变化的全景立体画面。在这种情况下，在这个宇宙冰山里，在雷击路基A处事件刚发生，雷击路基A处的光信号已经产生，但是却尚未离开A处的情况下，雷击路基B处是个啥情况？是雷击路基B处尚未发生呢？还是雷击路基B处也刚好发生了，雷击路基B处的光信号已经产生了，但是却尚未离开B处，就像雷击A处那样呢？还是雷击路基B处早就发生过了，雷击路基B处的光信号已经离开B处一段距离了？

对于处在路基上m处的观测者来说，雷击路基A、B处发出闪光信号事件的时间值t1、t2，分别是多少？上述闪光信号分别传播到m处观测者的收到光信号事件时间值t3、t4，又分别是多少？

对于处在火车上M处的观测者来说，雷击路基A、B处发出闪光信号事件的时间值T1、T2，分别是多少？上述闪光信号分别传播到M处观测者的收到光信号事件时间值T3、T4，又分别是多少？

然后，大家把独立探索获得的新认识，跟爱因斯坦当年的所说的同时的相对性原话进行对照，就可以发现，爱因斯坦通过“雷击火车”事例所说的同时的相对性，实际上是把八个物理事件，在大脑里只获得了“二”的反映，并使用语言文字等形式只给出了“二”的描述。

也就是把发光事件的先后，跟收光事件的先后混为一谈的结果。因此就发生了强调了同时的相对性，却丢掉了同时的绝对性，顾此失彼，半对半错。同时，还以其昏昏，使人昏昏，误导后人，掉进陷阱。

还应该指出，在狭义相对论时空观里，爱因斯坦实际上是给出了两种同时的相对性：一是在上述“雷击火车”事例中所说的同时的相对性；二是爱因斯坦根据洛仑兹变换推理出的数学公式形式的同时的相对性。这两种同时的相对性，物理意义大不相同，根本不是一回事。100多年来，搞不明白的物理学研究者，比比皆是。

更多的创新方法练习题，积极实践就能创新

下面，针对爱因斯坦狭义相对论的动钟变慢和光速不变假设，提出两个创新思考题，作为练习题，供大家体验和实践。可以说，只要大家积极地体验和实践，就一定能收获创新和成功。

——北斗卫星中动钟变慢和动钟变快共同存在，为什么？

在北斗卫星系统，在天上不同轨道上飞行的30多颗卫星，每个卫星上都有高精度原子钟。在北斗卫星系统地面工作站，也都有高精度原子钟。

假设北斗卫星系统北京地面站有一个原子钟，该原子钟在一年里显示的时间值折算成秒，就是Δt1=365（天）×24（小时）×60（分钟）×60（秒）=31536000秒。

按照爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应，相对北京地面站原子钟而言，只要天上卫星原子钟与北京地面站原子钟存在相对运动，天上卫星原子钟就会发生动钟变慢效应。相应于北京地面站原子钟在一年里显示Δt1=31536000秒，天上卫星原子钟显示的时间值Δt2就会小于Δt1=31536000秒，也就是Δt1>Δt2。

就此，可以选择北京地面站原子钟和一些天上卫星原子钟，按照动钟变慢效应进行具体计算，计算出具体的动钟变慢结果。有一个天上卫星原子钟，在一定条件下，按照动钟变慢效应计算，它应该比地面站原子钟慢11.5秒。

北斗卫星系统的原子钟，每过1000万年才会有1秒误差。11.5秒，已经足够大，只要它存在，就一定能观测到。

因此，使用北斗卫星系统进行实验，就可以对爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应的正确性，进行严格检验，判定其真伪。

大家可以思考一下，假设就在北斗卫星实验告一段落，也就是地球原子钟显示Δt1=31536000秒总时间值时，发生了瞬间冻成冰山的情况。在宇宙冰山中，地面站的原子钟、天上卫星上的原子钟，全都被冰冻、凝固住了，变成了没有任何运动变化的冰冻固体。这时候，实验情况是啥样的？在地球原子钟显示的总时间值是Δt1=31536000秒的时刻，天上卫星原子钟显示的总时间值是多少？

但是，必须指出的是，狭义相对论的动钟变慢是相对性的，也就是相对运动的观测者都认为对方的时钟会因为相对运动而变慢。

然而可以说，使用北斗卫星原子钟做实验，在一年里，北京地面站原子钟和天上卫星原子钟只能是一快一慢，例如天上原子钟走的慢，地面原子钟走的快。这样，在地面原子钟角度说，天上原子钟变慢了，这种动钟变慢支持了狭义相对论的动钟变慢效应。但是在天上原子钟角度说，地面原子钟变快了，这种动钟变快，岂不是否定了狭义相对论的动钟变慢效应？因为按照狭义相对论的逻辑，是不允许发生动钟变快的。

实际上，在类似的实验中，都存在动钟变快现象。可以说，科学探索活动，发生错误难免，但若拒不改正，就是自欺欺人。当然，人若无胆无识，就会迷信盲从，一直迷信错误，一直坐井观天。

关于设计北斗卫星实验，对动钟变慢效应进行判决性实验的专业性论文，请参阅后面的相关文章链接。

——实验仅支持光速不变第一假设，不支持光速不变第二假设，为什么？

假设在地面上，一个观测者使用地面固定光源，向月亮发出了一束光，与此同时，有一个追光者，在同一地点出发，开始了追光运动。光束在前，追光者在后，一前一后，紧紧相随，这就是一个追光实验。

在上述情况下，使用地面参照系的时钟和量尺测量，在地面时钟显示Δt=1秒时间值里，光束和追光者的运动结果如下：光束离开地面固定光源，向月球飞行距离值s1=299792458米。追光者离开地面，追赶前面光束的运动距离值s2=299792457.5米。光束和追光者一前一后，光束在前面仅领先s3=0.5米，追光者在后面仅落后s3=0.5米。

在这里应该指出，上述s1=299792458米，s2=299792457.5米，这都是约等于地球赤道7.5圈的长度值，约等于地球赤道七周半的长度值。

s3=0.5米，这是比成年人手臂的长度值还要短的距离值，成年人手臂长度值约为0.7米。

在上述情况下，使用地面参照系的时钟和量尺测量，光束相对地面参照系的光速值就是v1=s1/Δt=299792458米/1秒=299792458米/秒。追光者相对地面参照系的速度值就是v2=s2/Δt=299792457.5米/1秒=299792457.5米/秒。在这里，v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒，分别描述了光束和追光者相对地面参照系的运动快慢，v1和v2都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

在上述情况下，使用地面参照系的时钟和量尺来测量，在追光者前面仅领先s3=0.5米的光束，相对追光者的速度值就是v3=s3/Δt= 0.5米/1秒=0.5米/秒。在这里，v3=0.5米/秒，它描述了光束相对追光者的运动快慢，这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

现在，假设就在地面时钟显示Δt=1秒时间值时，使用一次瞬间冻成冰山法，这样，在宇宙冰山里，被冰冻、凝固住的物理现象就包括光子在前面领先0.5米，追光者在后面落后0.5米这样的情景。

在上述情况下，如果在相对追光者静止的参照系，使用时钟量尺测量在追光者前面仅领先s3=0.5米的光束，相对追光者的速度值，结果会是多少呢？

应该说，使用具体的参照系、时钟和量尺的组合，测出来光速值是多少，就是多少。

针对上述追光实验的情况，爱因斯坦提出了光速不变假设。

一方面，爱因斯坦假设在地面参照系，观测者使用自己的时钟和量尺测量出，光束相对地面参照系的光速值是v1=299792458米/秒，对此可称之为光速不变第一假设。事实表明，光速不变第一假设是符合实验的，是正确的。

另一方面，爱因斯坦假设在相对追光者静止的追光参照系，观测者使用自己的时钟和量尺测量出，在前面领先不超过一条手臂长度的光束，相对追光者的光速值是v3=299792458米/秒，对此可称之为光速不变第二假设。但是，100多年来，一直没有具体实验，能直接支持光速不变第二假设，能让光速不变第二假设摘掉假设的帽子。

大家可以想一想，假设就在地面时钟显示Δt=1秒时间值时，使用一次瞬间冻成冰山法，这样，在宇宙冰山里，被冰冻、凝固住的物理现象就包括光子在前面领先0.5米，追光者在后面落后0.5米这样的情景。在此情况下，在追光参照系，观测者使用啥样的时钟和量尺，如何进行测量活动，才能测量出在前面领先不超过一条手臂长度的光束，相对追光者的光速值是v3=299792458米/秒？

关于设计追光实验，对爱因斯坦光速不变第二假设进行严格审查的专业性论文，请参阅后面的相关文章链接。

应该指出，在工程上测量速度值，必须知道知道如下基本常识。

——应该明确区分“时间”“时间值”，以及“空间”“长度”“长度值”

首先，“时间”和“时间值”，二者有关系，但不是一回事。

时间，指的是一切事物都有的发展变化过程、变化连续性、先后顺序等可观测性质。

时间值，指的是一定时钟显示的时间值读数，或相对时钟时间值对其他事物的时间性质进行测量，获得的测量结果。

为了定量描述时间这种可观测性质，人们约定了时间值的基准和标准。

时间值基准约定：1963年13届国际计量大会决定：铯原子Cs133基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为1秒。

根据上述时间值基准约定，人们制造了连续地显示时间值的时钟这种观测工具。一般情况下，不同时钟显示时间值的“速率”，是有所不同的，有快有慢。所以，不同时钟显示的时间值，是不同步的，是非同步时钟。

所以，对于同一种时间现象，根据不同时钟显示的时间值，进行对比测量、对比描述，结果是不一样的。

其次，“空间”“长度”“长度值”，三者有关系，但不是一回事。

空间，指的是一切事物都有的存在位置、体积大小、相对位置、相互关系等可观测性质。

长度，指的是某一点到另一点的距离这种可观测性质。

长度值，指的是一定量尺显示的长度值读数，或相对量尺长度值对其他事物的空间和长度性质进行测量，获得的测量结果。

为了定量描述空间和长度等可观测性质，人们约定了长度值的基准和标准。

长度值基准约定：1983年10月召开的第十七届国际计量大会上，通过了现行“米”的定义：光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度为一米（实际上，就是在提供基准米的装置中，特定的运动光，相对光源在1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度，被约定为一米）。

根据上述长度值基准约定，人们制造了稳定地显示长度值的量尺这种观测工具。

一般情况下，不同量尺显示长度值的“准确性”和“稳定性”，是有所不同的，长短不一，所以，不同量尺显示的长度值，是不同长的，是非同长量尺。

所以，对于同一种空间或长度，根据不同量尺显示的长度值，进行对比测量、对比描述，结果是不一样的。

——应该明确区分“速度”“速度值”以及“光速”“光速值”

应该强调指出，“速度”和“速度值”，二者有关系，但不是一回事。

速度，指的是一切事物都有的单位时间值里位移变化快慢这种可观测性质。

速度值，指的是使用一定时钟测量出一段时间值读数，同时使用一定量尺，相对一定参照物，测量出一个运动物体的位移值，然后，使用时间值除以位移值，所得到的单位时间值里的位移值。一定物体相对一定参照物运动，使用不同的时钟和量尺组合进行测量，所得出的速度值，是互不相同的。

在物理学和计量学中，人们约定：在提供基准米的装置中，特定光在1/299792458秒时间值里行进的路程，被约定为一米。实际上，这就等于约定了在提供基准米的装置中，特定光，它相对装置本身，也就是相对静止在装置中的光源，特定光的运动速度值为v=Δs/Δt=1米/（1/299792458）秒=299792458米/秒。

对于上述特定情况下的光速值，专门使用大写字母C来表示，也就是C=299792458米/秒。这样约定的光速值，就相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果，所以，这里的光速值C=299792458米/秒，就是一个实验事实。

在物理学的电磁学中，人们约定真空中的介电常数和磁导率时，也约定在特定的条件下，特定的光，相对光源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出光速值C=299792458米/秒的原因。这样约定的光速值，也相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果，所以，这里的C=299792458米/秒，也是一个实验事实。

除了上述两种特殊情况下，特别约定的光速值，在其他情况下，任意光，相对任意参照物的速度值，都应该使用具体的时钟和量尺组合，通过具体测量来确定。而不能使用假设充当测量结果，把所有情况下的光速值，都约定为C=299792458米/秒。

如果有人把“时间”“时间值”混为一谈，把“空间”“长度”“长度值”混为一谈，把“速度”“速度值”混为一谈，把“光速”“光速值”混为一谈，就必然会制造很多矛盾，导致很多争论。

相关文章链接

看清爱因斯坦相对论是大象大腿加大象翅膀，实现出井观天

一个人，他的大脑学会独立观察、独立思考、独立判断、有胆有识之后，他就可以独立地面对宇宙事物，独立探索，独立研究，发现真象，纠正错误，实现创新，出井观天。

一、北斗卫星实验，判决动钟变慢11.5秒到底有没有

爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应的基本观点如下：假设在一个参照系有一个静止时钟显示了ΔT时间值，那么相对该时钟以v速度值做匀速直线运动的时钟显示的时间值Δt会变慢，具体为ΔT=Δt/（√1-v12/c2），Δt=ΔT（√1-v12/c2），也就是会有ΔT>Δt。

——北斗卫星实验，可以判决爱因斯坦动钟变慢到底有没有

在北斗卫星系统，在天上不同轨道上飞行的30多颗卫星，每个卫星上都有高精度原子钟。在北斗卫星系统地面工作站，也都有高精度原子钟。

假设北斗卫星系统北京地面站有一个原子钟，该原子钟在一年里显示的时间值是Δt1=365（天）×24（小时）×60（分钟）×60（秒）=31536000秒。

按照爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应，相对北京地面站原子钟而言，只要天上卫星原子钟与北京地面站原子钟存在相对运动，天上卫星原子钟就会发生动钟变慢效应。相应于北京地面站原子钟在一年里显示Δt1=31536000秒，天上卫星原子钟显示的时间值Δt2就会小于Δt1=31536000秒，也就是Δt1>Δt2。

就此，可以选择北京地面站原子钟和一些天上卫星原子钟，按照动钟变慢效应进行具体计算，计算出动钟变慢结果。

然后，可以根据计算出来的理论结果，使用北斗卫星系统进行实验，对其正确性进行检验。这样，就可以对狭义相对论动钟变慢效应进行严格检验，判定其真伪。

针对北斗卫星系统而言，计算动钟变慢效应的具体方法，可以有很多种。我们选择如下较为简洁的方法。

选择一个直角坐标系，把坐标系原点o选定在地球地心处，把x轴和z轴确定的平面选定为与地球赤道平面重合，把坐标系y轴正方向选定为指向地球自转轴北极，这样，地球绕自转轴进行的转动，也就是绕坐标系y轴进行的转动。具体如图四所示。

假设在y轴上，从原点o开始，向y轴正、负方向上，放置了无限多原子钟。按照狭义相对论动钟变慢效应，y轴上的无限多原子钟，因为彼此都相对静止，所以，y轴上的无限多原子钟都是同步时钟。也就是y轴上无限多原子钟显示的时刻值T，始终为相同值。

在上述情况下，对于北京地面站原子钟来说，北京地面站的原子钟处在北纬约40度的地方，距离地心的距离是地球的近似半径，约为6371公里。

北京地面站原子钟，在平行赤道的一个平面上，也就是垂直y轴的一个平面上，绕y轴作圆周运动。圆周运动周长为s=2πr=2×3.14×6371000×cos40o=2×3.14×6371000×0.766044443118978=30649346.2434米。圆周运动的周期为一天24小时，Δt=24×60×60=86400秒。圆周运动的线速度为v=s/Δt=30649346.2434米/86400秒=354.737803743米/秒。

按照动钟变慢效应，相对所选参照系y轴上的原子钟而言，北京地面站原子钟因为相对运动，会变慢，所以，y轴上的原子钟时间值ΔT，北京地面站原子钟时间值Δt1，二者具有如下关系Δt1=ΔT（√1-v12/c2）。也就是有ΔT>Δt1。

北斗卫星系统的中圆地球轨道卫星，距地面高度为21500公里，该卫星距离地心的距离，为地球半径加上卫星距离地面高度，具体为6371+21500公里。该卫星运行周期约为12小时。

该卫星在一个与赤道平面有夹角的平面上绕地心做圆周运动，圆周运动周长为s=2πr=2×3.14×（6371000+21500000）=175029880米。由于该卫星圆周运动周期为12小时，具体为Δt=（12×60×60）=43200秒。所以，该卫星圆周运动线速度为v=s/Δt=175029880米/43200秒=4051.661759米/秒。

按照动钟变慢效应，相对所选参照系原点o处的原子钟而言，中圆地球轨道卫星上的原子钟，也就是天上卫星原子钟，因为相对运动，会变慢，所以，地心处原子钟的时间值ΔT，天上卫星原子钟时间值Δt2，二者的时间值关系为Δt2=ΔT（√1-v12/c2）。也就是有ΔT>Δt2。

这也就是说，按照动钟变慢效应，相对y轴上的原子钟而言，北京地面站原子钟因为相对运动会变慢，天上卫星原子钟因为相对运动也会变慢，但是，二者变慢的程度不一样，存在一个差值。就此，可进行如下计算

（Δt2）/（Δt1）=ΔT（√1-v22/c2）/ΔT（√1-v12/c2）=（√1-v22/c2）/（√1-v12/c2）。

所以，按照动钟变慢效应，相应于北京地面站原子钟在一年里显示的时间值Δt1=31536000秒，天上卫星原子钟在一年时间里显示时间值为Δt2=（Δt1）×（√1-v22/c2）/（√1-v12/c2）=31536000（√1-4023.6754×4023.6754/299792458×299792458）/（√1-354.737803743×354.737803743/299792458×299792458）=31536000×0.9999999999099309/0.9999999993=31536000×0.99999999939008=31535988.5秒。

这也就是说，按照动钟变慢效应，相应于北京地面站原子钟在一年里显示时间值Δt1=31536000秒，天上卫星原子钟在一年里显示时间值Δt2=31535988.5秒,二者相差Δt1-Δt2=3153600-31535988.5=11.5秒。也就是天上卫星原子钟显示的时间值，跟北京地面站原子钟显示的时间值相比，少11.5秒。

根据北斗卫星系统官方消息，北斗卫星系统的原子钟，1000万年才会有1秒误差。所以，对于北斗卫星系统的原子钟来说，11.5秒的差别，已经足够大，只要它存在，就一定能观测到。

因此，可以把北京地面站原子钟在一年里显示的时间值，跟天上卫星原子钟相应地显示的时间值进行比较，在剔除其他原因，例如在剔除引力红移效应和实验误差等影响后，就可以判定狭义相对论的动钟变慢效应是否存在，是否正确。

——北斗卫星实验存在动钟变快，这岂不是否定动钟变慢

但是，必须指出的是，狭义相对论的动钟变慢是相对性的，也就是相对运动的观测者都认为对方的时钟会因为相对运动而变慢。

可以说，使用北斗卫星原子钟做实验，在一年里，北京地面站原子钟和中圆地球轨道卫星原子钟只能是一快一慢。例如天上原子钟走的慢，地面原子钟走的快。这样，在变快了的地面原子钟角度说，天上原子钟变慢了，这种动钟变慢支持了狭义相对论的动钟变慢效应。但是在变慢了的天上原子钟角度说，地面原子钟变快了，这种动钟变快，岂不是否定了狭义相对论的动钟变慢效应？因为按照狭义相对论的逻辑，是不允许发生动钟变快的。实际上，在类似的实验中，都存在动钟变快现象。

更具体说，在本文选择的参照系看来，北京地面站原子钟，在平行于赤道的一个平面上，也就是垂直于y轴的一个平面上，绕y轴作圆周运动。天上卫星原子钟，在一个与赤道平面有夹角的平面上，绕地心做圆周运动。

对于上述情况，可以建立一个新坐标系进行描述，具体如下：对于北京地面站原子钟和天上卫星原子钟，总可以找到二者的连线，以及二者连线的中点。把新坐标系的原点选定在北京地面站原子钟和天上卫星原子钟连线的中点，把新坐标系的x轴选定为与二者连线相重合。参见图五。

那么，在新坐标系上看，北京地面站原子钟和天上卫星原子钟，他们都在新坐标系的x轴上做周期运动，二者有一个相对距离最小点，还有一个相对距离最大点。相对任一原子钟显示的时间值而言，在某一时刻值，北京地面站原子钟和天上卫星原子钟，二者会处在相对距离最小点，然后随着时间值增加，二者会同时向远离连线中点方向运动，然后同时到达相对距离最大点，然后再同时转向，向靠近连线中点方向运动，然后同时到达相对距离最小点，然后再同时转向，再同时向远离连线中点方向运动……周而复始，循环不止。

在上述情况下，跟北京地面站原子钟和天上卫星原子钟同在的观测者，他们彼此看对方的原子钟，就是对方的原子钟一直做周期运动。

例如在天上卫星原子钟处观测者看来，在某一时刻值，北京地面站原子钟处在距离天上卫星原子钟最近点，然后，随着时间值增加，北京地面站原子钟向远离天上卫星原子钟方向运动，运动到距离天上卫星原子钟最远点之后，立刻转向，再向靠近天上卫星原子钟方向运动，运动到距离天上卫星原子钟最近点之后，立刻转向，再向远离天上卫星原子钟方向运动……周而复始，循环不止。

在北京地面站原子钟处观测者看来，情况与上相似。在某一时刻值，天上卫星原子钟处在距离北京地面站卫星最近点，然后，随着时间值增加，天上卫星原子钟向远离北京地面站原子钟方向运动，运动到距离北京地面站原子钟最远点之后，立刻转向，再向靠近北京地面站原子钟方向运动，运动到距离北京地面站原子钟最近点之后，立刻转向，再向远离北京地面站原子钟方向运动……周而复始，循环不止。

在北京地面站原子钟和天上卫星原子钟存在上述相对运动的情况下，按照动钟变慢效应，二者的相对运动，究竟会导致北京地面站原子钟变慢？还是导致天上卫星原子钟变慢？对于类似的问题，已经争论了100多年了。

现在，终于可以使用北斗卫星系统原子钟实验，对争论做出判决了。可以说，在实际情况中，北京地面站原子钟和天上卫星原子钟，只能是一快一慢，也就是彼此看，既存在动钟变慢，也存在动钟变快。这样的判决结果，等于证明狭义相对论的相对性动钟变慢效应，在实际上根本不存在。

而且，还可以把北京地面站原子钟，跟北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟都进行比较研究，都计算出具体的钟变慢效应关系，然后进行检验性实验。这样，就可以对爱因斯坦狭义相对论动钟变慢效应，进行广泛的、严格的、判决的实验检验。

可以说，根据狭义相对论动钟变慢效应，北京地面站原子钟跟北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟，分别存在理论上的时间值关系。

对北京地面站原子钟和北斗卫星系统的30多个天上卫星原子钟的实际情况进行观测记录，就可以获得实际上的时间值关系。把理论上的时间值关系，跟实际上的时间值关系进行比较，就具有判决性意义。可以预测，判决结果将是：爱因斯坦狭义相对论的相对性动钟变慢效应，在北斗卫星系统中，根本就不存在。

从本质上讲，使用北斗卫星做实验，北京地面站原子钟在一年里显示的时间值是多少，天上30多颗卫星原子钟在相应时间里显示的时间值是多少，不同时钟存在时间值差别，既存在动钟变慢，也存在动钟变快，相对运动发挥了什么作用，引力和电磁力发挥了什么作用，温度变化发挥了什么作用，宇宙辐射发挥了什么作用，这都是“时钟机器”与环境进行运动和作用决定的，实验结果是多少，就是多少。

而爱因斯坦的狭义相对论动钟变慢效应，却是不管“时钟机器”与环境是啥关系，它们如何运动和作用，完全是一厢情愿地强行假定，相对运动的时钟之间存在相对性动钟变慢关系，完全无视实际中还存在否定性的动钟变快。而且，爱因斯坦和相对论专家一直为这种脱离实际的动钟变慢效应寻找各种证据，寻找借口和理由，进行辩解，顽固坚持100多年。这完全是一种违反科学精神的思想和行动。

二、追光实验，判定光速不变第二假设是大象翅膀

1905年，爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文中建立狭义相对论时空观时，假设了如下理想实验：在真空中有两个相对匀速直线运动的惯性参照系，分别用直角坐标系oxyz和OXYZ表示，两个直角坐标系的x、X轴重合，y、Y轴平行，z、Z轴平行；在oxyz坐标系x轴正方向上，OXYZ坐标系以u速度值匀速直线运动；在oxyz和OXYZ的原点处分别有持时钟和量尺的观测者；在oxyz和OXYZ的原点o、O重合，两个参照系时钟时刻值t=T=0时，在oxyz坐标系原点o处的静止点光源发出了一个球面光波。可参考图六的情况。

——爱因斯坦光速不变第一假设

爱因斯坦假设：oxyz原点o处点光源发出的球面光波，在oxyz参照系各个方向的运动速度值均为C1=299792458米/秒。因此，上述球面光波是一个以oxyz参照系原点o为球心，以C1=299792458米/秒速度值匀速膨胀的球面光波。对于上述假设，爱因斯坦的解释是，上述假设情况是oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺，进行测量获得的结果。对于这样的光速值假设C1=299792458米/秒，本文简称为爱因斯坦光速不变第一假设。

——爱因斯坦光速不变第二假设

爱因斯坦还假设：oxyz原点o处点光源发出的光束，相对OXYZ参照系各个方向的运动速度值也均为C2=299792458米/秒。因此，上述球面光波是一个以OXYZ参照系原点O为球心，以C2=299792458米/秒速度值匀速膨胀的球面光波。对于上述假设，爱因斯坦的解释是，上述假设情况是OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺，进行测量获得的结果。对于这样的光速值假设C2=299792458米/秒，本文简称为爱因斯坦光速不变第二假设。

——爱因斯坦光速不变假设

对于光速不变第一假设和光速不变第二假设，因为C1=C2，所以，爱因斯坦把它们合称为光速不变假设，并且写成了C=C1=C2=299792458米/秒。关于上述光速值，爱因斯坦在当年称之为假设，就是因为提出该假设的时候，还缺乏足够的实验证据。

——相对运动等速假设

应该强调指出，在当年，爱因斯坦提出光速不变假设，建立狭义相对论时空观的时候，他还提出了一个相对运动等速假设。

具体说，爱因斯坦假设oxyz参照系和OXYZ参照系的相对运动速度值是u，它的物理意义如下：oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺，测量OXYZ参照系相对自己的运动速度值，测量结果为u1；OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺，测量oxyz参照系相对自己的运动速度值，测量结果是u2。u1、u2、u的量值关系为u1=u2=u。

在物理学中，两个物体的相对运动具有相对性，这是一个基本观点。在牛顿绝对时空观中，假设oxyz参照系和OXYZ参照系的时钟是同步时钟，两参照系的量尺是同长量尺之后，oxyz参照系和OXYZ参照系的相对运动速度值被假设为u1=u2=u。

在爱因斯坦狭义相对论时空观中，oxyz参照系和OXYZ的观测者分别使用自己的时钟和量尺测量对方的运动速度值，测量结果恰好是u1=u2，这样的可能的确存在。但是，在没有具体的测量实验提供支持之前，无法证明u1=u2普遍成立之前，爱因斯坦所说的u=u1=u2，就只能是假设，而不是实验事实。

所以，在狭义相对论时空观，爱因斯坦实际上是假设了u1=u2=u。这个相对运动等速假设u=u1=u2，在实质上，它就是一个跟光速不变假设并肩而立的速度值假设。

——狭义相对论时空观

可以说，爱因斯坦提出四个速度值假设，也就是光速不变第一假设、光速不变第二假设C=C1=C2，还有相对运动等速假设u1=u2=u之后，就基于上述四个速度值假设，推理出了洛仑兹变换数学方程，以及动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等数学方程。在上述数学方程中，C和u都是重要内容。洛仑兹变换的物理意义是，对于oxyz原点o处点光源发出的球面光波的任意点，当oxyz参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测得该点坐标和时间为（x、y、z、t），OXYZ参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测得该点坐标和时间为（X、Y、Z、T）时，（x、y、z、t）和（X、Y、Z、T）的变换关系为洛仑兹变换。这样，爱因斯坦就建立了以光速不变第一假设、光速不变第二假设、相对运动等速假设、洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等数学方程为主要内容的狭义相对论时空观。（爱因斯坦1916年在《狭义与广义相对论浅说》一书还非常明确地给出了一种“雷击火车”的同时的相对性，跟洛仑兹变换推理出的同时的相对性存在很大差异）

——狭义相对论和广义相对论

然后，通过使用狭义相对论时空观对经典力学和经典电磁学等经典理论进行改造，爱因斯坦就建立了狭义相对论。后来，爱因斯坦又使用类似的方法建立了广义相对论时空观，通过使用广义相对论时空观对经典引力理论进行改造，爱因斯坦就建立了广义相对论。人们通常所说的相对论，就是对狭义相对论和广义相对论的合称。有时候，人们所说的相对论，也包括相对论宇宙学内容。

——光速不变第二假设是大象翅膀

针对爱因斯坦提出的光速不变假设C=C1=C2=299792458米/秒，对现代科学有关的认识和实验进行考察后，可以给出如下说法：

跟爱因斯坦光速不变第一假设C1=299792458米/秒有关，在现代科学中存在如下事实：

首先，在计量学和物理学中，人们给出了如下基准米约定：在提供基准米的装置中，特定光在1/299792458秒时间值里行进的路程，被约定为一米。实际上，这就等于约定了在提供基准米的装置中，特定光，它相对装置本身，也就是相对静止在装置中的光源的运动速度值为v=Δs/Δt=1米/（1/299792458）秒=299792458米/秒。对于上述特定情况下的光速值，物理学中专门使用字母C来表示，也就是C=299792458米/秒。这样约定的光速值，就相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果，所以，这里的C=299792458米/秒，就是一个实验事实。

其次，在物理学的电磁学中，人们约定真空中的介电常数和磁导率时，也约定在特定的条件下，特定的光，相对光源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出光速值C=299792458米/秒的原因。这样约定的光速值，也相当于使用时钟和量尺测量光速值的结果，所以，这里的C=299792458米/秒，也是一个实验事实。

如上所述现代科学的重要事实，以及类似的很多实验事实，都对爱因斯坦光速不变第一假设提供了实验支持。因此可以说，爱因斯坦光速不变第一假设，它可以得到实际的时钟和量尺和测量实验的支持，它就是对实验事实的忠实描述，它类似于全部写真的实验报告，它就像盲人摸象所摸索到的大象大腿。

但是，把爱因斯坦的光速不变第二假设C2=299792458米/秒，跟现代科学有关的认识和实验进行对比研究之后，咱们却只能说，爱因斯坦的光速不变第二假设，无法得到实际的时钟和量尺和测量实验的支持，它就像一种假设空想的虚构景象，它类似于凭空编造的科幻故事，就像盲人想象所虚构出的大象翅膀。

所以，爱因斯坦提出的光速不变第一假设和光速不变第二假设，类似于把盲人摸索大象所摸到的大象大腿，跟盲人想象所虚构的大象翅膀捆绑到一起了，综合到一起了。

——追光实验

为了更清楚地说明爱因斯坦光速不变第一假设和光速不变第二假设等内容跟实际情况的关系，咱们可以进行一个追光实验。

具体说，假设上面说过的oxyz参照系，它的原点恰好在地面上，oxyz参照系的x轴垂直地面，指向月亮；对于oxyz参照系，可以简称为地面参照系。与此同时，假设OXYZ参照系的X轴也垂直地面，指向月亮；地面参照系的观测者使用地面参照系的时钟和量尺测量，测到OXYZ参照系相对oxyz参照系沿x轴正方向，也就是向月亮方向的运动速度值u=299792457.5米/秒；对于OXYZ参照系，可以简称为追光参照系。该参照系原点处持时钟和量尺的观测者，就是追光者。 参加图六。

在上述情况下，假设使用地面参照系的时钟和量尺测量到了如下结果：地面参照系时钟显示t=0秒时刻值时，地面参照系原点o处的点光源发出的一个光束，以C1=299792458米/秒的速度值，离开了点光源，沿x轴正方向，飞向了月亮；与此同时，追光者以u=299792457.5米/秒的速度值，在同一出发点，向同一方向，同时出发，开始了追光运动。这样的追光实验，是爱因斯坦惯用的科学方法，也是狭义相对论时空观的逻辑完全允许的情况。

应该指出，在当年，爱因斯坦建立狭义相对论时空观的时候，在理论上，他假设点光源、光束、观测者、时钟和量尺等都具有“理想化质点”的特征，它们都可以汇集在同一点，从共同的出发点开始运动。所以，咱们在本文所说的追光实验，在理论上，地面观测者、点光源、光束、追光者、时钟和量尺等，也是类似情况，都具有“理想化质点”的特征，它们也可以具有共同的出发点等。

这样，在追光实验中，咱们观测到的情况就是，在指向月亮的光束运动方向上，光束在前面快速飞行，追光者在后面紧紧追赶，二者一前一后，距离很小，紧密相随地向前运动。

——地面参照系测到的三个速度值

在上述情况下，使用地面参照系的时钟和量尺测量追光运动，结果如下：当地面参照系时钟时刻值从t=0秒增加到t=1秒，经过Δt=1秒时间段时，光束离开点光源的飞行距离值s1=C1×Δt=299792458米/秒×1秒=299792458米。追光者离开地面的追光距离值s2=u×Δt=299792457.5米/秒×1秒=299792457.5米。光束与追光者的相对运动距离值s3=s1-s2=299792458-299792457.5米=0.5米。这也就是说，此时光束在前面仅领先0.5米，追光者在后面仅落后0.5米。

在上述情况下，使用地面参照系的时钟和量尺测量，测到的光束相对追光者的运动速度值，就是v=s3/Δt=0.5米/1秒=0.5米/秒。

在这里应该指出，上述s1=299792458米，s2=299792457.5米，这都是约等于地球赤道7.5圈的长度值，约等于地球赤道七周半的长度值。s3=0.5米，这是比成年人手臂的长度值还要短的距离值，成年人手臂长度值约为0.7米。

因此，地面参照系观测者使用自己的时钟和量尺测到的结果就是，在地面参照系时钟经过Δt=1秒时间段里，光束和追光者相对地面的运动，相当于绕地球赤道飞行了七周半，对此可简称为“秒飞地球七周半”。与此同时，光束相对追光者的运动距离值仅为0.5米，小于成年人一条手臂的长度值，对此可简称为“一秒没飞一臂长”。在这里，光束相对地面的运动距离值s1=299792458米，光束相对追光者的运动距离值s3=0.5米，二者差别之大，犹如天地之别。

这样，在追光实验中，使用地面参照系的时钟和量尺测量，就获得了三个速度值：

一是C1=299792458米/秒，它描述了光束相对地面的运动快慢，这是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

二是u=299792457.5米/秒，它描述了追光者相对地面的运动快慢，这也是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

三是v=0.5米/秒，它描述了光束相对追光者的运动快慢，这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

——追光参照系测量光速值问题

在物理学中，任何物体的速度值，都必须相对时钟、量尺和坐标系的组合来确定。一个运动物体的速度值，相对不同的时钟、量尺和坐标系组合，具有不同的速度值，这是中学物理常识。

那么，关于光束与追光者的相对运动速度值，在追光参照系，追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量，测到的结果会是多少呢？

假设相应于oxyz坐标系时钟显示Δt=1秒时间值，OXYZ坐标系的时钟显示了ΔT时间值，光束相对OXYZ坐标的运动距离值，使用oxyz坐标系的量尺测量，结果为Δs=0.5米；使用OXYZ坐标系的量尺测量，结果为ΔS。因此，光束相对OXYZ坐标系的速度值就是V=ΔS/ΔT。在这里，使用OXYZ坐标系的时钟和量尺测得的ΔT、ΔS是多少，V=ΔS/ΔT就是多少。

这也就是说，光束相对OXYZ坐标系的运动速度值，使用oxyz坐标系的时钟、量尺和坐标系组合测量，是v=0.5米/秒；使用OXYZ坐标系的时钟、量尺和坐标系组合来测量，是V=ΔS/ΔT。V=ΔS/ΔT的具体数值，应该由实际测得的ΔT、ΔS来决定。

但是，针对追光实验的情况，关于光束与追光者的相对运动速度值，爱因斯坦提出的光速不变第二假设，恰好给出了假设的光速值。具体说，在追光实验中，根据光速不变第二假设，追光参照系观测者使用追光参照系的时钟和量尺测量，他测到的光束相对追光者的运动速度值是C2=299792458米/秒。C2=299792458米/秒，也是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

这样，在追光实验中，关于光束与追光者的相对运动，就有了两种速度值：

一是v=0.5米/秒，这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值，这是地面参照系使用现有的、公共的时钟和量尺，测到的结果。这样的测量结果有无数的实验证据。

二是C2=299792458米/秒，这是“秒飞地球七周半”的极大速度值，它来源于爱因斯坦光速不变第二假设。爱因斯坦和相对论专家假设，在追光参照系，追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量，测到的光束相对追光者的运动速度值，就是C2=299792458米/秒。

那么，根据光速不变第二假设说，在追光参照系，追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量，测到的光束相对追光者的运动速度值是C2=299792458米/秒，这是“秒飞地球七周半”的极大速度值，这有实验证据吗？

可以说，从狭义相对论时空观诞生至今，类似于追光实验的情况，追光者使用追光参照系的时钟和量尺测量有关的速度值，测到的光束相对追光者的运动速度值就是C2=299792458米/秒，这样的测量实验和测量结果，一个都没有。造成这种情况的主要原因是，进行类似的实验，在运动参照系测量光速值，所要求的实验条件和实验技术，一直难以被满足。

那么，关于C2=299792458米/秒，在理论上说，有理论依据吗？

——对光速不变第二假设进行违反逻辑的论证

具体说，在地面参照系使用实际的时钟和量尺测量，测到的结果是，在指向月亮的光束运动方向上，光束在前面快速飞行，追光者在后面紧紧追赶，二者一前一后，距离很小，紧密相随地向前运动。所以，在地面参照系使用现有的时钟和量尺测到的光束与追光者的相对运动速度值，仅为v=0.5米/秒，这不过是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。那么在追光参照系，追光者观测到的光束与追光者的相对运动是啥样的？追光者使用了什么样的时钟和量尺，如何进行了测量活动，他就把光束与追光者的相对运动速度值，测量成了C2=299792458米/秒？测量成了“秒飞地球七周半”的巨大速度值？

就此，爱因斯坦等相对论专家的回答是，根据狭义相对论时空观的动钟变慢效应，地面参照系观测者和追光参照系观测者都可以说，因为相对运动，对方的时钟变慢了。同时，根据动尺变短效应，地面参照系观测者和追光参照系观测者都可以说，因为相对运动，对方的量尺变短了。所以，关于光束相对追光者的运动速度值，地面参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测量获得v=0.5米/秒，这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值，这的确是实验事实。与此同时，追光参照系的观测者使用自己的时钟和量尺测量获得C2=299792458米/秒，这是“秒飞地球七周半”的巨大速度值，也可以同时成立。这也就是说，在理论上，v=0.5米/秒，C2=299792458米/秒，二者可以同时成立，二者可以都是正确的。

在以往，对于爱因斯坦光速不变第二假设C2=299792458米/秒遇到的各种质疑批评，爱因斯坦和相对论专家都给出了与上相似的解释。

在此，必须指出，在爱因斯坦狭义相对论时空观的逻辑关系上，光速不变第一假设、光速不变第二假设C1=C2=299792458米/秒和相对运动等速假设u=u1=u2，这都是前提，是一级假设。洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等，都是对假设的前提进行数学推理，所得出的推理结论，都是二级假设。

按照逻辑规律，把洛仑兹变换、动钟变慢效应、动尺变短效应、同时的相对性等作为证据，反过来证明光速不变第二假设是正确的，这就是使用二级假设、数学推理结论作为证据，反过来证明一级假设、假设的前提是正确的，这是循环论证、无效论证。

所以，可以说，爱因斯坦等相对论专家论证说，因为有动钟变慢效应、动尺变短效应，所以就有光速不变第二假设C2=299792458米/秒，这就等于说，因为有光速不变第一假设和光速不变第二假设，所以就有光速不变第二假设。这样的论证，是严重地违反了逻辑，犯了低级的逻辑错误。

——认识能力存在局限性，把各种情况下的光速值假设为常数

在这里，回顾人们对原子的认识发展史，具有重要的启示意义。在物理学中，关于原子，在最初时，人们认为所有的原子都是没有内部结构，不可分割的实心球，构成不同元素的原子只有质量和大小的区别。这是因为在当时，人们的认识能力存在局限性，人们认识不到原子存在内部结构，不同的原子差别甚大。后来，随着认识能力的提高，人们认识到，原子是由原子核和绕核运动的电子构成的，不同的原子，内部结构完全不同，性质差别也是很大。

可以说，现在的有些物理学工作者，他们把各种情况下光和电磁波的运动速度值都假设为常数C=299792458米/秒，这种情况很像人们在早期认为所有的原子都没有内部结构，不可分割。可以说，在目前，由于有些物理学工作者的认识能力存在局限性，他们认识不到不同情况下光和电磁波的运动速度值实际上是存在差别，各不相同。基于上述类比可以说，通过积极的认识活动，人们都可以认识到，不同情况下光和电磁波的运动速度值实际上是存在差别的，各有具体速度值，并非都是常数C=299792458米/秒。

——光速不变假设，把大象大腿和大象翅膀捆绑到了一起

综上所述，可以说，爱因斯坦在狭义相对论时空观中提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设C1=C2=299792458米/秒，类似于把一些实验事实跟一些虚构想象捆绑到了一起，类似于把盲人摸象所摸索到的大象大腿，跟盲人想象所虚构出的大象翅膀捆绑到了一起，进行了混淆是非，以真带假，弄假成真，混搭销售。所以，对于爱因斯坦提出的光速不变第一假设、光速不变第二假设，可称之为半对半错的假设。

可以说，在爱因斯坦给出光速不变第一假设的情况中，爱因斯坦假设光速值是C1=299792458米/秒，这完全符合物理学和计量学关于基准米的约定等，就相当于对实验事实进行了忠实描述。但是，在爱因斯坦给出光速不变第二假设的情况中，类似情况中的光速值是多少，应该使用时钟、量尺和坐标系的组合，通过测量来确定，测量值是多少，就是多少。而且，相对于不同的时钟、量尺和坐标系组合，光速值完全可以不相同，这是物理学实验决定的必然结果。

但是，针对给出光速不变第二假设的情况，爱因斯坦却强行规定光速值必须是C2=299792458米/秒，完全无视使用时钟、量尺和坐标系的组合进行测量，可以有不同的光速值。而且爱因斯坦和相对论专家一直寻找各种证据，寻找各种理由和借口，为光速不变第二假设进行辩解，由此，制造了100多年矛盾和争论。

三、爱因斯坦相对论是大象大腿+大象翅膀

爱因斯坦相对论时空观诞生后，100多年来，不断地有研究者指出，把爱因斯坦使用假设推理方法建立的相对论时空观，把这种盲人摸象之说，跟科技工作者使用实际的时钟和量尺所进行的真实测量活动等相比较，也就是跟实际的大象相比较，就可以发现，二者不符合之处很多，甚至存在完全不符合的内容。

这就是围绕时空问题和爱因斯坦相对论时空观，产生100多年矛盾和争论的根本原因之一。正是因为如此，使用实际的时钟和量尺进行具体观测活动较多的工程技术人员，例如航天工作者，很多都变成了相对论时空观的质疑者和超越者。

总而言之，关于爱因斯坦相对论，可以说，爱因斯坦相对论就像一幅反映和描述宇宙事物的理论图像，它的一部分内容是写真描述，就像实验报告，类似于盲人摸象所摸索到的大象大腿；另一部分内容是完全虚构，就像科幻故事，类似于盲人想象所虚构出的大象翅膀。这就是围绕爱因斯坦相对论发生了100多年争论的重要原因之一。

具体说，首先，在物理学认识上，对于形式多样、内容丰富、本质深刻的电磁力和引力等，爱因斯坦在相对论中的确指出了一些事实，揭示了一些规律。例如爱因斯坦在相对论中指出，特定条件下光速值恒定，一些物理量随速度值变化的规律跟洛仑兹因子有关系，存在质能关系，存在引力质量和惯性质量等效性等，这都相当于盲人摸索到的大象大腿。但是，爱因斯坦在相对论中也给出了很多片面化、表面化、假设性的描述，远离了事物的本质，曲解了实验事实。例如爱因斯坦在相对论中给出的光速不变第二假设、动钟变慢效应、动尺变短效应、时空弯曲等，这都类似于盲人虚构出的大象翅膀。爱因斯坦使用想象出的大象翅膀解释物理现象，把电磁力导致的物理现象解释为相对运动所致，把引力导致的物理现象解释为时空弯曲所致，根据光速不变假设否定超光速失误的存在，这都是把表面现象当成本质原因，曲解了物理现象和物理实验，掩盖了微观本质和原因，误导了研究方向，阻碍了科技进步。所以，爱因斯坦相对论这种盲人摸象之说，对物理学既有指导，也有误导，既有贡献，也有危害。超越爱因斯坦相对论，人们就能深入研究电磁力、引力和超光速的微观本质，发现更多真相，纠正错误想象，实现科技创新，实现更多目标。因此，超越爱因斯坦相对论，值得积极行动。

其次，在宇宙认识上，爱因斯坦相对论和相对论宇宙学加起来，仍然不过是盲人摸索大象的结果，加上盲人想象大象的结论，二合一的说法而已。在爱因斯坦制造的宇宙图像中，主要就是广义相对论的等效原理、引力场方程、时空弯曲、几何引力，还有相对论宇宙学的大爆炸、黑洞等有限事物。关于地球生命、外星人、宇宙高级生命、高维空间生命等重要内容，在相对论宇宙图像中几乎没有踪影。相对实际情况而言，爱因斯坦给出的宇宙图像视野狭窄，内容贫乏，该有的内容不多，虚构的内容不少，而且坚持看得见的才承认其存在，看不见的就认为不存在。同时把虚构想象的很多事物，反倒当成了实际存在的事情。这就类似于坐井观天之见，只看见了有限天空的有限事物，看不见实际存在的无限天空和无限事物。可以说，爱因斯坦的坐井观天宇宙图像，真相不多，假象不少，利弊共存，功过皆有。超越爱因斯坦相对论和相对论宇宙学，人们就可以出井观天，发现更多实际天空，发现更多宇宙美景，建立更符合实际情况、大综合的宇宙图像。

可以说，对爱因斯坦相对论，保留可称为实验报告的光速不变第一假设、洛仑兹因子、质能关系、等效原理等；抛弃应称为科幻故事的光速不变第二假设、动钟变慢、动尺变短、时空弯曲等，把狭义相对论对照实际情况进行五五开改造，把广义相对论贴近实验进行升级完善，就可以彻底解决延续了100多年的相对论争论。

作者简介

齐新，大脑思想图发明人，《管理大脑思想》和《智胜爱因斯坦》图书作者，科学使用大脑系列文化产品开发项目负责人；1964年2月出生；1986年毕业于内蒙古师范大学物理系，此后在赤峰学院物理系任教多年；2002年至2014年先后在《北方经济报》采编部和《内蒙古日报》广告部工作，2011年11月成立新动力文化，任负责人至今。

立足现代科学和中华优秀传统文化等，对物质、时间、空间、生命、大脑、思想等问题进行了长期的跨学科、跨文化研究。经中国科协原副主席、航天工业总公司总工程师庄逢甘院士推荐，在《宇航学报》1998年第2期发表了科学论文“论GPS与相对论时空观”。经全国政协原副主席、国家科委原主任宋健院士推荐，在《前沿科学》2009年第2期发表了科学论文《狭义相对论被争论100多年的主要原因》。2006年6月，在内蒙古教育出版社出版科普书《智胜爱因斯坦》。2017年7月，在光明日报出版社出版《管理大脑思想》图书。曾经被众多新闻媒体报道过科学探索工作和科技创新成果。