《正确解读相对论》第1章是仓库变短还是撑杆收缩了？讲课稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。正确解读相对论第1章是仓库变短还是撑杆收缩了？-正确解读相对论黄锋谭强著目录第1章是仓库变短还是撑杆收缩？第1节农夫的仓库能装下撑杆吗？(3)第2节灯泡是否闪亮？老鼠是否死亡？(11)第3节墙壁能和橡皮筋一样伸长吗？(12)第2章蚂蚁A究竟是死还是活？第1节“同时”和“同步”的区别(20)第2节“爱因斯坦列车”上发生的怪事(26)第3节哪个铁塔先被照亮？(36)第4节蚂蚁A究竟是死还是活？(44)第5节如何判别静止和运动？(62)第3章孪生兄弟俩究竟谁更年轻？第1节静止和高速飞行的孪生兄弟(67)第2节

2、相对论中的对立事件(72)第3节相对论是否可以违背逻辑关系？(74)1数学与逻辑(74)2量子力学是否已经违背逻辑？(79)量子行为的统计因果性(80)薛定谔猫的命运(81)意识是否可以作用于波函数？(84)平行宇宙是否存在？(85)隐变量理论(86)“量子逻辑”与“布尔逻辑”(87)3相对论和矛盾律(89)第4节实验是否支持“尺缩钟慢”和“同时的相对性”？(94)第4章正确解读狭义相对论第1节“尺缩钟慢”的四种解释(107)第2节绝对空间(110)1空间的本质(111)2如何定义“直线”(115)3非欧几何学(116)4关于数学真理(118)5牛顿水桶实验(127)第3节运动物体的长度(13

3、1)第4节相对时间(133)1时间的感觉(133)2时间的单位(134)3时间的定义(136)4相对时间(138)第5节是否存在“绝对静止参照系”？(140)第6节时间与引力有关吗？(154)第7节物体的质量(159)第8节物体的能量(160)1运动物体的动能(160)2质量和能量的关系式(162)3能量和动量的关系式(164)第9节物体的运动定律(166)1静质量恒定物体的运动定律(166)（1）质点运动的基本方程(166)（2）横向加速度(167)（3）力的变换关系(168)（4）作用力与反作用力(171)2静质量变化物体的运动定律(172)（1）修正后的运动定律(173)（2）有争议的温

4、度变换(174)第10节狭义相对论修正总结(176)第5章如何破解狭义相对论的悖论？第1节破解“农夫仓库装杆悖论”(181)第2节破解“孪生子年龄悖论”(182)第3节破解“潜水艇沉浮悖论”(183)第4节破解“刚棒能量丢失悖论”(185)第5节破解“直角杠杆旋转悖论”(188)第6节破解“拉直柔绳旋转悖论”(190)第7节破解“电磁场能量丢失悖论”(192)第8节破解“电磁场能量增加悖论”(196)第6章超光速能使人回到过去吗？第1节“爷孙悖论”与时间机器(203)第2节爱因斯坦遗漏的一个根(207)第3节超光速理论的构想(210)1超光速时空坐标变换(210)2超光速物体的速度变换(211

5、)3超光速物体的质量(212)4超光速物体的能量和动量(213)第7章时空弯曲是必须的吗？第1节广义相对论的缺陷(224)1宇宙大爆炸“奇点”(224)2与量子理论不相容(225)3无法解释双星进动(226)4“引力红移”危机(227)5恒星光线的偏折误差太大(228)6引力“蓝移”推导的错误(229)7“引力波”是否以超光速传播？(230)第二节万有引力的修正(232)第三节附加引力的实践检验”(235)1太阳光谱线“红移”(235)2地球光谱线“蓝移”(238)3恒星光线的偏折(238)4水星的“附加进动”(241)5行星的雷达回波延迟(246)6脉冲双星的进动(251)“PSR19131

6、6双星”的进动(254)“PSRJ07373039A/B双星”的进动(256)“DI海格立斯双星”的进动(257)第8章附录附录1经典时空观及其危机(261)1伽利略变换(261)2伽利略相对性原理(262)3以太假说(264)附录2麦克斯韦电磁理论(265)1麦克斯韦方程组(266)2电磁波速度和赫兹实验(269)3光速的参照系(272)附录3几个重要的经典实验(274)1、级干涉的基本计算(275)2霍克实验(276)3斐索流水实验(277)4菲涅耳牵引系数(279)5迈克尔孙莫雷光干涉实验(280)6特鲁顿-诺伯尔实验(284)附录4洛仑兹变换(286)1洛伦兹时空变换(286)2相对论

7、的速度合成公式(290)3用相对论解释斐索流水实验(292)附录5横向多普勒效应(293)1纵向多普勒效应(293)2横向多普勒效应(294)附录6光行差现象(296)附录7破解“滑落佯谬”(297)附录8破解“老鼠死亡悖论”(299)附录9破解“刚棒动量丢失悖论”(301)附录10破解“列车过桥悖论”(304)第1章仓库变短还是撑杆收缩？【主持人】：大家好！为了正确解读伟大的物理学家爱因斯坦建立的相对论，我们从今天起进行7天的讨论。为此，我们请到了清华大学的黄锋博士和南宁市一点通教育咨询中心特级物理教师谭强先生，请大家鼓掌欢迎！现在，我们首先请黄博士阐明自己的观点。【黄博士】：大家好！很高兴

8、有机会在这里同大家探讨由伟大的物理学家爱因斯坦建立的狭义相对论和广义相对论。首先谈谈狭义相对论。爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家和思想家。作为科学家，他是19和20世纪之交物理学革命的发动者和主将，是现代科学的奠基者和缔造者。他的诸多科学贡献都是开创性的和划时代的。按照现今的诺贝尔科学奖评选标准，爱因斯坦至少应该荣获五、六次物理学奖（狭义相对论、布朗运动理论、光量子理论、质能关系式、广义相对论，以及固体比热的量子理论、受激辐射理论、玻色-爱因斯坦统计、宇宙学等）。爱因斯坦在物理学家心目中的威望和位置遥遥领先。20世纪初，物理学基本观念经历了三次影响深远的革命。作为这三次革命的标志和成果，就是狭

9、义相对论、广义相对论和量子力学的建立。量子力学和狭义相对论（以下简称相对论），是物理学乃至整个自然科学的两大支柱。相对论取得了举世公认的辉煌成就。可以说，没有量子力学和相对论，就没有现代文明。这两个内容已经列入高中三年级物理课本，在大学有许多专业对此继续进行深入学习。相对论的提出是物理学中划时代的事件。它使力学和电动力学相互协调，变革了传统的时间和空间概念，揭示了质量和能量的统一，把动量守恒定律和能量守恒定律联结起来，把经典力学和经典电动力学统一起来。这是人类理性思维的杰作。它与10年之后创立的广义相对论，在科学史上矗立了一座巍峨而永恒的丰碑，全面打开了物理学革命的新局面。海森堡说：“在科学史

10、上。以往也许从来没有过一个先驱像爱因斯坦和他的相对论那样，在他在世时为那么多的人所知道，而他一生的工作却只有那么少的人能够懂得。然而，这个名声是完全有理由的。因为有点像艺术领域中的达芬奇或者贝多芬，爱因斯坦也站在科学的一个转折点上，而他的著作率先表达出了这一变化的开端，因此，看来好象是他本人发动了我们在本世纪上半期所亲眼目睹的这场革命。”“尺缩”和“钟慢”效应是相对论中最核心的两个结论，从相对论诞生起，“尺缩钟慢”的确遇到了许多人的激烈反对。有许多著名物理学家设计了许多科学实验，也提出了许多思想实验来质疑相对论，甚至企图否定相对论，但100多年过去了，相对论不但没有被推翻，反而更成熟了，相对论

11、的堡垒更坚固了。事实证明，相对论不仅是一个“不存在任何矛盾的、逻辑自洽的理论”，而且，任何科学实验都支持相对论，至今尚未发现有一个实验不符合相对论或反对相对论！因此，对相对论持反对观点的人，要么拿出事实来，证明某个实验不符合相对论；要么通过严密的逻辑论证，证明相对论是一个有矛盾的、逻辑不自洽的理论。否则，就是在哗众取宠、自取其辱。【主持人】：下面有请谭老师阐明自己的观点。【谭老师】：大家好！首先我要感谢节目主持人和黄博士为我提供了这么一个舞台，使我能够有机会发表自己对相对论的看法。物理学是自然科学的基础，是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科。我认为，对于一个理论，仅仅知道如何应用或者将它作为

12、一个工具还远远不够，还应该对它的基本思想有一个清楚的认识，对它所揭示事物的本质有深入的了解和体会。在爱因斯坦逝世前两周，他语重心长地告戒人们：“科学史上经常碰到这样的情况，一些重大的问题似乎已经得到解决，但是却以新的形式重新出现。这也许就是物理学的一个特征。并且，某些基本问题可能永远纠缠着我们。”仅仅有新奇事物的积累而不能揭示出其中更深刻的意义，会使心灵变得麻木。可以肯定的是，尽管相对论与量子力学已经取得了很大成功，但我们还不能把近代物理看成一门已经完成了的物理学。联合国教科文组织在其发表的1998年世界科学报告中指出：“相对论和量子力学是20世纪的两大学术成就。遗憾的是，这两个理论迄今为止被

13、证明是相互对立的，成为一个严重的障碍。”在当代物理学的研究中，绝大部分挑战和机会都是属于近代物理学的。在未来的一段时期内，情况肯定也还是如此。我们还不能肯定地预测在什么时候，在什么问题上将会有原则性的突破。如果在逻辑上和实验上发现需要对相对论或量子力学作原则上的修改，也不会是完全出乎预料的。近代物理学基础正期待着原则性的新的突破。科学理论有两个最基本的特点：一是与实践检验相联系，就是具有客观真理性；二是与形式结构相联系，就是构成严密的逻辑体系。从某种意义上说，相对论本身并没有问题，问题在于人们对它进行了错误的理解，因此，相对论不需要修改了，更不需要推翻，而是需要还相对论以本来面目。按照目前解释

14、的狭义相对论，的确存在逻辑矛盾，所以才有必要研究它、纠正它。一直以来，不少人对相对论感兴趣，但在接触它的过程中，常常会发现对它的解释存在许多违背逻辑关系的悖论。伟大的哲学家兼数学家罗素认为：“直到今天，相对论依然是有争议的，而且受到其内在难题的困扰。”许多人由此产生各种困惑和误解。爱因斯坦用神秘的逻辑难题来眩惑人们已经超过了100年，然而带来真正危害的还是那些不以批判态度对待爱因斯坦的人，他们全盘吸收相对论，对不好的东西也不扬弃，这最终必将使爱因斯坦的名誉受到损害。一个理论真正变得完美是你不可能对它进行明显修改而不使其遭到完全破坏也就是说，明显改变这个理论将会使它彻底被毁。相对论100多年不倒

15、，并不意味着对它的解释没有问题。亚里斯多德关于重物先落地的错误思想2000年都没有倒，一直到伽利略用思想实验才把它推翻了。过去，人们缺乏正确的思想实验来论证对相对论的解释错误。我想，我已经找到了正确的思想实验来论证对相对论的解释的错误。首先，我想从逻辑上论证目前解释的相对论是一个有矛盾的理论。在辩论之前，有必要先弄清以下两个概念：佯缪表面上看是一种用目前已被人们普遍认为正确的理论所无法解释的命题，是在保持论断的逻辑正确情况下产生的论断；表面看上似乎它是一个错误的矛盾，但实际上是正确的。悖论在它产生时是一种真正的矛盾，但随着时间的推移，当人们的认识提高，“悖论”得到破解之后，它就转化为“佯缪”。

16、真理的反面是谬误和悖论，悖论是与真理相对立的。在一个演绎理论中能推出自相矛盾的命题，理论就不成立。罗素的理发师悖论和其他语义悖论向人们提出了这样的任务：或者抛弃形式逻辑的排中律和矛盾律，或者找出消除矛盾的方法。悖论虽然是一种逻辑矛盾，但逻辑矛盾并不都是悖论。悖论则不然，它可以在严格陈述的形式下遵循逻辑规则，由严密的推导得到，即由推理推出悖论。从科学进步的角度来看，低估悖论的重要性，将它们视为诡辩和笑料是非常错误的。倘若我们认真对待自己的工作，便不能容忍悖论存在的事实。我们必须找出它的原因，就是说，必须分析出出现悖论所依据的前提，必须有所扬弃，必须研究这将给我们的整个讨论带来怎样的后果。科学发展

17、史告诉我们：千百年的日常生活经验总结出的所谓“常识”往往是靠不住的。但是，违背逻辑的事情更靠不住。相对论的所有悖论都是由它时空结构的矛盾引起的。首先，让我们了解由“相对空间”引起的逻辑矛盾。下面我向黄博士提出第一个问题：第1节农夫的仓库能装下撑杆吗？【谭老师】：撑杆运动员有一根L0=10m长的杆，农民有一仓库d0=9m长。双方打赌，农民说：“你只要以u=0.6c的速度奔跑，杆的长度收缩为（1-1-1）收缩后的杆长小于9m，仓库能装进你的杆，我来得及关门”。运动员说：“运动的仓库长度收缩为（1-1-2）收缩后的仓库长小于10m。门关不上”。请问，谁能赢得打赌？由俎栋林编著、清华大学出版社出版的电

18、动力学（2006.267-271）中对此解法如下：取杆AB的前端（B）到达门（C）的时刻为t=t=0。农民在静止系S观测：运动杆的长度收缩为9m杆前端B碰到仓库后壁D（称为事件甲）时，B的坐标为X1=9m，时间为t1，则：X1=ut1，即9=0.6ct1，杆后端A到达仓库门C（称为事件乙）时，B的坐标为X2=8m，时间为t2，则：X2=ut2，即8=0.6ct2，由于t2t1，说明“事件乙发生在先，事件甲发生在后”。仓库能装进杆，农民来得及关门。运动员在运动系S观测：运动的仓库长度收缩为相对运动员静止测得撑杆长10米10m杆前端B碰到仓库的后壁D时，B的坐标为X1=-7.2米，时间为t1，则：

19、X1=ut1，即-7.2=-0.6ct1，杆后端A到达仓库门C时，A的坐标为X2=-10m，时间为t2，则：X2=ut2，即-10=-0.6ct2，图1-1农民的仓库能否装下运动员的撑杆？由于t1t2，说明“事件甲发生在先，事件乙发生在后”。设发生在B的事情（B碰D）的时刻为t1，该事情通过光信号传播到A的时刻为t3，则t=t3-t1，BA=ct=t3-t1将BA=10m和代入上式得：t2t3，说明“事件乙发生在先，事件甲发生在后”。结论：农民在S系观测的结果，与运动员在S系观测结果一致，不出现矛盾，仓库能装杆，农民来得及关门。农民赢得打赌。我认为，以上解题过程有明显错误：（1）按照相对论理论

20、，对于某一事件，若在S系观测发生的时刻为，根据洛伦兹变换替换到S系观测其为。客观时刻并不包含事件发生后的光信号传播到S系观测者眼睛的时间。若扣除光信号传播的时间，S系中任何一个观测者都将得到同一个。这样，虽然主观上运动员看到“仓库后壁D碰杆前端B”事件的光信号晚于“仓库前门C碰杆后端A”，但客观上是“D碰B”早于“C碰A”。（2）如果以事件发生后的光信号传播到S系各个观测者眼睛的时刻为准，那么，对应于S系事件发生的时刻，就会得到无数个不同的，究竟以哪一位观测者眼睛接收到光信号的时刻为准呢？在S系的B处也可设立一个观测者，他看到的仍然是“事件乙发生在先，事件甲发生在后”。S系中正确的观测地点应该

21、选择在AB的中点，这样，同时发生在A、B两处的事件，将同时传播到观测者处。（3）运动员认为杆比仓库长，杆的后端（A）进门（C）发生在前，前端（B）碰到仓库后壁（D）发生在后。请问，当杆后端进门那一刻，杆的前端在哪里？当杆前端碰到仓库后壁那一刻，杆的后端又在哪里？这一刻，若杆的前、后两端都在仓库里，说明杆短仓库长；这一刻，若杆的其中一端在仓库里，而另一端在仓库外，说明农民来不得及关门。显然，教科书作者犯了明显的逻辑错误。用牛顿的话来说，这属于“凡在哲学方面有思考才能的人决不会陷入这种谬论之中。”相对仓库静止农民测得仓库前后长9米【黄博士】：我无意对俎栋林先生的论述进行讨论。请允许我以自己的方式来

22、讨论同样的问题。一个运动的杆要装进一个静止的仓库，最终必须在该杆的运动速度趋于零时才能完成正常的装填动作，否则会涉及到杆与墙壁的碰撞问题。因此，请允许我将原问题简化如下：运动员有杆L0=10m长，农民有仓库d0=9m长，杆的长度方向和仓库的长度方向为同向，该杆沿其长度方向以u=0.6c的速度相对于仓库运动。现将该仓库的两端（墙壁与门）的位置在地面上标出。比较地面上该仓库的这两个位置的长度与该杆的长度即为原题意所关注的问题。让农民先来：农民在地面上墙壁与门的位置处各置有一喷漆装置，假定农民在杆的前端从仓库门的位置行进到达墙壁的位置时，让那两个喷漆装置同时喷漆，在仓库门位置的那个喷漆装置有没有喷中

23、该杆？喷在哪个地方？设地面参照系为，在其上建立惯性坐标系（x,y,z,t），其中x方向为杆运动的方向。设随杆运动的参照系为，在其上建立惯性坐标系（x,y,z,t），其中x方向为杆运动的方向。这两个坐标系的坐标变换关系遵从洛仑兹变换：（1-1-3）设仓库墙壁位置的那个喷漆装置喷漆的事件为事件A，在两个参照系中的坐标分别为（xA,yA,zA,tA）、（xA,yA,zA,tA）；仓库门位置的那个喷漆装置喷漆的事件为事件B，在两个参照系中的坐标分别为（xB,yB,zB,tB）、（xB,yB,zB,tB）。已知（1-1-4）（1-1-5）利用（1-1-3）得到（1-1-6）（1-1-7）所以：（1-1-

24、8）（1-1-9）设杆的末端位置为P。由于杆长为L0，P在系中的x坐标始终是（1-1-10）由（1-1-9）和（1-1-10）知，（1-1-11）结论是：在仓库门位置的那个喷漆装置没有喷中该杆。对于这一结果，农民认为这是运动的杆变短造成的（详细推导要先求出P在系中在tA时刻的x坐标，然后求该坐标与xA之差，再进行比较即可）。而运动员则认为是喷漆不同时造成的，如（1-1-8）式所示。但两个人都认为，仓库门位置的那个喷漆装置没有喷中该杆是理所当然的。对这一点没有争议，只是理解不同。（b）现在轮到运动员：运动员也在杆的两端各置有一喷漆装置，也在杆的前端从仓库门的位置行进到达墙壁的位置时，让这两个喷漆

25、装置同时对地面喷漆，在杆末端的那个喷漆装置是喷在仓库门位置上，还是喷在其他地方？还设杆的前端从仓库门的位置行进到达墙壁的位置时，杆前端的那个喷漆装置喷漆的事件为事件A（注意：它与前面所述那个A事件为同一事件），在两个参照系中的坐标分别为（xA,yA,zA,tA）、（xA,yA,zA,tA）；杆末端的那个喷漆装置喷漆的事件为事件C，在两个参照系中的坐标分别为（xC,yC,zC,tC）、（xC,yC,zC,tC）。已知（1-1-12）（1-1-13）利用（1-1-3）得到（1-1-14）（1-1-15）所以：（1-1-16）（1-1-17）设仓库门的位置为Q。由于仓库长为d0，Q在系中的x坐标始终

26、是（1-1-18）由（1-1-17）和（1-1-18）知，（1-1-19）结论是：在杆末端的那个喷漆装置喷在仓库门位置外边的地面上，没有喷在仓库门位置和仓库墙壁位置之间的地面上。同样，对于这一结果，农民和运动员都认为合理，但对造成这一结果的原因理解不同。【谭老师】：感谢黄博士的回答。但我认为问题并没有解决。1、对于农民来说，要把运动的杆装进一个静止的仓库，其真实含义是：当杆的前端抵达仓库墙壁时，立即关门（不用时间）。此时，如果杆的末端已经处在仓库之内，我们就说农民来及关门。此时，如果杆的末端仍处在仓库之外，我们就说农民来不及关门。2、对于运动员来说，要把运动的杆装进一个静止的仓库，其真实含义也

27、一样：当杆的前端抵达仓库墙壁时，立即关门。此时，如果杆的末端已经处在仓库之内，我们就说农民来及关门。此时，如果杆的末端仍处在仓库之外，我们就说农民来不及关门。3、如果认为“同时”具有绝对性，狭义相对论是不可能解决以上矛盾的，对于这一点，人们都很清楚。4、黄博士的结论是：在仓库门位置的那个喷漆装置没有喷中该杆。对于这一结果，农民认为这是运动的杆变短造成的。而运动员则认为是喷漆不同时造成的，如（1-1-8）式所示。但是，对于运动员来说，“运动员也在杆的两端各置有一喷漆装置，也在杆的前端从仓库门的位置行进到达墙壁的位置时让这两个喷漆装置同时对地面喷漆”，请问，当杆的前端喷漆的那个时刻，既然“在杆末端

28、的那个喷漆装置，喷在仓库门位置外边的地面上，没有喷在仓库门位置和仓库墙壁位置之间的地面上”，这就说明杆的末端仍处在仓库之外，农民来不及关门！5、对于运动员来说，当杆的前端喷漆的时刻，如果“在杆末端的那个喷漆装置喷在仓库门位置里边的地面上，没有喷在仓库门位置和仓库墙壁位置之间的地面上”，这就说明杆的长度小于仓库的长度！【黄博士】：因为仓库门位置的那个喷漆装置的喷漆动作等同于关门，而且发生在当杆的前端抵达仓库墙壁的时刻。结论是整个杆都在仓库之内（否则仓库门位置的那个喷漆装置喷的漆就要喷到杆上）。“当杆的前端抵达仓库墙壁时，立即关门。”这个表述含糊不清。谁关门呢？如果是农民关门（称之为关门方案一），

29、这已经回答。如果让运动员关门，这当然做不到。那么我们能不能安排运动员的助手，就站在地面上。当杆的前端抵达仓库墙壁时该助手随即关仓库门？如果这么安排，那么这个助手做的跟那个农民前面所做的是一样的。好吧，让我们这么安排（称之为关门方案二）：一个助手站在地面上的仓库门上，此外还有助手就坐在与该杆相对静止的一列车上，当杆的前端抵达仓库墙壁时，此刻刚好面对车库门的列车上的助手指令地面上的那个助手关仓库门。这个事件我们称为事件D，它在两个参照系中的坐标分别为（xD,yD,zD,tD）、（xD,yD,zD,tD）。根据这样的安排，我们有如下关系：（1-1-20）（1-1-21）由（1-1-3）得到：（1-1

30、-22）（1-1-23）结论是：杆装不进仓库。为什么装不进？运动员和列车上的那一些助手都认为，是因为仓库变短了，如（1-1-23）式所示。但站在地面上的助手却认为是因为关门早了。因为由（1-1-22）可知，tAtD。两个不同的关门方案得到两个不同结果，这不稀奇。地面上的人认为，按方案一关门能将杆关在内是因为杆变短了，而按方案二关不住杆是因为门关早了。运动员则认为，按方案一关门能将杆关在内是因为门关晚了，如（1-1-8）所示。按方案二关不住杆是因为仓库变短了，如（1-1-23）所示。以上回答完全基于郭硕鸿电动力学的知识，我没有采用别的知识。如果你认可洛仑兹变换，就请认真检查我的分析有无问题。如查

31、到问题，讨论可以继续。如查不到任何问题，关于“仓库装杆”的讨论请到此为止。接着可以讨论下一个问题。如果谭老师不认可洛仑兹变换，那么我跟你如此讨论是没有任何意义的。【谭老师】：1、对于农民来说，当杆的前端抵达仓库墙壁时，杆的末端已经处在仓库之内，农民来及关门。“仓库门位置的那个喷漆装置的喷漆动作等同于关门，而且发生在当杆的前端抵达仓库墙壁的时刻。结论是整个杆都在仓库之内（否则仓库门位置的那个喷漆装置喷的漆就要喷到杆上）。”这没有问题。2、我认为，“当杆的前端抵达仓库墙壁时，立即关门”这个表述没有问题。因为，“杆的前端抵达仓库墙壁时”这个事件，对农民和运动员双方来说，是同时发生的。至于谁关门无关紧

32、要，我们甚至不要谈论“谁关门”。争论的焦点分两个方面：第一方面、“当杆的前端抵达仓库墙壁时，杆的末端究竟是处在仓库之内，还是在仓库之外？”；第二方面、“当杆的末端抵达仓库前门时，杆的前端究竟是处在仓库之内，还是在仓库之外？”这是不能回避的问题。3、按照黄博士的解答，对于运动员来说，结论是：杆装不进仓库。这意味着，运动员的结论与农民的结论有矛盾。4、“为什么装不进？运动员和列车上的那一些助手都认为，是因为仓库变短了。”这就是矛盾所在。对于运动员来说，只有当杆的末端进入仓库门的时刻立即关门，才能算做仓库能够装下杆。但是，此刻杆的前端在哪里呢？这是不能回避的问题。5、如果“站在地面上的助手认为是因为

33、关门早了”，那么，可以将条件放宽一些，等到杆的末端进入仓库门的时刻再关门。此刻杆的前端在哪里呢？两个不同的关门方案得到两个矛盾的结果，这是十分稀奇、不自洽的。相对论企图用“同时的相对性”来解决以上矛盾，结果非但没有解决问题，反而将矛盾激化，造成逻辑关系的空前混乱。6、数学是研究结构的科学，数学的客观性必须同物理学的客观性区分开，也必须同现象描述的客观性区分开。一方面，这意味着一些结构被认为与它们在现实客体的出现无关，因此数学的客观性是一个现象学的客观性。另一方面，我们研究的数学结构与感觉现象所特有的复杂情况毫无共同之处。因此更容易概念化。关于这一点，我们可以这样说，数学研究的结构是理想化的结构

34、。洛仑兹变换只是一个数学关系式，在数学上，我当然认可它，但对于它表达的真实物理内容有不同看法。按照目前相对论对洛仑兹变换表达的物理内容的理解，如果并不会出现任何逻辑矛盾，对它进行讨论是没有任何意义的。问题是，逻辑矛盾出现了，我们还能够认为过去所理解的洛仑兹变换表达的物理含义是正确的吗？对于洛仑兹变换所反映的时间、空间性质，至少有4种排列组合，其中一种属于牛顿的绝对时空观，一种属于爱因斯坦的相对时空观。为什么不可以尝试其余的两种可能呢？7、关于“长度收缩”的观测效应，我不仅从逻辑上否定它，还引用公认的物理实验结果否定它（关于这一点，以后我将详细向大家介绍）。只不过一直以来人们为了维护相对论，对这

35、类实验做错误的解释。如果黄博士认为“仓库装杆”的逻辑矛盾已经解决了，这不是自欺欺人吗？关于“同时性”的问题，我将在“仓库装杆”问题辩论结束后再讨论。【黄博士】：你认为你否定了相对论，不等于别人也认为你真的否定了相对论。这里没有自欺欺人的事情发生。【谭老师】：我个人认为，黄博士不可能解决狭义相对论的逻辑矛盾。如果老师真的能解决，而包括刘辽在内的所有国内外相对论专家都不能解决，这本身就是一件大事。1、暂且不谈我是否否定了相对论、相对论是否破产等问题，先谈谈到底目前对相对论的解释有没有逻辑矛盾？一句话：当杆的前端抵达仓库墙壁时，杆的末端究竟是处在仓库之内，还是在仓库之外？希望黄博士不要回避这个问题。

36、比如说，当我问黄博士：“到底是你的矛更厉害一些，还是你的盾更厉害一些？”的时候，你不能回答：“我的矛是一种很厉害的攻击性武器，盾也是一种很厉害的防御性武器”，“我的矛是用金属制造的而盾是用滕制造的”，“我们根本不可以提到底是矛更厉害一些，还是盾更厉害一些这类问题，因为毕竟矛和盾是两种不同的东西”，“说我的矛更厉害一些，和说我的盾更厉害一些，两者都是正确的”诸如此类的问题。如果黄博士至今不相信目前对相对论的解释存在逻辑矛盾，就必须正面回答我提出的问题，指出我的错误。既然黄博士认为“所有国内外相对论专家都对相关问题束手无策”，说明目前对相对论的解释存在逻辑矛盾。2、如果要等到杆的末端进门的时刻去关

37、门，那么谈论“谁关门”也许是很重要的。因为农民认为杆的末端进入仓库门的时刻，运动员并不认为杆的末端进入仓库门。在这种情况下，农民关门和运动员关门并不是同时发生的。如果农民与运动员在事先约定，当杆的前端抵达仓库墙壁时，必须关门，那么谈论“谁关门”就不重要了，因为农民和运动员（或者抵达仓库门的助手）关门是同时发生的。“当杆的前端抵达仓库墙壁时，杆的末端究竟是处在仓库之内，还是在仓库之外？”这是非此即彼的逻辑关系，是不能回避、必须明确回答的问题。3、“长度收缩”的观念，是由于“同时的相对性”的错误造成的，其本质在于：当我们测量一个运动杆的长度时，本以为自己取杆的前端和末端的时刻是同时的，实际上取杆的

38、后端的时刻提前了，所以得到“长度收缩”的结论。关于这一点，我将在后面进行详细的、严密的论证。比如说，我在南宁有一根100米长的杆，有一外星人来到地球用我们地球的标准尺，与人类一起测量这根杆的静止长度，的确是100米长。然后，外星人拿了地球上的标准尺到他们的飞船里，飞向远方再匀速（u=0.6c）返回地球上的南宁上空时,测量得到运动杆的长度收缩为80米。我的杆明明就是100米长，外星人硬说是80米，当然不对。也许有人说，外星人的标准尺也收缩了，但80米长的尺子收缩为64米，意味着外星人测得我的杆长是64米，这就更不对了。如果外星飞船的速度是c，他们就会认为我的杆长度为零（杆不存在），我当然认为外星

39、人错了。（鼓掌声）当相对杆静止的时候，测量杆的长度是没有问题的（不计测量过程中的偶然误差和系统误差），说明人类测量运动物体长度的理论是错误的。假如真的有智慧高于人类的外星人抵达地球，他们一定会纠正人类的上述测量错误。【黄博士】：我至今不相信狭义相对论存在逻辑矛盾，但是，如今所有国内外相对论专家的确都对相关问题束手无策。“杆的前端抵达仓库后壁时这个事件，对农民和运动员双方来说，是同时发生的”。这点我同意，因为是同一事件，不仅是同时而且是同地。在相对论里，谁关门很重要。这是因为：对于运动物体长度的测量我们要求在某个时刻“同时”确定两个端点，再对这两个端点的空间距离在观者参照系里进行丈量。在“关门方

40、案一”中，事件B和事件A在地面参照系中是同时的。尽管事件A对农民和运动员双方来说是同时发生的，但对事件B，运动员不认为是与A同时发生的事件。相反。运动员认为与A同时发生的关门事件是事件D。这就是我们考虑“关门方案二”的缘由。B和D不是同一事件，不存在非此即彼的逻辑关系。具体来说，依“关门方案一”关门，门关得上（或者，杆的末端处在仓库之内）；依“关门方案二”关门，门关不上（或者，杆的末端处在仓库之外）。这二者不矛盾，因为本来两个关门事件B和D不是同一事件（这不影响A对于运动员和农民是同一事件的事实）。“对于运动员来说，只有当杆的末端进入仓库门的时刻立即关门，才能算做仓库能够装下杆。但是，此刻杆的

41、前端在哪里呢？这是不能回避的问题。”这个问题提的好，是我遇到的最具挑战性的问题了。但我不认为这个问题会让相对论破产，我相信其他相对论专家能够回答这个问题。对于这个问题，请允许我稍后再回答。请问谭老师，是否只有“仓库装杆”这么唯一一个思想实验，对“长度收缩”的理论造成威胁？第2节灯泡是否闪亮？老鼠是否死亡？【谭老师】：否定“长度收缩”理论的思想实验的类型是相似的，我认为，对于普通百姓来说，下面这个“老鼠死亡”思想实验更充分地暴露“长度收缩”理论的错误。下图E为电源的电动势，S为开关，R为滑动变阻器，CD和AB为彼此接触良好并可相互自由滑动的裸露铜棒，CD与F点接触良好，DMG为绝缘支架，其作用是

42、保证铜棒AB始终保持水平，K为裸露的铜导线的一端，其上涂有导电的强力胶水，可将飞来的AB铜棒牢牢粘合。L为一指示灯，灯与一只自动步枪的扳机连接，枪口对准一只关在笼中的老鼠。如果指示灯闪亮，扳机被启动，子弹射出，老鼠死亡；如果指示灯不闪亮，扳机不启动，子弹仍在枪膛内，老鼠存活。（1）该实验在远离一切力场的遥远空间进行。（2）该电路除铜棒AB运动外，其余部分均静止在某一惯性系S内。（3）铜棒AB静止时测得其长度为1.5（m）(1-2-1)D、K的水平距离为1（m）(1-2-2)导线CD足够长。（4）铜棒AB紧贴铜导线CD，由C左端向右匀速运动，速度为。在静止系S观测，当AB与K发生碰撞时被胶水粘合

43、，速度立即变为零。根据相对论，S系测得AB的长度收缩为(米)1（m）(1-2-3)由于铜棒AB的A端已经离开铜棒CD，不能形成回路，故灯泡L不闪亮，老鼠存活。在运动系S（铜棒AB）观测，根据相对论，S系测得静止的AB长度不变1.5（m）(1-2-4)图1-2灯泡是否闪亮？老鼠是否死亡？D、K的水平距离收缩为(m)1.5（m）(1-2-5)由于铜棒B端与K接通，而AB的A端尚未离开铜棒CD，能形成回路，故灯泡L闪亮，老鼠死亡。整个过程，灯泡L到底亮过还是没亮过，老鼠是死是活？这是相对论不能回避的问题！一个正确的物理理论必须对此实验的结果进行选择并进行令人满意的解释。对此，请问黄博士是否有解决方案

44、？【黄博士】：按照目前相对论的解释，在静止参照系S观测灯泡L闪亮和在运动参照系S观测灯泡L闪亮，两者都是正确的，并无矛盾可言。【谭老师】：整个过程，灯泡L曾经亮过，老鼠死亡我们称为事件A;整个过程，灯泡L未曾亮过，老鼠存活我们称为事件B，则事件A事件B属于对立事件，对立事件中的两者不可能都是正确的，这是基本的逻辑常识。上述实验的结果是唯一的灯泡要么亮，要么不亮，老鼠要么死，要么活，二者必居其一，灯泡不能既亮也不亮，老鼠不能既死也活（至于量子理论中既死又活的薛定谔猫是怎么回事，我们以后再讨论）。但依据相对论，在不同坐标系观测得到了互相矛盾的结果，这种矛盾当然是不允许、绝对被禁止的。这充分暴露了相

45、对论时空观念的深刻矛盾。普朗克长度大约是质子大小的。量子理论告诉我们，这个尺度代表了一个临界点，在小于它的尺度下，经典的时空图景将彻底瓦解。按相对论“长度收缩”效应，意味着不可能存在所谓的“最小长度”之类的东西。不论多短的长度，你总能通过接近光速的相对运动使它变得更短。这样，普朗克长度的概念与相对论之间就存在矛盾。关于“仓库装杆”问题，请问黄博士是否有其他更好的解决方案？【黄博士】：如果关于对立事件的逻辑关系不能随意更改，对于谭老师所提出“灯泡闪亮”思想实验所暴露出“长度收缩”理论错误的问题，我目前还没有想出解决问题的方案。也许其他学者有办法解决。第3节墙壁能和橡皮筋一样伸长吗？【黄博士】：由

46、刘佑昌编著、清华大学出版社出版的狭义相对论及其佯谬中（2011.42），对“仓库装杆”问题有一个不同的解决方案。至于该解决方案是否比刚才我提出的解决方案更好一些，对此我不便加以评论。现将这一解决方案向大家介绍。在系（仓库）测量，杆的长度收缩为（m）但系认为农民的测量“不合理”，因为农民没有同时测量撑杆的两端。运动员“发现”农民的时钟出了问题，要进行校正计算。按系的同时标准，农民使用“出了问题”的时钟进行测量，测量B端的时刻比测量A端的时刻晚，其中（1-3-1）于是，系确认：系的测量结果“应该”是（m）即（1-3-2）运动员仍然相信：即使在系（仓库）里，相对自己（）静止的撑杆仍具有较大的长度，而

47、且有着同样的收缩系数。【谭老师】：按这一解法的理论，对于静止长度为m的仓库，运动员测量得到仓库的长度为(m)但农民认为运动员并没有同时测量仓库的两端，运动员测量仓库的结果“应该”是（m）（1-3-3）综合以上测量结果：在运动员看来，杆长10m，仓库12.5m，仓库可以装下杆；在农民看来，仓库9m，杆长11.25m，仓库装不下杆。两者相互矛盾,悖论并未得到解决。【黄博士】：看来，仅从相对论的空间和时间性质的角度入手，以上矛盾似乎不可调和，“农夫仓库悖论”似乎永远无法得到破解！为此，有些学者从“绝对刚体不可能存在”的角度入手，认为“农夫仓库悖论”可以破解。在仓库参照系观测，解法与前面一样，但是在撑

48、杆参照系的解法却独出心裁、别具一格。其解法如下：在撑杆参照系观测，事件“仓库后壁D碰到杆前端B”发生时，设裸露在仓库外部分撑杆的长度为。为了使仓库能装下杆，在仓库参照系的农夫要求（1-3-4）而，故所以图1-3仓库墙壁可以伸长吗？即）+（1-3-5）这表明，只要满足（1-3-6）杆的段就可以进“仓库”了；当然，在段进“仓库”之前，不应受到弹性波的干扰，即应有（1-3-7）式中为弹性波速。显然，从而保证上式确实成立。整个杆可以完好地“进入”仓库内，从而“农夫仓库悖论”宣告破解。【谭老师】：我认为以上解法不太容易理解，黄博士能否讲得详细些？【黄博士】：好的。在仓库参照系看来，为了使仓库能装下杆，杆

49、静止长度的上限为（1-3-8）在撑杆参照系观测，仓库的长度缩短为（1-3-9）当“仓库后壁D碰到杆前端B”时，露在仓库外杆AC的长度为（1-3-10）当事件“仓库后壁D碰到杆前端B”发生时，撑杆撞墙而产生的弹性冲击波（应力波）在杆内传播速度光速为，冲击波传播到达仓库的左墙（C）所需要的时间为（1-3-11）冲击波的扰动传播左墙（C）之前，杆AC仍能保持原有的应力分布及静止（在观测）状态，仓库的左墙（C）则仍能保持原有的应力分布及运动（在观测）状态。左墙（C）运动到A点所需要的时间为（1-3-12）可以证明下列不等式基本成立：（1-3-13）证明如下：上式要求，即令（1），则有由得1令-1=0，

50、解得=即要求杆的速度不能超过，实际上，应力波在杆内传播速度（刘佑昌著.狭义相对论及其佯谬.清华大学出版社，2011.196）的上限为将代入（1-3-13）式整理得：0解得证毕！将“农夫仓库”的数据：杆长=10米，仓库长=9米，（假设应力波以光速传播）代入，左墙（C）运动到A点所需要的时间为（s）（1-3-14）冲击波传播到达仓库的左墙（C）所需要的时间为（s）（1-3-15）仓库的左墙（C）继续向左运动，将露在仓库外的杆（m）全部完好地“装入”仓库内，仓库的右墙（D）和杆的右（B）端发生碰撞，有微小形变但速度极小，在时间内的位移可忽略不计，远未穿墙。在时间内，应力波从杆前端B向左传播的距离为（m）（mm）（1-3-16）所以，应力波传不到仓库的左墙（C）。【谭老师】：问题在于：仓库的左墙真的能够如橡皮筋一般伸长2.8米而不垮吗？如果将该例子的数据改为杆长=100m，仓库长=90m，仓库的左墙真的能够如像皮筋一般伸长28米而不垮吗？这显然是十分荒唐的，就算可以做得到，这也远离题意了！“农夫仓库悖论”并未得到破解。实际上，“长度收缩”并不是一种真实的物理效应，这种收缩是相对的，是一种时空效应，发生这种效应时，构成刚尺的原子结构不会发生任何变化。（赵峥.探求上帝的秘密