王令雋

(田納西大學(xué)查塔努加分校物理天文系, 田納西 查塔努加 37403)

《北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2019年9月10日網(wǎng)絡(luò)版(JournalofBeijingUniversityofTechnology, ISSN 0254-0037, CN 11-2286/T)發(fā)表了該校阮曉鋼教授的論文《觀測(cè)與相對(duì)論：光速在愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論中為什么不變？》，提出了他的“觀測(cè)相對(duì)論”，并附有該刊評(píng)論員的文章. 我非常贊賞阮教授和評(píng)論員敢于挑戰(zhàn)權(quán)威、敢于批判相對(duì)論的精神. 科學(xué)不同于宗教，沒(méi)有任何人是上帝，沒(méi)有任何理論是不可以討論不可以挑戰(zhàn)的. 只有物理學(xué)界重新樹立了文藝復(fù)興時(shí)期建立起來(lái)的科學(xué)批判精神，才能客觀地梳理20世紀(jì)理論物理學(xué)的諸多問(wèn)題，走出困境. 《北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》敢于發(fā)表阮曉鋼教授對(duì)相對(duì)論的批判文章，真是難能可貴. 所以我想籍對(duì)阮教授論文的評(píng)論談幾個(gè)相對(duì)論研究中一般性的觀念問(wèn)題，希望對(duì)學(xué)術(shù)界研究相對(duì)論的朋友提點(diǎn)參考意見.

1 觀測(cè)與客觀物理量的關(guān)系

我們知道，物理學(xué)的研究對(duì)象是客觀的物理世界. 物理學(xué)不同于神學(xué)，其根本就是一切理論都必須建立在對(duì)客觀世界的觀測(cè)上，而不是建立在神學(xué)家的空想和神話傳說(shuō)上. 只有這樣，物理學(xué)才成其為科學(xué). 當(dāng)然，任何觀察和測(cè)量不可能絕對(duì)精確，都是有誤差的. 測(cè)量誤差越小，由此得出的理論就越精確. 如果測(cè)量數(shù)值與實(shí)際的物理量不符合，就應(yīng)該改進(jìn)測(cè)量工具和方法，使得誤差越來(lái)越小. 如果對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的理論得出的結(jié)果和實(shí)際物理量不符，那或者是實(shí)驗(yàn)測(cè)量有問(wèn)題，或者是理論有問(wèn)題. 此時(shí)物理學(xué)家應(yīng)該做的，是改進(jìn)測(cè)量?jī)x器，改正理論，而不能因?yàn)橛^察和物理現(xiàn)實(shí)有差別，就確立另一個(gè)理論，把觀測(cè)誤差當(dāng)作理論的立論基礎(chǔ)，就據(jù)以改變經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)科學(xué)與工程實(shí)踐確立的時(shí)空結(jié)構(gòu)，就據(jù)以否定經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)科學(xué)與工程實(shí)踐確立的科學(xué)定律諸如質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，就據(jù)以否定基本的科學(xué)邏輯比如因果律.

可是歷史上有些不理解相對(duì)論的人們，卻把相對(duì)論中一些不可思議的結(jié)果歸結(jié)為觀測(cè)與物理現(xiàn)象的差別. 阮教授顯然也持這種觀點(diǎn). 他認(rèn)為，“所有相對(duì)論性現(xiàn)象都是觀測(cè)效應(yīng)，源于觀測(cè)相對(duì)性，而非真實(shí)的自然現(xiàn)象或物理現(xiàn)實(shí)”. 這種“觀察數(shù)值”和“實(shí)際數(shù)值”到底差別有多大呢？不妨舉物體的質(zhì)量為例. 經(jīng)典物理中的物體質(zhì)量是不變的，有限的；但是相對(duì)論質(zhì)量則可以趨于無(wú)窮大. 質(zhì)子的經(jīng)典質(zhì)量為1.67×10-27kg，可是它的相對(duì)論質(zhì)量理論上可以趨于無(wú)窮大. 有窮大和無(wú)窮大之間的差別只是觀察效應(yīng)沒(méi)有實(shí)質(zhì)意義嗎？如果一個(gè)實(shí)際上是有限的物理量，經(jīng)過(guò) “觀察”變成了無(wú)窮大，那 “觀察”和理論還有意義嗎？把相對(duì)論的結(jié)論歸結(jié)于“觀察效應(yīng)”，是掩蓋或抹煞相對(duì)論的本質(zhì). 愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式是20世紀(jì)理論物理尤其是粒子物理和宇宙學(xué)的根基，揚(yáng)言是核能的根源，這僅僅是“觀測(cè)效應(yīng)”嗎？人們根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式認(rèn)定愛(ài)因斯坦為原子彈之父，必須對(duì)扔在廣島長(zhǎng)崎的原子彈負(fù)責(zé). 難道僅僅“觀察”一下，就能把廣島長(zhǎng)崎毀滅？難道廣島長(zhǎng)崎的毀滅僅僅是“觀測(cè)效應(yīng)”而不是物理真實(shí)？粒子物理學(xué)家們根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式認(rèn)定幾百個(gè)共振態(tài)和激發(fā)態(tài)粒子，宇宙大爆炸學(xué)家們根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式創(chuàng)造宇宙. 這些，難道都只是“觀測(cè)效應(yīng)”？難道觀測(cè)一下就可以創(chuàng)造出宇宙？(對(duì)愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式的批判，請(qǐng)參看拙作ACritiqueonEinstein’sMass-energyRelationshipandHeisenberg’sUncertaintyPrinciple,PhysicsEssays, Vol. 30，No. 1, 2017. 此文的中文版《論質(zhì)能關(guān)系》收集在拙著《物理哲學(xué)文集》第十七章，215頁(yè)，香港國(guó)際文化圖書，2014，ISBN 978-988-16298-0-7.)

“相對(duì)論觀測(cè)效應(yīng)”論歷史上早已有之，阮教授并不是首倡者. 相對(duì)論中的許多結(jié)論難以理解，許多人無(wú)法從其本質(zhì)上進(jìn)行徹底批判，又不敢冒犯權(quán)威，于是就歸結(jié)為觀測(cè)問(wèn)題，算是在自己的物理理念與現(xiàn)實(shí)的體制權(quán)威中找到了一個(gè)心理平衡和中庸的處置. 但是，如果僅僅停留在表面的觀測(cè)現(xiàn)象，就不可能抓住問(wèn)題的本質(zhì). 這樣的“批判”不僅不能解釋相對(duì)論的謬誤，反而可能誤入相對(duì)論的巢臼而犯同樣的錯(cuò)誤. 科學(xué)上講不得外交辭令. 不能足將進(jìn)而踟躇，口將言而囁嚅. 科學(xué)爭(zhēng)論中，觀點(diǎn)必須坦率，理論必須徹底.

阮教授認(rèn)為：“大自然所能呈現(xiàn)給我們的，只能是觀測(cè)時(shí)空，而非客觀時(shí)空. ”又說(shuō)：“所有相對(duì)論效應(yīng)，本質(zhì)上都只是一類觀測(cè)效應(yīng)，并非真實(shí)的自然現(xiàn)象或物理現(xiàn)實(shí)，其根源在于觀測(cè)局域性. 沒(méi)有觀測(cè)局域性，時(shí)空將呈現(xiàn)其真實(shí)的面貌. 可見，真實(shí)的物理世界，應(yīng)該是伽利略和牛頓為我們描述的時(shí)空：時(shí)間和空間獨(dú)立速度疊加服從伽利略法則，而物質(zhì)運(yùn)動(dòng)則遵循牛頓定律；同時(shí)性是絕對(duì)的，時(shí)間不會(huì)膨脹，空間不會(huì)收縮，時(shí)空更不會(huì)彎曲. ”阮教授的這2段議論存在一個(gè)邏輯背反. 既然大自然所能呈現(xiàn)給我們的只是觀測(cè)時(shí)空而非真實(shí)時(shí)空，那您怎么知道伽利略和牛頓為我們描述的時(shí)空是真實(shí)的？他們是如何得到真實(shí)的物理世界的？如果伽利略和牛頓能夠觀測(cè)并描述真實(shí)的物理世界，為什么我們就不能？您能夠給出一個(gè)“真實(shí)時(shí)空”和“觀測(cè)時(shí)空”的精確定義以確定這二者的區(qū)別嗎？

質(zhì)言之，“觀察”與“真實(shí)”之間的差別，就是實(shí)驗(yàn)誤差而已. 過(guò)分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)誤差，強(qiáng)調(diào)觀測(cè)對(duì)物理量的影響，為謬論辯護(hù)，是哥本哈根學(xué)派的基本特征，誤導(dǎo)了物理學(xué)界整整一個(gè)世紀(jì). 他們堅(jiān)持“如果你不觀察，月亮就不存在”. 他們認(rèn)為關(guān)在籠子里的薛定諤貓的生死是由觀測(cè)造成的. 其荒謬不言自明.

總而言之，相對(duì)論的理論及其結(jié)論是完全不同于經(jīng)典物理的革命性理論，不能僅僅歸結(jié)為觀測(cè)效應(yīng).

2 關(guān)于光速不變?cè)?/h2>

阮教授說(shuō)：“正是基于光速不變性假設(shè)，愛(ài)因斯坦成功地從理論上推導(dǎo)出洛倫茲變換，建立狹義相對(duì)論，揭示了時(shí)空和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性現(xiàn)象. 光速不變性假設(shè)不僅是愛(ài)因斯坦SR的基石，同時(shí)，也是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的前提之一. ” 這段議論言過(guò)其實(shí).

首先，僅僅基于光速不變性假設(shè)，是不能推導(dǎo)出洛倫茲變換的，還必須加上一些其他的假定，比如要求變換必須是線性的. 線性假定并不是不言自明的公理，因?yàn)闆](méi)有任何理由限制坐標(biāo)變換的線性. 事實(shí)上，克魯斯科坐標(biāo)變換就是非線性的，而且是非一一對(duì)應(yīng)的變換. 所以坐標(biāo)變換的線性是一條必不可少的假定. 另外，必須假定時(shí)間的相對(duì)性. 這點(diǎn)也非常重要. 就是說(shuō)，必須假定伽利略的經(jīng)典變換不成立. 這個(gè)假定就更加不是不證自明了. 所以，僅從光速不變假定是推導(dǎo)不出洛倫茲變換的. 相反，如果將洛倫茲變換作為大前提，就可以直接得到光速極限原理和光速不變?cè)? 其他的許多重要概念，比如相對(duì)論動(dòng)量、質(zhì)量和能量的定義以及質(zhì)能關(guān)系式等等都是根據(jù)洛倫茲變換建立的. 所以，邏輯上洛倫茲變換才是狹義相對(duì)論的基石. 光速不變?cè)碇徊贿^(guò)是洛倫茲變換的結(jié)果之一.

其次，光速不變?cè)聿⒉皇菑V義相對(duì)論的前提之一，和愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的建立了無(wú)關(guān)系. 事實(shí)上，廣義相對(duì)論和光速不變?cè)碇苯酉嚆? 這非常容易證明. 愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程在靜止球?qū)ΨQ場(chǎng)中的精確解由希瓦茲查爾德給出

(1)

考慮各向同性的情形：dθ=0,dφ=0,我們有

(2)

愛(ài)因斯坦要求光在引力場(chǎng)中服從短程線方程ds=0,于是我們由式(2)得到光的速度

(3)

式中：c是光速；rs=2GM/c2是希瓦茲查爾德半徑. 式(3)中的正號(hào)表示沿半徑方向射出的光，負(fù)號(hào)表示沿半徑射入的光. 式(3)清楚地表明，廣義相對(duì)論中的光速和半徑有關(guān)，不是常數(shù). 當(dāng)半徑等于希瓦茲查爾德半徑時(shí)，光速為零. 當(dāng)半徑趨于零時(shí)，光速趨于無(wú)窮大. 可見光速不變?cè)聿坏皇菑V義相對(duì)論的大前提，而且是大麻煩. 它和愛(ài)因斯坦要求光線在引力場(chǎng)中服從短程線方程的要求直接相悖. 如果在廣義相對(duì)論中堅(jiān)持光速不變?cè)恚偷脪仐壒饩€沿短程線傳播的假定，這可就要影響到所謂引力使光線彎曲以及引力透鏡等等概念的合法性.

光速極限的另一個(gè)問(wèn)題是它使得愛(ài)因斯坦的時(shí)空不存在轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)性，因而失去各向同性，這顯然違背相對(duì)論的基本精神. 因?yàn)楦鶕?jù)物理上的相對(duì)性原理和空間的各向同性，人們可以選擇任意方向的坐標(biāo)系來(lái)描述物理世界. 不同方向坐標(biāo)系之間的物理量可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)變換互相轉(zhuǎn)換. 所以轉(zhuǎn)動(dòng)變換是任何理論必須具備的. 可是因?yàn)楣馑贅O限，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論不存在一個(gè)全域的轉(zhuǎn)換. 這個(gè)問(wèn)題，我2000年在《意大利物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表的一篇文章中有詳細(xì)的證明(見Ling Jun Wang,RotationalBehaviorofEinsteinianSpace，ILNuovoCimento，Vol. 115B, No.6, pp615-624, 2000.). 愛(ài)因斯坦的引力場(chǎng)方程有2個(gè)精確解，一個(gè)是希瓦茲查爾德解，適用于靜止球?qū)ΨQ引力場(chǎng)，另一個(gè)是科爾解，適用于旋轉(zhuǎn)的球?qū)ΨQ引力場(chǎng). 這2個(gè)解都適用于地球的引力場(chǎng)，就看你選擇的坐標(biāo)系是地球坐標(biāo)系還是恒星坐標(biāo)系. 理論的自洽性和相對(duì)性原理要求在希瓦茲查爾德解與科爾解之間必須有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)變換. 但是，當(dāng)半徑與角速度的乘積超過(guò)光速時(shí)，物體的線速度就將超過(guò)光速. 于是我們就發(fā)現(xiàn)一個(gè)驚人的結(jié)果：由于地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，所有恒星相對(duì)于地球上觀測(cè)者的線速度都超過(guò)光速！所以，相對(duì)論的光速極限原理是站不住腳的.

有的議者可能會(huì)說(shuō)，實(shí)際上恒星并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)啊. 恒星的線速度是由于地球的轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的視在速度，不能算數(shù)的. 這些朋友其實(shí)并不理解“相對(duì)性”的真諦. 即使在相對(duì)論中，相對(duì)速度也必須服從光速極限，因?yàn)橄鄬?duì)論壓根就不承認(rèn)有絕對(duì)速度. 所有的相對(duì)論教科書上都有許多例子來(lái)說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性. 比如說(shuō)，一列火車以80 km的時(shí)速行進(jìn)，相對(duì)于車上的乘客而言，恒星的速度是多少呢？是反方向的80 km的時(shí)速. 沒(méi)有任何人挑戰(zhàn)這個(gè)結(jié)論. 那是不是意味這火車司機(jī)推動(dòng)了恒星和整個(gè)宇宙以80 km的時(shí)速向相反的方向運(yùn)動(dòng)呢？當(dāng)然不是. 恒星和宇宙的速度只是相對(duì)速度而已. 如果連這個(gè)概念都不懂，那一定是他的中學(xué)物理老師不稱職. 平動(dòng)速度可以是相對(duì)的，轉(zhuǎn)動(dòng)速度同樣可以是相對(duì)的，同樣必須服從力學(xué)定律. 如果有的朋友還不理解光速極限與轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)性和空間各向同性的矛盾，不妨試圖提出一個(gè)符合相對(duì)論的轉(zhuǎn)動(dòng)變換，就知道問(wèn)題的嚴(yán)重性了.

3 光在相對(duì)論中的特殊作用

相對(duì)論問(wèn)世以后，一開始就遭到了物理學(xué)界的嚴(yán)厲批判，其中一個(gè)非常重要但是被后人忽略了的批判就是愛(ài)因斯坦把光置于一個(gè)特別的絕對(duì)的位置. 光其實(shí)就是電磁波，是大自然中諸多現(xiàn)象之一，對(duì)于時(shí)空結(jié)構(gòu)沒(méi)有也不應(yīng)該有決定理論架構(gòu)的作用. 可是，在愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中，光(電磁波)卻被賦予了決定時(shí)空結(jié)構(gòu)的永久性的特殊位置. 這個(gè)特殊位置的最重要的表現(xiàn)就是光速極限原理. 光速成了一切物體速度的上限，不管是絕對(duì)速度還是相對(duì)速度. 即使光速和光速疊加得出來(lái)的還是光速. 其荒謬是顯而易見的.

光在相對(duì)論中的特殊位置的另一個(gè)表現(xiàn)是光線的傳播成了量度時(shí)間和空間的唯一合法手段. 這個(gè)觀點(diǎn)也在某種程度上被阮曉鋼教授接受了. 我說(shuō)“在某種程度上”，是因?yàn)槿罱淌谥唤邮苋魏挝锢砹康牧慷缺仨毻ㄟ^(guò)媒介，但他認(rèn)為不僅僅是光，其他媒介如聲波也可以. 阮教授說(shuō)：“被觀測(cè)的對(duì)象的信息必須借助于一定的媒介，以一定的方式，傳遞至我們的感官或觀測(cè)儀器，方能被我們感知或觀測(cè). ”這里強(qiáng)調(diào)了媒介在測(cè)量中的必要性.

物理量的測(cè)量必須通過(guò)媒介嗎？當(dāng)我們用米尺測(cè)量桌子的長(zhǎng)度時(shí)，我們直接比較桌子與米尺的刻度. 當(dāng)我們數(shù)著白天黑夜測(cè)量時(shí)間的流逝時(shí)，我們用的是地球自傳的穩(wěn)定周期. 當(dāng)我們測(cè)量物體的質(zhì)量時(shí)，我們把物體和砝碼以及秤的刻度相比；當(dāng)我們測(cè)量溫度時(shí)，我們看水銀柱的高度；當(dāng)我們測(cè)量電壓、電流、電容、電阻時(shí)，我們讀儀表上的數(shù)字；當(dāng)我們用壓電晶體測(cè)量壓力，用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量輻射劑量，用14C的豐度測(cè)量長(zhǎng)沙馬王堆死尸的年代，用云室多絲室和計(jì)數(shù)器測(cè)量粒子碰撞的散射界面時(shí)，用的是什么媒介？當(dāng)將軍們用三角測(cè)地法測(cè)量河對(duì)岸的敵人目標(biāo)時(shí)，用的是什么媒介？在所有這些測(cè)量中，都不需要媒介.

也許人們會(huì)說(shuō)，所有這些測(cè)量都用到了媒介. 比如用米尺測(cè)量桌子的長(zhǎng)度，沒(méi)有光，你就沒(méi)有辦法對(duì)刻度. 如果數(shù)字儀表上顯示器的光線不能到達(dá)你的眼睛，你就得不到結(jié)果. 三角測(cè)地法也必須用光線將三點(diǎn)對(duì)成一條線. 這難道不是用光做媒介嗎？

不是. 這里，光只是用作測(cè)量設(shè)備的一部分，就像儀表和眼睛一樣，沒(méi)有儀表和眼睛，同樣不能測(cè)量. 沒(méi)有任何人把眼睛包括在他的時(shí)空理論之中. 那么，要滿足什么條件才能被稱為“媒介”呢？它的傳播速度必須被定量地包括在理論的公式之中. 特別地，媒介的速度必須成為阮教授文章的幾個(gè)附圖之中的一部分，成為相對(duì)論因子的一部分. 如果媒介的速度和理論之間不存在這種定量的聯(lián)系，就不是相對(duì)論意義下的“媒介”，相對(duì)論理論家們也就沒(méi)有必要堅(jiān)持測(cè)量媒介的必要性. 上面所說(shuō)的米尺和砝碼、水銀和壓電晶體、電表和蓋革計(jì)數(shù)器、放射性元素和云室多絲室等等，都和相對(duì)論因子沒(méi)有任何定量的關(guān)系，不能為相對(duì)論提供任何邏輯支持，所以不是阮教授意義下的“媒介”. 因此，“被觀測(cè)的對(duì)象的信息必須借助于一定的媒介，以一定的方式，傳遞至我們的感官或觀測(cè)儀器，方能被我們感知或觀測(cè)”這一論斷不能成立.

以光線傳播速度有限(阮教授稱之為觀測(cè)局域原理POL)作為理由為相對(duì)論辯護(hù)，起于20世紀(jì)50年代. 當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家不接受時(shí)間的相對(duì)性，圍繞著鐘佯謬問(wèn)題展開了白熱化的爭(zhēng)論. 有一位C.G. 達(dá)爾文教授(不是那位提出進(jìn)化論的達(dá)爾文)為了維護(hù)愛(ài)因斯坦的時(shí)間相對(duì)性，為鐘佯謬問(wèn)題開脫，提出時(shí)間的測(cè)量必須通過(guò)發(fā)射和接收光子才能進(jìn)行(參看C. G. Darwin,TheClockParadoxinRelativity,Nature, 180, 1957.). 他假設(shè)哥哥駕駛宇宙飛船飛到一個(gè)距離我們10光年的星球，然后返回地球. 每年圣誕節(jié)哥哥給地球上的弟弟發(fā)回一個(gè)光脈沖信號(hào)，弟弟每到圣誕節(jié)也給飛船上的哥哥發(fā)一個(gè)光脈沖信號(hào). 結(jié)果是哥哥與弟弟接受到的光脈沖數(shù)不一樣多，說(shuō)明2個(gè)人經(jīng)歷的時(shí)間不一樣長(zhǎng). 達(dá)爾文這個(gè)例子的致命漏洞在于他只畫出以弟弟為參考系的圖像，而不畫以哥哥為參考系的圖像，因此違背了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性. 達(dá)爾文的說(shuō)教還有一個(gè)大問(wèn)題，就是他設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)方法根本就不是現(xiàn)實(shí)的方法，只能是假想實(shí)驗(yàn). 而假想實(shí)驗(yàn)只是邏輯推理，不是實(shí)際的測(cè)量.

為了進(jìn)一步說(shuō)明這種以光線的發(fā)送和接收為硬性要求的測(cè)量沒(méi)有道理，我們特別談?wù)勯L(zhǎng)度(距離)的測(cè)量. 長(zhǎng)度測(cè)量直接關(guān)系到時(shí)空結(jié)構(gòu). 我們測(cè)量距離最直接的方法就是與標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度比較(這其實(shí)是長(zhǎng)度的定義). 其次是三角測(cè)量法(triangulation). 軍事指揮官可以隔河測(cè)量敵軍目標(biāo)與我軍炮口之間的距離. 古埃及天文學(xué)家測(cè)量地球的半徑，用的也是三角測(cè)量法. 這個(gè)方法也用于測(cè)量恒星與我們的距離，并因此定義了一個(gè)長(zhǎng)度單位Parsec(pc). 如果某個(gè)恒星對(duì)于地球軌道直徑的張角為1弧秒，這個(gè)恒星離我們的距離就定義為一個(gè)pc. 三角測(cè)地法是最為可靠的距離測(cè)量法，可以測(cè)量遠(yuǎn)達(dá)30～40 pc 的距離. 比這更遠(yuǎn)的天文距離要依靠比較恒星的相對(duì)亮度來(lái)測(cè)量，根據(jù)的是同類恒星的絕對(duì)星等基本一樣的假定和平方反比定律. 這個(gè)方法可以將測(cè)量距離延伸到我們的整個(gè)銀河系，大約10萬(wàn)pc的數(shù)量級(jí). 超出我們銀河系的天文距離的測(cè)量，要依靠Cepheids 變星亮度變化周期與亮度變化的線性關(guān)系. 這個(gè)方法可以將測(cè)量距離延伸到約100萬(wàn)pc，達(dá)于我們的銀河系團(tuán)(Local Group)的邊界. 超過(guò)100萬(wàn)pc的距離得依靠最亮的球狀星團(tuán)作為標(biāo)準(zhǔn)光源，使觀測(cè)距離再增加一個(gè)數(shù)量級(jí). 比這更遠(yuǎn)的距離則要借助于整個(gè)銀河系作為標(biāo)準(zhǔn)光源. 前進(jìn)每一步所用的測(cè)量方法必須由較短距離的測(cè)量方法來(lái)校準(zhǔn)，所以，越遠(yuǎn)的距離的測(cè)量越不準(zhǔn)確. 至于宇宙邊際的天體距離的測(cè)量，則是依據(jù)宇宙紅移來(lái)決定，根據(jù)是哈勃經(jīng)驗(yàn)定律：星體上光譜的紅移與星體的距離大致成正比.

我們不厭其煩地羅列天文距離的測(cè)量方法，是為了說(shuō)明所有可行的距離測(cè)量方法都不是依靠測(cè)量光線的發(fā)送和接收之間的時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行的. 所以，達(dá)爾文的光子收發(fā)機(jī)制并不是實(shí)際的測(cè)量方法，只不過(guò)是一種假想方法或者假想實(shí)驗(yàn)而已. 不妨舉個(gè)實(shí)際數(shù)值來(lái)說(shuō)明達(dá)爾文測(cè)量法之不可行. 假設(shè)我們需要測(cè)量一個(gè)離我們幾萬(wàn)光年的星體的距離，依照達(dá)爾文測(cè)量法，我們從地球上發(fā)送光子到那個(gè)星球. 該星球上的合作者收到我們的光線以后，再發(fā)回一個(gè)光信號(hào). 等我們收到信號(hào)以后，計(jì)算光線往返的時(shí)間，乘以光速，除以2，就得到該星球離我們的距離. 這里我們得解決幾個(gè)難題. 首先，誰(shuí)能夠活幾萬(wàn)年以完成測(cè)量？其次，誰(shuí)能跑到幾萬(wàn)光年以外的某個(gè)行星上去活上幾萬(wàn)年以接收并發(fā)回信號(hào)？其三，光線傳到幾萬(wàn)光年以外的地方，將因?yàn)槠椒椒幢劝l(fā)散和沿途被宇宙媒質(zhì)吸收而弱得無(wú)法被合作者接收. 技術(shù)性的問(wèn)題還不止這些，但是這已經(jīng)足夠說(shuō)明達(dá)爾文的光線收發(fā)機(jī)制是一個(gè)根本不現(xiàn)實(shí)的測(cè)量方法. 長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量如此，其他物理量如質(zhì)量和能量的測(cè)量就更加和光線的收發(fā)扯不上任何關(guān)系.

不幸的是，學(xué)界許多朋友把達(dá)爾文的光線收發(fā)機(jī)制當(dāng)作不證自明的必要的測(cè)量機(jī)制. 對(duì)于維護(hù)相對(duì)論的人們，這是一個(gè)常用的詭辯. 如果相對(duì)論的批判者也被達(dá)爾文誤導(dǎo)，承認(rèn)這種光線的發(fā)送和接收是測(cè)量時(shí)空的唯一合法方法，則無(wú)意中承認(rèn)了相對(duì)論維護(hù)者制定的游戲規(guī)則，因而陷入邏輯循環(huán)的迷宮. 阮教授和許多對(duì)相對(duì)論持批判態(tài)度或部分批判態(tài)度的學(xué)者一樣，顯然也接受了相對(duì)論者的游戲規(guī)則，認(rèn)為“被觀測(cè)的對(duì)象的信息必須借助于一定的媒介，以一定的方式，傳遞至我們的感官或觀測(cè)儀器，方能被我們感知或觀測(cè)”，中了相對(duì)論教義維護(hù)者的圈套. 這是相對(duì)論批判中的又一個(gè)比較普遍的誤區(qū).

4 觀測(cè)相對(duì)論與愛(ài)因斯坦相對(duì)論之異同

阮教授提出了一個(gè)“廣義洛倫茲變換”和“觀測(cè)相對(duì)論”，其思路、邏輯和結(jié)構(gòu)與愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論基本相同，結(jié)論也差不多. 所不同的是，“觀測(cè)相對(duì)論”中的相對(duì)論因子中的光速c被媒介的速度η所取代. 阮教授說(shuō)：“在廣義洛倫茲變換中，光并非唯一可能的觀測(cè)媒介. 任意物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或物質(zhì)波，如聲波、電子流、脈沖磁場(chǎng)、引力波，甚至，被觀測(cè)對(duì)象自身，都能成為觀測(cè)媒介. ”阮教授的“觀測(cè)相對(duì)論”出產(chǎn)了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的幾乎全部系列產(chǎn)品. 用他自己的話說(shuō)，“廣義洛倫茲變換具有與洛倫茲變換完全相同的形式；用觀測(cè)媒介(M)之速度(η)替代光速(c)，愛(ài)因斯坦SR中所有的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)關(guān)系都能被自然而符合邏輯地推廣至觀測(cè)相對(duì)論，其中，最基本的關(guān)系式當(dāng)屬速度疊加公式，質(zhì)速關(guān)系，相對(duì)性動(dòng)量定義，以及最為著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能公式E=mc2”.

這里我們注意到的第一個(gè)問(wèn)題是，既然阮教授的“觀測(cè)相對(duì)論”的速度疊加公式和愛(ài)因斯坦的一樣，也就同樣會(huì)導(dǎo)致光速不變，甚至更甚. 不僅光速不變，如果用別的媒介觀測(cè)，其速度疊加公式也會(huì)導(dǎo)致聲速不變、電子流速度不變等等. 而這，是比光速不變還要荒唐，并且很容易實(shí)驗(yàn)證偽的結(jié)論. 既然“觀測(cè)相對(duì)論”也邏輯地導(dǎo)致光速不變，就與阮教授的主題“光速并非真地不變”直接相悖. 阮教授的“觀測(cè)相對(duì)論”中的相對(duì)性現(xiàn)象，到底是“觀測(cè)效應(yīng)”還是物理真實(shí)？您不妨以聲波為觀測(cè)媒介，作為例子，得出相應(yīng)的速度疊加公式、質(zhì)速關(guān)系、相對(duì)性動(dòng)量定義，以及質(zhì)能公式E=mη2. 這里η是聲速. 您對(duì)這些結(jié)論有解釋嗎？對(duì)這些結(jié)論的證偽，應(yīng)該比對(duì)基于光速的相對(duì)論的結(jié)果證偽要容易得多.

5 關(guān)于文風(fēng)的一點(diǎn)建議

阮教授用了許多英文字頭縮寫(acronym)，多達(dá)十幾個(gè)(ILS、POL、HOL、IOMS、GLT、OR、LT、GT、LPW、OI、STI、WPD、OPW、PPL、TD、LC等). 文章讀起來(lái)像讀密碼，非常吃力. 我引用阮教授的文章時(shí)，差不多把所有的縮寫詞都還原為中文，以方便讀者. 大量自創(chuàng)英文縮寫字似乎成了近年學(xué)界的時(shí)尚文風(fēng). 中文的表達(dá)力非常強(qiáng)，還是應(yīng)該盡量用中文詞語(yǔ). 如果中文無(wú)法表達(dá)，也要盡量把英文單詞拼寫出來(lái). 等到學(xué)術(shù)界普遍接受了您的理論，某些縮寫詞也就會(huì)自然流通起來(lái). 相對(duì)論已經(jīng)行時(shí)一百年了，差不多成了主流物理學(xué)界的圣經(jīng). 許多相對(duì)論中的術(shù)語(yǔ)現(xiàn)在都還沒(méi)有通用的縮寫. 學(xué)術(shù)交流，最要緊的是用最有效最清晰的語(yǔ)言表達(dá)您的思想. 在提出新的理論的時(shí)候尤其如此.