光速不变与物理理论探索

作者

苟文俭

最近，作者与某高校一位物理学教授讨论了有关物理理论的探索问题，为了有利于自己的学习与提高，特别根据作者所谈的意见写成了如后的文字，欢迎感兴趣的网友批评指正。

本文标题中的“光速不变”，是指狭义相对论的“真空中光速不变原理”。

（一）

物理理论探索中，我们应当以所表述的描述对象的实际存在为基本依据。

任何一个物理理论，一般都把物质世界某个方面的存在理想化形成描述对象后，再用数学对其规律性做形式化表述。这里数学只是一个语言体系，只是我们对描述对象的规律性做形式化表述的工具，它自身并不能给出描述对象是什么或有什么。

在物理理论中，我们之所以要使用数学，是因为它简洁，能够为我们提供严密的演绎逻辑。但数学这种演绎逻辑必须与描述对象自身存在保持一致，必须有描述对象自身存在构成的边界条件的输入，才能实现对描述对象规律性的表述。否则，对物理学的描述对象而言，数学的逻辑性及演绎推理将没有任何意义。

因此，我们做物理理论探索，就应当以所表述的描述对象的存在为基本依据，始终以这种物理自身存在构成的边界条件来选择数学的演绎方式、以及数学演绎的结论。作者认为，对物理学理论的探索，如果主要是从具有一般性的数学分析出发，完全不充分注意不同描述对象自身的不同存在，也没有描述对象自身存在构成的任何边界条件的输入，其结果就必然会导致理论结论与描述对象自身的实际存在相悖。

（二）

物理理论探索，我们应当怎样做完善已有理论的探索。

对此，我们首先要明确一个问题：即在物理学上，现在人类还没有一个对物质世界各个方面都适用的普适理论，我们现有的任何物理理论，都有由描述对象自身存在构成的、有确定适用条件的逻辑前提，因此不同理论的数学表述，也都只应当严格服从自身的逻辑前提，它们的规律性都不是物质世界的普遍规律，它们的数学表述，也都并不具有纯粹教学意义的抽象性与普适性。

作者认为，做完善已有理论的探索，我们就应当以已有理论理想化的描述对象为依据去开展工作，主要是以下三个方面：

1、分析由描述对象构成理论逻辑前提，看是否与描述对象自身存在具有逻辑一致性，是否可严格证实的经验真理或经验命题，是否具有尽可能的逻辑简洁性，具有可使用数学表述的特征性，并针对其上述这些不合理的地方进行修正。

2、分析理论的数学部分，并针对以下三个方面的问题进行修正。

（1）看数学表述是否完全依据于逻辑前提，对其不一致的地方进行修正；

（2）看数学表述是否超越了描述对象自身设定的边界条件，是否与描述对象理想化的物理实在完全相符，针对其不适宜不合理的部分进行修正；

（3）看数学表述过程是否是最简单的，并对其不简洁不适用的部分进行修正。

3、分析对理论数学部分的经验陈述，检查是否有超越描述对象自身存在的附加命题，或者是否有离开逻辑前提的经验陈述，并对其不合理的部分做修正。

（三）

狭义相对论的“真空中光速不变原理”、及狭义相对论的问题。

首先我们应当明确，它的传播具有它自身的特性，它并不遵守速度的矢量运算规则，不满足伽利略相对性原理，其理由是如下两点。

1、我们知道，光是不可加速的，表明它没有惯性，而对物体运动满足伽利略相对性原理的实质，是因为运动物体有惯性，它因为惯性要保持初始运动物体的运动状态。因为光没有惯性，伽利略相对性原理当然就并不能适用于光传播。

2、光进入真空传播后，运动完全唯一决定于真空的电磁特性，其运动如何，与我们怎样去观察并没有关系，即传播速度不具有观察的相对性。而物体在空间运动时，它并不受任何空间特性的支配，完全是自在的，其运动如何总与观察方式相关，因而其运动也就具有了相对性。

综上所述，由于真空的特殊性，光传播又唯一依赖于真空，再加之光又没有惯性，这就注定了它传播过程的特殊性。狭义相对论的“真空中光速不变原理”与实际相符，是可严格证实的经验真理或经验命题。

作者在长期的研究中发现：狭义相对论的问题，并不是光速变不变的问题，而是人们对“相对性原理”的设定，与“光速不变原理”的逻辑基础并不同一，其结果，人们就总是要离开它自身由逻辑基础设定的界限，把在这种逻辑基础之上推理的有限真理，视为了在任意条件成立的普遍真理，其结果就人为制造了形形色色的悖论与混乱。

因此对狭义相对论我们所做的探索，首先就是要修正“相对性原理”逻辑基础的设定，使它与“光速不变原理”相统一，在此基础上消除人为制造的形形色色的悖论与混乱，保留它的有效部分，而不是去推翻它。