九乡新闻网艾尔杰弗森:洛伦兹变换存在超光速解
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洛伦兹变换存在超光速解
更新：2010年06月09日 来源：原创 作者：刘宇晖 上传：liuyuhui 点击：494次
摘要：本文提出了一个新悖论——“同时悖论”，进而发现超光速运动是洛伦兹变换的固有解。
关键词：超光速 洛伦兹变换
众所周知，按照通常看法，相对论和洛伦兹变换不允许超光速运动。可是，当我们考察这一观点的论证依据时，却发现存在明显漏洞。
在相对论速度相加法则中，易知：两个小于c的速度迭加后的合速度仍小于c.相对论认为这是一个证据说明超光速不可能。当然，这一说法是不符合逻辑的。按这论证法，光速也不可能了。因此，小于c的物体若加速到c会致使“动质量”变得无限大，同样不能作为论据证明超光速不可能。否则光子的质量也会无限大。此外，若光速不变原理成立，也不必然意味着c就是最大速度。
较为有力的论证是所谓“时序颠倒论证”：设一物体在K系横轴上以超光速运动，则按洛伦兹变换，一定存在一个系，使得物体运动起始时刻大于运动终止的时刻。因此，时序颠倒，因果颠倒。这论证认为异地校准钟读数的大小标明了异地事件的早晚或同时关系，相对论的这一认识是不对的（请参考作者的论文《相对时空观是爱因斯坦对相对论的错误诠释》），不过，这一认识错误幸好在这一论证中是无关紧要的。该论证可重建。即考虑物体以同一速度走一个来回又回到原处，那么真的要时序因果颠倒了。相对论由此可以说，洛伦兹变换不允许超光速出现。
然而，有一个事实隐藏着。作者发现，在相对论中存在一个“同时悖论”，可陈述如下：按惯例设定，参照系K和参照系K’的横轴在同一直线上，这两个参照系在这一直线上匀速运动，相对速度是w。用X轴表示参照系K的横轴，X’轴是参照系K’的横轴，并且采用直角坐标系。设在参照系K中，有两个事件P和Q同时发生（按爱因斯坦的异地同时概念），P的坐标是（x1，y1，z1，t1），Q（x2，y2，z2，t2），并且，x1=x2，t1=t2，那么，根据洛伦兹变换，容易知道：在参照系K’中，P和Q仍然有相同的横坐标和时间坐标。因此，在K’中，P和Q也同时发生。这与“同时的相对性”矛盾。
这悖论一方面说明相对论同时观是错误的，另一方面，也引导我们注意到，在洛伦兹变换中，横轴上发生的事与在纵向上发生的事不尽相同。由此，我们发现若物体不在横轴上运动，洛伦兹变换并未规定超光速不允许，相反，洛伦兹变换固有的允许超光速的存在性。在横轴上的因果颠倒论证失效了。具体叙述如下：设在参照系K中，一物体在垂直于X轴的平面上运动，速度是v，不管v有多大，v的横向速度分量都是0，在参照系K’中，设这物体的速度是v’，横向速度分量是w，按照狭义相对论，w正好是K与K’的相对速度，因此w〈c。按照洛伦兹变换，易知：当v〈c时，v’〈c；当v=c时，v’=c；当v〉c时，v’〉c。这三种情况都是允许的，都不会引起时间顺序的颠倒，因此，在上述情况中，超光速不会破坏“原因早于结果”的原则。事实上，即使物体以超光速运动，只要物体在横轴上的速度分量不超过光速，洛伦兹变换都是允许的。假定物体速度是v，v与横轴夹角是A，那么，根据要求，vcosA〈c，即是，v〈c/cosA。因此，根据洛伦兹变换和时间顺序不颠倒的要求，允许如下更宽泛的断言：物体在每一方向上的速度都不超过c/cosA。特别的，当A=0时，v不超过光速；当v垂直于横轴时，cosA=0，v取任意值都是可能的。