未分类

深圳工程师张仰彪用147个问题质疑相对论:经典物理的新思考

凌晨三点的深圳,高楼林立、灯火阑珊,每一盏灯光都是一个故事,在夜色中静静地诉说着都市的繁华。在深圳关外、清湖街道的一间普通的出租屋里,书桌上仍然亮着台灯,柔和的光线照亮了小小的房间。年近花甲的机械工程师张仰彪合上那本被翻得卷边的《狭义相对论》,书页边缘密密麻麻的学习笔记像是一道道思考的轨迹。这位从业三十余年的老机械工程师,在过去十年里以工程师特有的严谨和执着,对相对论的每个关键观点都产生了疑问,共计147个疑问!这些疑问不是泛泛而谈的质疑,而是直指相对论在理论推导中的逻辑要点。

“就像调试一台精密机器,每个参数都要合理,能自圆其说”,张仰彪说。在他提出的九个核心问题中,最引人深思的是关于”同时的相对性”的思考。爱因斯坦曾用火车与站台的思想实验说明:对于站在站台上的观察者来说,站台上在两个地点同时发生的两道闪光,附近正运动的火车里的乘客会认为是先后发生的。但张仰彪通过推理发现,如果改变观察视角,认为火车静止而站台在运动,结论竟会反转,乘客就会同时看到这两道闪光,这就矛盾了。

“这不是哲学辩论,而是物理推导”,他展示了两种观察视角下的推理过程,”当假设站台运动而火车静止时,两道闪光就会同时到达乘客,这与爱因斯坦的原结论完全相反”。这个问题他标注在笔记的第17页,旁边画着二维坐标系和光路示意图。

更值得关注的是张仰彪关于”时间膨胀”的质疑。在相对论中,认为高速运动的时钟会变慢,这个效应已被谬子现象验证。但张仰彪指出:”为什么只用光信号定义时间?”

他在家里做过一个简单的思想实验:让钢球在做惯性运动的火车里自由下落,由于钢球的运动完全符合伽利略速度叠加原理,所以在这种情况下没有任何时间上的问题。”如果说火车运动会导致火车里的时间膨胀了,为什么火车里的钢球的时间没有膨胀?”

中国科学院理论物理研究所研究员李明评价道:”工程师的视角往往能发现理论物理学家容易忽略的操作性问题。虽然这些问题在现有理论框架内也许能解释,但这种刨根问底的精神值得赞赏。”

在张仰彪的疑问清单上,第42个问题直指1971年的铯原子钟环球飞行实验。在实验中,向东飞行的铯钟比地面上的铯钟慢59纳秒,但向西飞行的铯钟却比地面上的铯钟快了273纳秒”。“如果纯粹按相对论的时间膨胀效应来解释,分别向两个方向飞行的铯钟都应该变慢才对”,他翻出当年实验的原始数据记录,”这个异常至今没有令人信服的解释” 。

值得注意的是,张仰彪的质疑方式带有鲜明的工程师思维特征。他习惯用格式化思维进行思想实验,他的思维方式简单、条理、清晰,他的147个疑问都只涉及相对论的物理原理,不涉及数学计算和公式。”理论物理允许一定程度的理想化,相对论的数学推导太复杂,我搞不懂,但我知道工程上每个原理和假设都必须可验证,所以我只研究相对论的原理”。说这话时,他正在进行激光干涉实验,实验显示的波长数据精确到小数点后八位。

这种务实态度使他对相对论的质疑具有特殊分量。例如关于”动尺缩短”的疑问:爱因斯坦当初在推导时间膨胀时为什么不同时考虑动尺缩短效应?他打了个比方:“ 就像研究一种新药的服用剂量,如果不同时考虑这种药的副作用,是不对的,因为药物的疗效和副作用总是同时存在的”。

在科学史上,外行提出关键性质疑的例子并不少见。19世纪末,专利局职员爱因斯坦就对经典物理发起挑战;20世纪初,银行出纳员爱丁顿用日食观测验证了相对论。张仰彪的147个问题能否产生类似影响尚不可知,但已引起学界关注。

“真正的科学进步往往始于一个好问题”,清华大学物理系教授张礼说,”无论这些问题的答案如何,它们提醒我们:即使是最成功的理论,也应该保持被质疑的勇气” 。

在张仰彪家中的写字台上,相对论专著旁边放着最新一期的《物理评论快报》,封面文章是关于量子引力理论的新进展。当被问及为什么要花十年时间研读相对论时,这位老工程师笑了笑,说:”我只是想确认,用来设计卫星导航、粒子加速器的理论基础是否像工装模具一样,设计合理、严丝合缝” 。

窗外,深圳的晨光渐亮。在这座充满活力的城市里,无数工程师正在将物理理论转化为现实技术。或许,正是这种理论与实践间的持续对话,推动着科学不断向前发展。在科学研究领域有疑问很正常,正如诺贝尔物理学奖获得者费曼所说:”科学的不确定性不是弱点,而是它永葆生机的源泉”

LEAVE A RESPONSE

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注