都來破解愛因斯坦未解之謎，快速提高創(chuàng)新能力

6月28日，《中國科學報》四版發(fā)布文章：五位院士喊話年輕人：“懷疑一切”“去折騰”。

文章提出：“懷疑一切權威理論?！薄澳銈兊谜垓v?！薄胺砰_思想?！?/p>

——希望青年一代懷疑一切，這個“一切”是指所有的權威理論

據(jù)《中國科學報》報道，6月17日，在中國科學院高能物理研究所成立50周年之際，以“中國高能物理的過去、現(xiàn)在和未來“為主題的“科學與中國”云講堂活動上，五位高能物理領域的院士坐到一起，一邊暢談中國高能物理過去50年的發(fā)展，一邊喊話年輕人參與高能物理爭論，大膽批判質(zhì)疑。五位院士是：

中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員李惕碚；

中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳；

中國科學院院士、北京大學教授（北京大學物理學院院長）高原寧；

中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員陳和生；

中國科學院院士、中國科學院近代物理研究所研究員詹文龍。

文章介紹，李惕碚院士說：“基礎物理學的發(fā)展正面臨著變革的局面，希望青年一代懷疑一切，這個‘一切’是指所有的權威理論?！?/p>

“懷疑一切權威理論?！薄澳銈兊谜垓v。”“放開思想。”這是實現(xiàn)科技創(chuàng)新的重要前提，五位院士敢為人先，率先邁出創(chuàng)新一大步，值得點贊喝彩。

——李惕碚院士創(chuàng)建更好的理論，取代愛因斯坦相對論，堪稱樣板

那么，年輕人該如何“懷疑一切權威理論”“去折騰”“放開思想”，才能取得創(chuàng)新大豐收呢？

李惕碚院士給大家樹立了樣板。

李惕碚院士把“懷疑一切權威理論”“去折騰”“放開思想”落實到了愛因斯坦相對論。針對全世界公認的科學權威愛因斯坦，公認的科學權威理論相對論，李惕碚院士身體力行，大膽懷疑，質(zhì)疑批評，去折騰，放開思想，創(chuàng)建了物理學新理論，致力于更好地解決宇宙物理問題，解決相對論百年爭論，糾正前人的認識錯誤。

2021年2月16日，在中科館大講堂兩院院士網(wǎng)絡視頻系列講座中，李惕碚院士指出：“廣義相對論及其彎曲時空就是一個現(xiàn)代版的托勒密體系；靠扭曲時空來解釋物理現(xiàn)象的理論需要回歸‘物理’，回歸到對于物質(zhì)、能量系統(tǒng)的構(gòu)成、相互作用及運動變化規(guī)律的探究，而不能脫離具體物理對象執(zhí)迷于杜撰時空的幾何?！?/p>

李惕碚院士在2021年12月出版的科學專著《宇宙物理基礎》中指出：“摒棄引力主宰的單極宇宙觀，聯(lián)合東方與西方的智慧，回歸發(fā)現(xiàn)與表述自然規(guī)律的科學方法，通過對宇宙基原物質(zhì)和衍生物質(zhì)的觀測和演繹，我們有理由相信：對于宇宙的終極思考，今后100年的物理學和宇宙學可以給出令愛因斯坦更滿意的回答?！?/p>

2023年6月7日，在中科院大學第76期“院士大講堂”上，李惕碚院士指出：“要正確認識和辯證看待愛因斯坦留給我們的遺產(chǎn)，將相對論時空觀作為物理理論的基本架構(gòu)，是近百年基礎物理沒有重大突破的一個重要原因。宇宙學、天體物理和粒子物理的發(fā)展，需要擺脫相對論時空觀的束縛，回歸物理的本義，基于相互關聯(lián)的宇宙圖景，研究物質(zhì)、能量的構(gòu)成及其相互作用與轉(zhuǎn)換。”

簡略地說，李惕碚院士致力于創(chuàng)建更好的物理學理論，取代愛因斯坦廣義相對論和狹義相對論，糾正愛因斯坦相對論的認識錯誤，推動科學技術大步地向前發(fā)展。

應該指出，盡管愛因斯坦相對論已經(jīng)被寫進教科書，但是，李惕碚院士的“懷疑一切權威理論”“去折騰”“放開思想”，李惕碚院士創(chuàng)建更好的理論，取代愛因斯坦相對論，糾正前人認識錯誤的創(chuàng)新行動等，并沒有被有關方面反對和禁止。2023年2月17日，“李惕碚星”命名儀式在清華大學舉行，清華大學校長王希勤在命名儀式上對李惕碚院士的科學研究成就給予了高度評價。近些年，李惕碚院士發(fā)表了一系列文章和專著，在許多地方做了科學報告，被許多新聞媒體報道了創(chuàng)新成果。

把李惕碚院士作為楷模樣板，大家都可以針對愛因斯坦相對論，“懷疑一切權威理論”“去折騰”“放開思想”，這樣，大家就可以在頭腦里快速提高創(chuàng)新能力，取得創(chuàng)新大豐收。

——大家都來破解愛因斯坦未解之謎，都能取得創(chuàng)新大豐收

基于現(xiàn)代科學技術發(fā)展成果，基于系統(tǒng)學、計量學、宇航學、物理學、天文學、數(shù)學、邏輯學、心理學等學科的實驗和實踐，科學認識和技術產(chǎn)品，針對時空問題等，我們進行了交叉學科創(chuàng)新研究，發(fā)現(xiàn)了更多真相，實現(xiàn)了更上一層樓，我們創(chuàng)新地建立了交叉學科時空觀。

交叉學科時空觀，可以推動科學認識創(chuàng)新進步，推動實驗、實踐、技術和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展。交叉學科時空觀，跟牛頓絕對時空觀和愛因斯坦相對論時空觀并肩而立，它們可以共同發(fā)揮作用，共同發(fā)展完善?；诮徊鎸W科時空觀，人們還可以創(chuàng)建交叉學科統(tǒng)一論，與牛頓力學和愛因斯坦相對論并肩而立。

基于交叉學科時空觀進行比較研究，我們發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦未解之謎和牛頓未解之謎。在狹義相對論時空觀中，愛因斯坦把時鐘、量尺和測量活動當做建立狹義相對論時空觀的實驗基礎，高度重視。實際上，時鐘、量尺和測量活動，是所有時空觀的實驗基礎。

在愛因斯坦狹義相對論時空觀洛侖茲變換中，u和C是兩個相對勻速直線運動參照系的公共物理量?；跁r鐘、量尺和測量活動來說，u和C的成立條件是什么？這是愛因斯坦未解之謎。在牛頓絕對時空觀伽利略變換中，u是兩個相對勻速直線運動參照系的公共物理量?；跁r鐘、量尺和測量活動來說，u的成立條件是什么？這是牛頓未解之謎。

愛因斯坦未解之謎，與相對論有關，這是愛因斯坦在當年應該給予重視，應該解決的科學問題。但是，由于時代局限性，由于認識能力局限性，愛因斯坦對這個問題既沒有給予足夠重視，使用假設想象替代了觀測實驗，沒有給予科學解決，導致了很多難題。所以，我們把這個最近被發(fā)現(xiàn)，越來越受重視的重要科學問題，簡稱為愛因斯坦未解之謎。牛頓未解之謎，與愛因斯坦未解之謎存在密切關系?？梢园阉鼈兒喜⑵饋?，簡稱為愛因斯坦-牛頓未解之謎。

應該指出，愛因斯坦相對論，研究了重要問題，解釋了重要現(xiàn)象，引發(fā)了重要思考，產(chǎn)生了重要影響，推動了物理理論和實驗研究進步發(fā)展，推動了科學和技術發(fā)展進步，歷史功績，不可否定。堅持上述觀點，是大家都應該具備的科學精神，是科學進步發(fā)展的必要前提。

愛因斯坦-牛頓未解之謎，是非常有趣且有價值的科學問題，正在引起更多人的重視，值得大家積極破解。愛因斯坦-牛頓未解之謎是基礎性科學問題，人人都可以來破解這兩個前人未解之謎，包括中學生都可以來破解這種具有廣泛深遠意義的科學謎題，而且今天的中學生也已經(jīng)有能力破解愛因斯坦-牛頓未解之謎了。

簡略地說，在人頭腦里，存在勇敢創(chuàng)新能力、綜合集成能力、辨析判斷能力和發(fā)明創(chuàng)造能力等四大創(chuàng)新能力，存在理解能力、思考能力、記憶能力和應用能力等四大學習能力等。人使用頭腦里的學習能力，可以認識世界，使用頭腦里的創(chuàng)新能力，可以改造世界，學習能力是創(chuàng)新能力的基礎。

針對非常有趣且有價值的愛因斯坦未解之謎和牛頓未解之謎，人們要想破解前人未解之謎，就必須在頭腦里使用和提高理解能力、思考能力、記憶能力、應用能力、勇敢創(chuàng)新能力、綜合集成能力、辨析判斷能力和發(fā)明創(chuàng)造能力等。就必須進行學習和研究，創(chuàng)新和實踐。這樣，大家就可以在頭腦里快速提高學習能力和創(chuàng)新能力等，不斷提高到更高更強的新水平，因此，就可以在創(chuàng)新實踐中取得大豐收。

圍繞愛因斯坦相對論，存在100多年爭論，很多人都知道，而且，有關的爭論越來越引人矚目。在以往，面對長期爭論，有些人搞不清爭論的雙方誰對誰錯孰優(yōu)孰劣。因為愛因斯坦相對論已經(jīng)被寫進全世界的教科書，所以，有些人更相信愛因斯坦相對論及其擁護者，對愛因斯坦相對論的質(zhì)疑批評者、創(chuàng)新超越者及其觀點學說半信半疑。

人們積極破解愛因斯坦-牛頓未解之謎，就是提高創(chuàng)新能力大練兵。由此，人們就可以學會獨立觀察、獨立思考、獨立判斷、獨立創(chuàng)新，就可以在頭腦里快速提高創(chuàng)新能力。就可以更上一層樓，發(fā)現(xiàn)更多真相，體驗發(fā)展完善愛因斯坦相對論，彌補前人的認識不足。

在此過程中，人們就可以看懂愛因斯坦相對論作為“宇宙大象圖像”跟實際宇宙的關系，看清圍繞愛因斯坦相對論發(fā)生100多年爭論的原因。這樣，人們就可以成為公平的裁判，針對100多年的相對論爭論，針對孰優(yōu)孰劣誰對誰錯做出獨立判斷。

實際上，人們在頭腦里快速提高創(chuàng)新能力之后，還可以進行更廣泛的創(chuàng)新實踐，在更闊的科技領域，螺旋式地發(fā)展提高科學認識，推動前沿的技術和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展。

2020年9月11日，在科學家座談會上，領導強調(diào)指出：我國擁有數(shù)量眾多的科技工作者、規(guī)模龐大的研發(fā)投入，初步具備了在一些領域同國際先進水平同臺競技的條件，關鍵是要改善科技創(chuàng)新生態(tài)，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造活力，給廣大科學家和科技工作者搭建施展才華的舞臺，讓科技創(chuàng)新成果源源不斷涌現(xiàn)出來。

領導強調(diào)，基礎研究是科技創(chuàng)新的源頭。我國基礎研究雖然取得顯著進步，但同國際先進水平的差距還是明顯的。我國面臨的很多“卡脖子”技術問題，根子是基礎理論研究跟不上，源頭和底層的東西沒有搞清楚。人才是第一資源。國家科技創(chuàng)新力的根本源泉在于人。十年樹木，百年樹人。要把教育擺在更加重要位置，全面提高教育質(zhì)量，注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

領導要求，科技創(chuàng)新特別是原始創(chuàng)新要有創(chuàng)造性思辨的能力、嚴格求證的方法，不迷信學術權威，不盲從既有學說，敢于大膽質(zhì)疑，認真實證，不斷試驗。原創(chuàng)一般來自假設和猜想，是一個不斷觀察、思考、假設、實驗、求證、歸納的復雜過程，而不是簡單的歸納。假設和猜想的創(chuàng)新性至關重要。愛因斯坦說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要?！比绻x不準，即使花費很大精力，也很難做出成果。廣大科技工作者要樹立敢于創(chuàng)造的雄心壯志，敢于提出新理論、開辟新領域、探索新路徑，在獨創(chuàng)獨有上下功夫。要多出高水平的原創(chuàng)成果，為不斷豐富和發(fā)展科學體系作出貢獻。

可以說，成為人才，取得成功，教育強國，科技創(chuàng)新，科技自立自強，解決卡脖子問題，解決錢學森之問，擔當新的文化使命，實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化，實現(xiàn)偉大復興，都需要在頭腦里提高和使用創(chuàng)新能力。人們頭腦里的創(chuàng)新能力得到大提高，實現(xiàn)預期目標就能大提速。

關于愛因斯坦-牛頓未解之謎，我們在下面給出了具體破解。對于愛因斯坦-牛頓未解之謎，可以有許多種具體破解方法和答案。大家可以積極創(chuàng)新實踐，給出自己的破解方法和答案。這樣，大家就可以快速提高創(chuàng)新能力，都取得創(chuàng)新實踐大豐收。

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齊新

1905年，在創(chuàng)建狹義相對論的文章《論動體的電動力學》中（參見范岱年等譯，《愛因斯坦文集》，北京商務印書館，1977年），文章開篇后，愛因斯坦廣泛地談論了幾十次“時鐘”、“量尺”“測量活動”，然后，才陸續(xù)推出了光速不變假設和洛侖茲變換等，建立了狹義相對論時空觀，并進一步建立了狹義相對論。在該文中，使用時鐘量尺進行測量實驗，隨處可見。

在愛因斯坦所處的時代，物理學家建立物理學理論所用的科學方法，包括眼睛觀察、儀器實驗、語言描述、數(shù)學描述、邏輯推理、假設想象等科學方法。使用時鐘量尺進行測量實驗，就是上述科學方法的具體內(nèi)容之一。實際上，自始至今，名副其實的科學方法均該如此。

1、使用時鐘量尺進行測量實驗，是愛因斯坦的基本方法

愛因斯坦在狹義相對論時空觀中，高度重視，反復談論“時鐘”、“量尺”“測量活動”，就是給他假設推理出的光速不變假設、洛侖茲變換和狹義相對論時空觀等，貼上誕生于“時鐘”、“量尺”“測量活動”的標簽，打造了在物理學田野里生存和發(fā)展必不可少的實驗基礎。

使用時鐘量尺進行測量實驗，既是愛因斯坦狹義相對論時空觀的實驗基礎，也是牛頓絕對時空觀的實驗基礎，也是所有時空觀的實驗基礎。它的底層邏輯是：由人類對時間、空間和速度的定量描述規(guī)則所決定，在實際實踐中，必須使用時鐘量尺進行測量實驗，來測量確定時間值、長度值和速度值等；由于理論來源于實踐，所以，在時空理論上，必須使用時鐘量尺進行測量實驗，或者基于時鐘量尺進行理論研究，來建立和檢驗時空理論。

簡略地說，實際宇宙就像大象，科學家就像對大象進行認識活動的盲人?？茖W家使用眼睛觀察、儀器實驗、語言描述、數(shù)學描述、邏輯推理、假設想象等認識方法，就可以把宇宙大象反映進頭腦，在頭腦里建立大象圖像。科學家對頭腦里的大象圖像給出語言和文字描述，邏輯和數(shù)學描述，這就是科學理論?？茖W家還可以使用眼睛觀察、儀器實驗等科學方法，把科學理論與實際事物進行比較研究，檢驗科學理論正確與否。針對建立和檢驗時空理論，使用時鐘量尺進行測量實驗，或者基于時鐘量尺進行理論研究，這是堅持科學方法的必然結(jié)果。

——秒定義米定義速度值定義等，當是人人必知的時空常識

為了定量描述一切物質(zhì)都具有的可觀測時間性質(zhì)，物理學和計量學約定了量值基準，也就是國際單位制“秒”。1967年國際計量大會規(guī)定，銫133原子振動9192631770次所需的時間定義為1秒?；蛘哒f，秒是銫133原子基態(tài)兩個超精細能級之間躍遷對應輻射的 9192631770個周期所持續(xù)的時間。

根據(jù)上述國際單位制“秒”約定，人們制造了“秒”的各種各樣代表物，也就是時鐘。時鐘顯示的時間值，一方面是根據(jù)“秒”約定，對自身的可觀測時間性質(zhì)所做的定量描述；與此同時，時鐘顯示的時間值，也可以用來定量描述，測量描述其他事物的可觀測時間性質(zhì)。因此，時鐘是定量描述可觀測時間性質(zhì)的測量工具、觀測儀器。

為了定量描述一切物質(zhì)都具有的可觀測長度性質(zhì)和空間性質(zhì)，物理學和計量學約定了量值基準，也就是國際單位制“米”。1983年國際計量大會做出決定，光在真空中1/299792458秒內(nèi)所經(jīng)過路程的長度定義為1米。換個說法，米是光在真空中299792458分之一秒的時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。

根據(jù)上述國際單位制“米”約定，人們制造了“米”的各種各樣代表物，也就是量尺。量尺顯示的長度值，一方面是根據(jù)“米”約定，對自身的可觀測長度性質(zhì)所做的定量描述；另一方面，量尺顯示的長度值，還可以用來定量描述，測量描述其他事物的可觀測長度性質(zhì)和空間性質(zhì)。因此，量尺是定量描述可觀測長度性質(zhì)和空間性質(zhì)的測量工具、觀測儀器。

在物理學中，速度是描述物體運動快慢的物理量。速度值可以通過如下方法獲得：基于國際單位制，相對選定的參照物，觀測者使用一定量尺，測量出運動物體一定量位移值Δs，再使用一定時鐘測量出相應的時間值Δt，就可以計算獲得運動物體的平均速度值v=Δs/Δt。對平均速度值求極限，就可以獲得瞬時速度值v=ds/dt。

在物理學和科學中，人們在理論上，在實踐中，所說的各種時間值、長度值、空間值、速度值，都必須來自時鐘量尺測量，或者基于時鐘時間值和量尺長度值進行約定。否則，如果有人說時間值是1秒，長度值是2米，速度值是3米/秒，那么這種“1秒”，“2米”，“3米/秒”，它們的量值依據(jù)是什么？物理量值可以沒有實驗依據(jù)隨便說說嗎？

應該特別強調(diào)，在物理學和科學中，根據(jù)速度值定義，各種速度值，都必須使用時鐘量尺進行測量計算，來獲得，或者基于時鐘時間值和量尺長度值，進行約定。

而且，對于物理學和科學中存在的有關假設，例如假設出來的時間值、長度值、空間值、速度值，有關的各種假設和約定，都應該使用時鐘量尺進行測量實驗，或者基于時鐘時間值和量尺長度值進行研究，檢驗其物理意義和合理性，這是科學技術發(fā)展的必然結(jié)果。

關于時空問題的上述基本認識，應該是人人必知的科學常識，應該是現(xiàn)代人必須具備的科學技術素養(yǎng)。學過中學物理課的人，關注或輔導過孩子中學物理課的家長，大家基于現(xiàn)有的科學技術知識，進一步提高升級，就都能掌握上述時空常識，就都能達到人人必知的要求。

——發(fā)揚光大愛因斯坦的時鐘量尺測量方法，堅持時空認識四個原則

把愛因斯坦建立狹義相對論時空觀的基本方法，也就是使用時鐘量尺進行測量實驗的方法，給予發(fā)揚光大，對現(xiàn)代科學其它時空觀的科學方法給予概括總結(jié)，把它們綜合集成，創(chuàng)新發(fā)展，就可以提煉出所有科學時空觀都必須堅持的科學方法和基本原則。具體如下：

1、根據(jù)國際單位制“秒”定義和時鐘使用規(guī)則，理論上實踐中，所有的時間值，都必須通過時鐘測量獲得，或者基于時鐘時間值進行約定獲得。這樣的時間值，才能得到實驗支持；

2、根據(jù)國際單位制“米”定義和量尺使用規(guī)則，理論上實踐中，所有的長度值，都必須通過量尺測量獲得，或者基于量尺長度值進行約定獲得。這樣的長度值，才能得到實驗支持；

3、根據(jù)速度值定義u=△s/△t和u=ds/dt，理論上實踐中，所有速度值都必須使用時鐘量尺測量獲得，或基于時鐘時間值量尺長度值約定獲得。這樣的速度值，才能得到實驗支持。

4、不是基于時鐘時間值和量尺長度值，通過測量實驗得出，或通過公認約定得出的時間值、長度值和速度值，例如通過假設推理給出的時間值、長度值和速度值，僅當它們能通過時鐘量尺測量實驗的檢驗，能得實驗支持后，它們才能被認定是符合實際的科學內(nèi)容。

對于上述科學方法和基本原則，可簡稱為時空認識四個原則，或者使用鐘尺測量原則。上述時空認識四個原則，既是建立科學時空觀的基本方法，也是檢驗各種時空觀的科學方法。

2 牛頓未解之謎，兩系互測等速假設如何成立？

在圖一所示情況中，設在真空中慣性系理想條件下，有多個觀測者靜止在直角坐標系oxyz使用時鐘量尺進行觀測活動，他們構(gòu)成甲參照系。另有多個觀測者靜止在直角坐標系OXYZ也使用時鐘量尺進行觀測活動，他們構(gòu)成乙參照系。設甲系乙系x、X軸重合，y、Y軸平行，z、Z軸平行，兩參照系在x、X軸方向勻速直線運動。

學過牛頓力學的人，包括中學生都知道，在牛頓絕對時空觀中，有伽利略變換和逆變換

T=t，X=x-ut，Y=y，Z=z ……（1）

t=T，x=X+uT，y=Y，z=Z ……（2）

伽利略變換和逆變換的物理意義如下：

首先，對一個質(zhì)點運動，甲系觀測者可以使用甲系的時鐘量尺獨立地測定運動質(zhì)點在甲系的時間值和坐標值（t、x、y、z）。據(jù)此，可以根據(jù)速度定義，計算出運動質(zhì)點在甲系的平均速度值v=△s/△t，或瞬時速度值v=ds/dt。

其次，對于同一個運動質(zhì)點，乙系觀測者可以使用乙系的時鐘量尺測定運動質(zhì)點在乙系的時間值和坐標值（T、X、Y、Z）。據(jù)此，可以根據(jù)速度定義，計算出運動質(zhì)點在乙系的平均速度值V=△S/△T，或瞬時速度值V=dS/dT。

第三，伽利略變換和逆變換由9個物理量構(gòu)成，其中（t、x、y、z）和T、X、Y、Z）等8個物理量，必須使用時鐘量尺測量得出，不能隨意假設。

第9個物理量u，是甲系乙之間的相對運動速度值，它是甲系乙系的時空關系橋梁，是甲系乙系的公共物理量。如果沒有甲系乙系的公共物理量u，就不會有伽利略變換和逆變換。正是基于甲系乙系的公共物理量u，運動質(zhì)點在甲系的時間值和坐標值（t、x、y、z），在乙系的時間值和坐標值（T、X、Y、Z），它們的變換關系可以是伽利略變換和逆變換。

必須強調(diào)，根據(jù)時空認識四個原則，伽利略變換和逆變換的第9個物理量u，在實驗上也應該使用時鐘量尺測量獲得，在理論上也應該基于時鐘時間值和量尺長度值進行約定。

在牛頓絕對時空觀中，甲系觀測者可以使用甲系的時鐘量尺測得乙系相對甲系的速度值u1=△x/△t；乙系觀測者可以使用乙系的時鐘量尺測得甲系相對乙系的速度值u2=△X/△T；如果假設u=u1=u2，也就是假設u1=△x/△t=u2=△X/△T，這就是兩系互測等速假設。

研究表明，在牛頓絕對時空觀中，理論創(chuàng)建者首先假設了u1=△x/△t=u2=△X/△T，這就是兩系互測等速假設u=u1=u2。然后，基于假設而來的u，把它當做無需甲系乙系使用時鐘量尺測量檢驗，無需實驗證明的甲系乙系公共物理量u，繼續(xù)假設出了伽利略變換和逆變換，由此建構(gòu)了牛頓絕對時空觀。然后，基于牛頓絕對時空觀，理論創(chuàng)建者建立了牛頓力學。

那么，在牛頓絕對時空觀伽利略變換和逆變換中：1、公共物理量u的成立條件是什么？2、伽利略變換和逆變換的成立條件是什么？

上述問題，是牛頓絕對時空觀應該回答，卻一直沒有回答的問題，對此可稱之為牛頓未解之謎。幾百年的實驗和實踐表明，牛頓未解之謎是不可否認的重要事實。

關于牛頓未解之謎，如果有人認為牛頓未解之謎不存在，不值得重視，那么，他們就必須基于時空認識四個原則，回答如下問題：在牛頓絕對時空觀中，理論創(chuàng)建者給出兩系互測等速假設u=u1=u2，并把假設而來的u當成甲系乙系的公共物理量，這個u=u1=u2，它是天經(jīng)地義的事實嗎？是不證自明的公理嗎？它不需要甲系乙系使用時鐘量尺進行測量實驗來檢驗嗎？在科學里可以存在類似的不需要實驗證據(jù)的速度值嗎？

對上述問題，如果不能給出令大家滿意的回答，那么，牛頓未解之謎就是不可否認的重要問題，就值得高度重視。

3 愛因斯坦未解之謎，洛侖茲變換的u和C如何成立？

學過愛因斯坦狹義相對論的人，包括一些中學生都知道，在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，有洛侖茲變換和逆變換

洛侖茲變換和逆變換的物理意義分別如下：

首先，對一個質(zhì)點運動，甲系觀測者可以使用甲系的時鐘量尺獨立地測定運動質(zhì)點在甲系的時間值和坐標值（t、x、y、z）。據(jù)此，可以根據(jù)速度定義，計算出運動質(zhì)點在甲系的平均速度值v=△s/△t，或瞬時速度值v=ds/dt。

其次，對于同一個運動質(zhì)點，乙系觀測者可以使用乙系的時鐘量尺測定運動質(zhì)點在乙系的時間值和坐標值（T、X、Y、Z）。據(jù)此，可以根據(jù)速度定義，計算出運動質(zhì)點在乙系的平均速度值V=△S/△T，或瞬時速度值V=dS/dT。

第三，洛侖茲變換和逆變換由10個物理量構(gòu)成，其中（t、x、y、z）和（T、X、Y、Z）等8個物理量必須使用時鐘量尺測量得出，不能隨意假設。

第9個物理量u，是甲系乙之間的相對運動速度值，它是甲系乙系的時空關系橋梁，是甲系乙系的公共物理量。第10個物理量C，是同一個光運動在甲系乙系的光速值，C也是甲系乙系的時空關系橋梁，也是甲系乙系的公共物理量。

如果沒有u和C這兩個甲系乙系的公共物理量，就不會有洛侖茲變換和逆變換。正是基于u和C這兩個甲系乙系的公共物理量，運動質(zhì)點在甲系的時間值和坐標值（t、x、y、z），在乙系的時間值和坐標值（T、X、Y、Z），它們的變換關系可以是洛侖茲變換和逆變換。

必須強調(diào)，根據(jù)時空認識四個原則，洛侖茲變換和逆變換的第9個物理量u，第10個物理量C，在實驗上也應該使用時鐘量尺測量獲得，在理論上也應該基于時鐘時間值和量尺長度值進行約定。

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，甲系觀測者可以使用甲系的時鐘量尺測得乙系相對甲系的速度值u1=△x/△t；乙系觀測者可以使用乙系的時鐘量尺測得甲系相對乙系的速度值u2=△X/△T；如果假設u=u1=u2，即假設u1=△x/△t=u2=△X/△T，這就是兩系互測等速假設。

可以說，在狹義相對論時空觀中，愛因斯坦相當于繼承了牛頓絕對時空觀伽利略變換的甲系乙系公共物理量u，物理意義大同小異。也就是在理論上，愛因斯坦直接假設了u=u1=u2，由此，愛因斯坦給甲系乙系假設出了第一個公共物理量u。

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，對于甲系乙系x、X軸正方向運動的光束，甲系觀測者可以使用甲系的時鐘量尺測得光束相對甲系的光速值為C1=△x/△t=299792458米/秒；乙系觀測者可以使用乙系的時鐘量尺測得同一光束相對乙系的光速值為C2=△X/△T；如果假設C=C1=C2，即假設C1=△x/△t=C2=△X/△T=299792458米/秒，這就是兩系測光等速假設。

可以說，在狹義相對論時空觀中，在理論上，愛因斯坦就是直接假設了C=C1=C2=299792458米/秒，由此，愛因斯坦給甲系乙系假設出了第二個公共物理量C。

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，愛因斯坦首先假設出了u和C，也就是分別假設出了兩系互測等速假設u=u1=u2，以及兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒。然后，愛因斯坦把假設而來的u和C，當做無需甲系乙系使用時鐘量尺測量檢驗，無需實驗證明的甲系乙系公共物理量，繼續(xù)假設推理出了洛侖茲變換和逆變換，由此建構(gòu)了狹義相對論時空觀。然后，基于狹義相對論時空觀，愛因斯坦建立了狹義相對論。

那么，在愛因斯坦狹義相對論時空觀洛侖茲變換和逆變換中：1、公共物理量u的成立條件是什么？2、公共物理量C的成立條件是什么？3、公共物理量u和C的成立條件有何關系？4、洛侖茲變換和逆變換的成立條件是什么？

上述問題，是愛因斯坦狹義相對論時空觀應該回答，卻一直未回答的問題，對此可稱為愛因斯坦未解之謎。100多年的實驗和實踐表明，愛因斯坦未解之謎是不可否認的重要事實。

關于愛因斯坦未解之謎，如果有人認為愛因斯坦未解之謎不存在，不值得重視，那么，他們就必須基于時空認識四個原則，回答如下問題：在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，愛因斯坦給出兩系互測等速假設u=u1=u2，給出兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，并把假設而來的u和C當成甲系乙系的公共物理量，那么，這種u=u1=u2和C=C1=C2=299792458米/秒，它們是天經(jīng)地義的事實嗎？它們是不證自明的公理嗎？它們不需要甲系乙系使用時鐘量尺進行測量實驗來檢驗嗎？在科學里可以存在類似的不需要實驗證據(jù)的速度值嗎？

對上述問題，如果不能給出令大家滿意的回答，那么，愛因斯坦未解之謎就是不可否認的重要問題，就值得高度重視。

還應該指出，由于愛因斯坦無條件繼承了牛頓絕對時空觀伽利略變換的甲系乙系公共物理量u，所以，愛因斯坦相當于繼承了牛頓未解之謎，愛因斯坦未解之謎中就包括著牛頓未解之謎。對于愛因斯坦未解之謎和牛頓未解之謎，也可以合并簡稱為愛因斯坦-牛頓未解之謎。

基于時空認識四個原則，可以說，由于愛因斯坦未解之謎和牛頓未解之謎實際上一直存在，長期無解，沒有公認的答案，所以就導致了有關的矛盾，長期的爭論。現(xiàn)在，對于愛因斯坦-牛頓未解之謎，大家可以積極破解了，有關的矛盾和爭論，也可以得到破解和解決了。

基于現(xiàn)代科學技術發(fā)展成果，基于系統(tǒng)學、計量學、宇航學、物理學、天文學、數(shù)學、邏輯學、心理學等學科的知識、實驗和實踐，我們進行了交叉學科創(chuàng)新研究，發(fā)現(xiàn)了更多真相，實現(xiàn)了更上一層樓，我們創(chuàng)新地建立了交叉學科時空觀。交叉學科時空觀，可以推動科學認識創(chuàng)新進步，推動實驗、實踐、技術和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展?；诮徊鎸W科時空觀進行比較研究，還可以破解愛因斯坦未解之謎和牛頓未解之謎。交叉學科時空觀，跟牛頓絕對時空觀和愛因斯坦相對論時空觀并肩而立，它們可以共同發(fā)揮作用，共同發(fā)展完善?；诮徊鎸W科時空觀，人們還可以創(chuàng)建交叉學科統(tǒng)一論，與牛頓力學和愛因斯坦相對論并肩而立。

4 破解牛頓未解之謎

——牛頓未解之謎，公共物理量u的成立條件是什么？

設甲系時鐘和乙系時鐘同時開始“1秒”計時，當甲系時鐘“1秒”結(jié)束時，若乙系時鐘的“1秒”尚未結(jié)束（乙系時鐘走慢了），或者早已結(jié)束（乙系時鐘走快了），也就是，甲系時鐘乙系時鐘的“1秒”同時開始后，不能同時結(jié)束，對于這樣的甲系時鐘和乙系時鐘，可稱之為非同步時鐘。對這種非同步時鐘的時間值關系，可表示為（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）。

對于甲系時鐘和乙系時鐘的時間值關系，給出（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）這種創(chuàng)新形式的表達，具有重要意義。

設甲系量尺和乙系量尺“1米”長度的起始點對齊時，乙系量尺“1米”長度的終結(jié)點，要么比甲系量尺的“1米”終結(jié)點要短些，要么比甲系量尺的“1米”終結(jié)點要長些，也就是，甲系量尺和乙系量尺的“1米”長度起始點對齊時，終結(jié)點不能對齊，對于這樣的甲系量尺和已系量尺，可稱之為非同長量尺。對這種非同長量尺的長度值關系，可表示為（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。

對于甲系量尺和乙系量尺的長度值關系，給出（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）這種創(chuàng)新形式的表達，具有重要意義。

研究表明：當甲系時鐘和乙系時鐘是非同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；當甲系量尺乙系量尺是非同長量尺，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；則在此情況下，甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的乙系速度值u1=△x/△t，乙系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的甲系速度值u2=△X/△T，它們不相等，可表示為（u1=△x/△t）≠（u2=△X/△T），即u≠u1≠u2。在此情況下，伽利略變換和逆變換（1）（2）也不能成立。

對于甲系測定的速度值u1和乙系測定的速度值u2的關系，給出（u1=△x/△t）≠（u2=△X/△T）這種創(chuàng)新形式的表達，具有重要意義。

設甲系時鐘和乙系時鐘同時開始“1秒”計時，當甲系時鐘“1秒”結(jié)束時，乙系時鐘的“1秒”恰好也結(jié)束。對于這樣的甲系時鐘和乙系時鐘，可稱之為同步時鐘。對這種同步時鐘的時間值關系，可表示為（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）。

應該指出，基于現(xiàn)代科學技術和國際單位制要求，在實際情況中，甲系的所有時鐘，作為同一參照系的時鐘，原則上都是同步時鐘。乙系的所有時鐘，作為同一參照系的時鐘，原則上也都是同步時鐘。關于甲系時鐘和乙系時鐘如何才能成為同步時鐘，后面有具體討論。

設甲系量尺和乙系量尺“1米”長度的起始點對齊時，甲系量尺和乙系量尺“1米”長度的終結(jié)點也能對齊。對于這樣的甲系量尺和乙系量尺，可稱之為同長量尺。對這種同長量尺的長度值關系，可表示為(甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

應該指出，基于現(xiàn)代科學技術和國際單位制要求，在實際情況中，甲系的所有量尺，作為同一參照系的量尺，原則上都是同長量尺。乙系的所有量尺，作為同一參照系的量尺，原則上也都是同長量尺。關于甲系量尺和乙系量尺如何才能成為同長量尺，后面有具體討論。

研究表明：當甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；當甲系量尺乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；則在此情況下，甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的乙系速度值u1=△x/△t，乙系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的甲系速度值u2=△X/△T，它們能相等，可表示為（u1=△x/△t）=（u2=△X/△T），即有u=u1=u2。在此情況下，伽利略變換和逆變換（1）（2）也能成立。

——公共物理量u和伽利略變換，都只能有條件成立

現(xiàn)在，關于牛頓未解之謎，可以說：

1、研究表明：在伽利略變換和逆變換中，甲系乙系公共物理量u的成立條件是：甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，即有（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，即有（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；在上述條件下，甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的乙系速度值u1=△x/△t，乙系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的甲系速度值u2=△X/△T，彼此相等，即有u=u1=u2。

研究表明：在伽利略變換和逆變換中，甲系乙系公共物理量u的不成立條件是：甲系時鐘和乙系時鐘是非同步時鐘，即有（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；甲系量尺和乙系量尺是非同長量尺，即有（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；在上述情況下，甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的乙系速度值u1=△x/△t，乙系觀測者使用自己的時鐘量尺測得的甲系速度值u2=△X/△T，彼此不相等，即有u≠u1≠u2。

2、伽利略變換和逆變換的成立條件，與甲系乙系公共物理量u的成立條件相同。伽利略變換和逆變換的不成立條件，與甲系乙系公共物理量u的不成立條件相同。

簡略地說，在牛頓絕對時空觀中：牛頓認為時間值是絕對的數(shù)學時間，均勻流失永不變化；牛頓認為空間值和長度值是絕對的數(shù)學空間和數(shù)學長度，剛性存在永不變化；因此，根據(jù)速度定義，使用上述“數(shù)學的”時間值和長度值假設出來的速度值，包括光速值，就是相對的，可以變化的物理量。但是，牛頓絕對時空觀的“數(shù)學化”時間值和長度值，在現(xiàn)實世界中沒有對應物，沒有提供者。所以，它們只能在理想情況中，在理論中存在和成立。

基于交叉學科時空觀進行研究，可以發(fā)現(xiàn)，在實踐中，在理論上，兩系互測等速假設u=u1=u2能否成立，伽利略變換能否成立，跟使用時鐘量尺進行測量和約定密切相關，跟甲系時鐘乙系時鐘是否為同步時鐘密切相關，跟甲系量尺乙系量尺是否為同長量尺密切相關。

5 破解愛因斯坦未解之謎

——愛因斯坦提出四個速度值假設，假設出狹義相對論時空觀

愛因斯坦使用假設推理的方法建立狹義相對論時空觀的過程如下：針對上述甲系乙系，在真空中慣性系條件，設甲系乙系原點重合，甲系時鐘和乙系時鐘時間值關系t=T=0時，在甲系原點o處有一點光源發(fā)出了一個球面光波，就此，愛因斯坦提出了兩組速度值假設，第一組是兩系互測等速假設，第二組是兩系測光等速假設。參見圖二。

1、兩系互測等速假設：愛因斯坦假設，甲系觀測者使用時鐘量尺測得乙系相對甲系速度值u1=△x/△t，乙系觀測者使用時鐘量尺測得甲系相對乙系速度值u2=△X/△T，u1和u2的關系是，u=u1=u2，這就是兩系互測等速假設。

基于兩系互測等速假設u=u1=u2，愛因斯坦假設了甲系乙系的相對運動情況，給甲系乙系建立了第一個時空關系橋梁和公共物理量u，這是建立狹義相對論時空觀的第一步。兩系互測等速假設u=u1=u2，是狹義相對論時空觀的一級假設。

2、光速不變第一假設：愛因斯坦假設，甲系觀測者使用時鐘量尺測定，點光源發(fā)出的球面光波始終以甲系原點o為球心，以C1=299792458米/秒速度值膨脹為球面光波，球面光波數(shù)學方程可寫為 x2+y2+z2 =C2t2。

3、光速不變第二假設：愛因斯坦假設，乙系觀測者使用時鐘量尺測定，點光源發(fā)出的球面光波始終以乙系原點O為球心，以C2=299792458米/秒速度值膨脹為球面光波，球面光波數(shù)學方程可寫為X 2+Y2+Z 2=C2T2。

4、光速不變第三假設：針對球面光波上任意點的光子，愛因斯坦假設，甲系觀測者使用時鐘量尺測定任意點光子的光速值C1=299792458米/秒，乙系觀測者使用時鐘量尺測定上述任意點光子的光速值C2=299792458米/秒，即有C=C1=C2=299792458米/秒。針對甲系提出的光速不變第一假設和數(shù)學方程x2+y2+z2=C2t2，針對乙系提出的光速不變第二假設和數(shù)學方程X2+Y2+Z2=C2T2，它們永遠共同成立。把光速不變第一、第二假設的兩個數(shù)學方程移項后，可以合并，寫成如下等式形式x2+y2+z2–C2t2=X2+Y2+Z2-C2T2。

對于愛因斯坦提出的光速不變第一、第二、第三假設，可稱之為兩系測光等速假設，可簡略表示為C=C1=C2=299792458米/秒。對于甲系乙系沿x、X軸正向一束光，甲系可以使用自己的鐘尺測定光速值C1=△x/△t=299792458米/秒，乙系可以使用自己的鐘尺測定同一光束光速值C2=△X/△T，在此情況下，兩系測光等速假設，具體為C=C1=C2=299792458米/秒。

基于兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，愛因斯坦給甲系乙系建立了第二個時空關系橋梁和公共物理量C。這是建立狹義相對論時空觀的第二步。在邏輯關系上，兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，也是狹義相對論時空觀的一級假設。是與兩系互測等速假設u=u1=u2并肩而立的一級假設。兩個一級假設，是狹義相對論時空觀的理論基礎。

基于兩系測光等速假設x2+y2+z2–C2t2=X2+Y2+Z2-C2T2（C=C1=C2=299792458米/秒）和兩系互測等速假設u=u1=u2等，愛因斯坦假設推理出了洛侖茲變換和逆變換（3）（4）。這是狹義相對論時空觀的二級假設。

根據(jù)洛侖茲變換和逆變換，愛因斯坦繼續(xù)假設推理出動鐘變慢，動尺變短，同時的相對性等假設性公式，這都是狹義相對論時空觀的三級假設，如下

一般情況下，動鐘變慢指乙系的一個時鐘，與甲系的兩個異地時鐘先后比較時間值關系，得出乙系時鐘變慢，時間值變小的結(jié)論。對于甲系原點o處甲時鐘和乙系原點O處乙時鐘的時間值關系，也可以使用洛侖茲變換計算，得出甲系乙系兩個時鐘的動鐘變慢假設。如下：

設當甲系原點o和乙系原點O重合時，甲時鐘顯示時刻值t1=0，乙時鐘顯示時刻值T1=0；當甲時鐘增加△t時間值，顯示t2=t1+△t=△t時刻值時，乙時鐘顯示時間值T2=T1+△T=△T，乙時鐘在甲系的坐標值為x2=u△t，根據(jù)洛侖茲變換（3）式

也就是當甲時鐘時間值從t1=0秒增加到t2=t1+△t=△t秒時，乙時鐘時間值從T1=0秒增加到了

秒。這就是甲時鐘和乙時鐘之間的動鐘變慢假設：乙時鐘顯示的時間值T2=△T小于甲時鐘顯示的時間值t2=△t，（T2=△T）<（t2=△t），乙時鐘變慢了。根據(jù)洛侖茲逆變換（4），也可以計算出甲時鐘變慢的結(jié)果。使用（3）（4）式，也可以針對甲量尺乙量尺進行類似討論。

因此，在狹義相對論時空觀中存在如下相對性的動鐘變慢說法：甲系說乙系時鐘變慢了，乙系說甲系時鐘變慢了，相對運動的兩個參照系都說因為相對運動，對方的時鐘變慢了。

在狹義相對論時空觀中，使用動鐘變慢假設去解釋介子壽命問題，解釋原子鐘飛行實驗，討論衛(wèi)星導航定位問題，討論雙生子年齡問題等，都屬于討論甲系一個時鐘與乙系一個時鐘之間的動鐘變慢效應，屬于同類問題。

基于兩系互測等速假設u=u1=u2，兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，洛侖茲變換假設，動鐘變慢假設，動尺變短假設，同時的相對性假設，速度值變換假設等，愛因斯坦建立了狹義相對論時空觀。然后，通過使用狹義相對論時空觀改造經(jīng)典力學和經(jīng)典電磁學等，愛因斯坦建立了狹義相對論。

——兩系互測等速假設，與動鐘變慢假設和動尺變短假設相矛盾

研究表明：狹義相對論時空觀的兩系互測等速假設u=u1=u2，這是愛因斯坦繼承牛頓絕對時空觀伽利略變換的兩系互測等速假設u=u1=u2，繼承而來的，物理意義大同小異。所以，這相當于愛因斯坦繼承了牛頓的未解之謎。愛因斯坦未解之謎，包括牛頓未解之謎。

在上面已經(jīng)指出：在牛頓絕對時空觀伽利略變換中，兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件是：甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，要讓兩系互測等速假設u=u1=u2成立，也需要滿足上述條件。

在狹義相對論時空觀中，使用洛侖茲變換（3）可以推算出動鐘變慢假設（5），（5）的物理意義是：乙系時鐘的“1秒”慢于甲系時鐘的“1秒”；甲系“1秒”乙系“1秒”不是相同長度的時間值，對這樣的時鐘時間值關系，可表示為（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）。在此情況下，甲系時鐘和乙系時鐘不是同步時鐘。

在狹義相對論時空觀中，使用洛侖茲變換（3）可以推算出動尺變短假設（7），（7）的物理意義是：乙系量尺的“1米”短于甲系量尺的“1米”；甲系“1米”乙系“1米”不是同長的空間距離，對這樣的量尺長度值關系，可表示為（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。在此情況下，甲系量尺和乙系量尺不是同長量尺。

進行對比研究可見，狹義相對論時空觀兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件：甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；與狹義相對論時空觀的動鐘變慢假設（5）（6）和動尺變短假設（7）（8）的要求：甲系時鐘和乙系時鐘是非同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺是非同長量尺，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；彼此相互矛盾，這是狹義相對論時空觀的邏輯不自洽。

——兩系測光等速假設成立條件，與兩系互測等速假設成立條件相矛盾

研究表明，狹義相對論時空觀的兩系測光等速假設，C=C1=C2=299792458米/秒的成立條件是：1、甲系時鐘和乙系時鐘的時間值關系符合動鐘變慢假設（5）（6），即甲系時鐘的“1秒”與乙系時鐘的“1秒”不是相等長度的時間值，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），甲系時鐘和乙系時鐘不是同步時鐘；2、甲系量尺和乙系量尺的長度值關系符合動尺變短假設（7）（8），即甲系量尺的“1米”與乙系量尺的“1米”不是同長的空間距離，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米），甲系量尺和乙系量尺不是同長量尺；在上述情況下，甲系使用時鐘量尺測得光速值為C1=△s/△t=299792458米/秒，與乙系使用時鐘量尺測得同一光的光速值C2=△S/△t，可相等為C=C1=C2=299792458米/秒。

研究表明，狹義相對論時空觀的兩系測光等速假設，C=C1=C2=299792458米/秒不能成立條件是：1、甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘；2、甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），甲系量尺和乙系量尺是同長量尺；在上述情況下，甲系觀測者使用時鐘量尺測得的光速值C1=△s/△t=299792458米/秒，乙系觀測者使用時鐘量尺測得同一光的光速值C2=△S/△t，它們不能相等，C1=299792458米/秒≠C2。

進行比較研究可見，狹義相對論時空觀兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；與兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；彼此相互矛盾，這是狹義相對論時空觀的第二個邏輯不自洽。

——洛侖茲變換u和C的成立，對時鐘量尺有特別要求

在狹義相對論時空觀中，針對甲系乙系之間的時間值、長度值、速度值關系，愛因斯坦提出了兩系互測等速假設、兩系測光等速假設、洛侖茲變換和逆變換、動鐘變慢、動尺變短、同時的相對性等要求。那么，上述眾多假設要求，能否得到甲系乙系使用時鐘量尺進行測量活動的支持呢？

基于現(xiàn)代科學技術和國際單位制要求，在實際情況中，甲系的所有時鐘，作為同一參照系的時鐘，原則上都是同步時鐘。甲系的所有量尺，作為同一參照系的量尺，原則上都是同長量尺。乙系的所有時鐘，作為同一參照系的時鐘，原則上也都是同步時鐘。乙系的所有量尺，作為同一參照系的量尺，原則上也都是同長量尺。

所以，在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，在甲系，可以使用一套時鐘量尺代表大量的時鐘量尺，在乙系，也可以使用一套時鐘量尺代表大量的時鐘量尺。

在上述情況下，在甲系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺的情況下，為了保證狹義相對論時空觀的眾多假設都能成立，愛因斯坦要求乙系的一套時鐘量尺必須滿足如下多種要求，同時具有具有眾多功能。

1、乙系的時鐘量尺，與甲系時鐘量尺聯(lián)合使用，它們應該支持兩系互測等速假設u=u1=u2成立；因此，乙系時鐘和甲系時鐘應該是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；乙系量尺和甲系量尺應該是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

2、乙系的時鐘量尺，與甲系的時鐘量尺聯(lián)合使用，它們應該支持兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立；支持洛侖茲變換（3）成立；符合動鐘變慢（5）的要求；符合動尺變短（7）的要求；支持同時的相對性（9）的成立；因此，乙系時鐘和甲系時鐘應該是非同步時鐘，即有（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），乙系量尺和甲系量尺應該是非同長量，即有（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。

3、乙系的時鐘量尺，與甲系的時鐘量尺聯(lián)合使用，它們應該支持兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立；支持洛侖茲逆變換（4）成立；符合動鐘變慢（6）的要求；符合動尺變短（8）的要求；支持同時的相對性（10）的成立；因此，乙系時鐘和甲系時鐘應該是非同步時鐘，即有（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），乙系量尺和甲系量尺應該是非同長量尺，即有（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。

4、乙系的時鐘量尺，與甲系時鐘量尺聯(lián)合使用，應該能制造出動鐘變慢、動尺變短、同時的相對性等說法，可以對介子壽命實驗、飛機載原子鐘實驗等，給出解釋。

可以說，在甲系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺的情況下，為了保證狹義相對論時空觀的眾多假設都能成立，愛因斯坦要求，乙系的一套時鐘量尺，它們應該同時滿足上述4種要求。

這就要求乙系的一套時鐘量尺，可以隨時改變科學儀器的工作規(guī)律，具有“魔術鐘尺”的功能，可以“隨時變臉”，具有眾多表現(xiàn)。反過來，在乙系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺的情況下，為了保證狹義相對論時空觀的眾多假設都能成立，愛因斯坦要求，甲系的一套時鐘量尺，也應該隨時改變科學儀器的工作規(guī)律，具有“魔術鐘尺”的功能，可以“隨時變臉”，具有眾多表現(xiàn)。

在過去，正是因為愛因斯坦等人給乙系的一套時鐘量尺賦予了“魔術鐘尺”功能，這種“魔術鐘尺”可以按照需要“隨時變臉”，來滿足狹義相對論時空觀的眾多假設要求，為狹義相對論提供支持性說法。因此，“魔術鐘尺”及其“隨時變臉”，就引發(fā)了100多年爭論。

換個說法，在甲系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺的情況下，如果給乙系制造并使用三套時鐘量尺，就可以很好地滿足狹義相對論時空觀的眾多要求，這樣，就不需要乙系的一套時鐘量尺成為“魔術鐘尺”，“隨時變臉”了。具體如下：

首先，讓甲系擁有一套遵守國際單位制，并顯示時間值的時鐘，以及顯示長度值的量尺。目前在地球上、各種飛行器上、衛(wèi)星上、空間站，所使用的時鐘量尺，都是這樣的情況。

其次，給乙系制造并使用第一套時鐘，讓它與甲系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；給乙系制造并使用第一套量尺，讓它與甲系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；把甲系時鐘量尺和乙系第一套時鐘量尺聯(lián)合使用，互測對方速度值，專鐘專尺專用，不能混淆使用，就能保證兩系互測等速假設u=u1=u2的成立。

第三，給乙系制造并使用第二套時鐘，讓它與甲系時鐘是非同步時鐘，它們的時間值關系符合動鐘變慢假設（5），（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；給乙系制造并使用第二套量尺，讓它與甲系量尺是非同長量尺，它們的長度值關系符合動尺變短假設（7），（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；把甲系時鐘量尺和乙系第二套時鐘量尺聯(lián)合使用，專鐘專尺專用，不能混淆使用，就可以支持兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立；支持洛侖茲變換（3）成立；符合動鐘變慢（5）的要求，符合動尺變短假設（7）的要求；支持同時的相對性（9）的成立。

第四，給乙系制造并使用第三套時鐘，讓它與甲系時鐘是非同步時鐘，它們的時間值關系符合動鐘變慢假設（6），（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；給乙系制造并使用第三套量尺，讓它與甲系量尺是非同長量尺，它們的長度值關系符合動尺變短假設（8），（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；把甲系時鐘量尺和乙系第三套時鐘量尺聯(lián)合使用，專鐘專尺專用，不能混淆使用，就可以支持兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立；支持洛侖茲逆變換（4）成立；符合動鐘變慢（6）的要求，符合動尺變短假設（8）的要求；支持同時的相對性（10）的成立。

但是，在實際情況中，人們不可能給乙系制造并使用三套時鐘量尺，尤其是故意制造出第二套、第三套乙系時鐘量尺，讓它們跟甲系時鐘量尺是非同步時鐘和非同長量尺。如果這樣做，就是違反現(xiàn)代科學技術宗旨，違反計量學原則，相當于故意制造混亂，人為制造麻煩。

交叉學科研究表明，在實際情況中，在地面實驗室，在甲系所用時鐘量尺遵守國際單位制情況下，在各種飛行器上、衛(wèi)星上、空間站、有關的情況，乙系的時鐘量尺，它們都不是狹義相對論時空觀希望的“魔術鐘尺”，它們都拒絕狹義相對論時空觀要求的“隨時變臉”。

——愛因斯坦假設出狹義相對論時空觀，制造兩個邏輯不自洽

現(xiàn)在，針對愛因斯坦未解之謎，可以說：

1、在狹義相對論時空觀中，兩系互測等速假設u=u1=u2，這是愛因斯坦繼承了牛頓絕對時空觀伽利略變換的兩系互測等速假設u=u1=u2，物理意義大同小異。

在狹義相對論時空觀中，甲系乙系第一個公共物理量u的成立條件是：在甲系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺時，讓乙系時鐘與甲系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；讓乙系量尺與甲系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；由此就能保證兩系互測等速假設u=u1=u2的成立。否則，兩系互測等速假設u=u1=u2就不能成立。

但是，在狹義相對論時空觀中，兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）和（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），與動鐘變慢假設（5）（6）要求的（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），與動尺變短假設（7）（8）要求的（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米），它們相互矛盾，這是狹義相對論時空觀的第一個邏輯不自洽。

2、在狹義相對論時空觀中，甲系乙系第二個公共物理量C的成立條件是：讓乙系時鐘具有多功能，與甲系時鐘的時間值關系符合動鐘變慢假設（5）（6），即它們是非同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；讓乙系的量尺具有多功能，與甲系量尺的長度值關系符合動尺變短假設（7）（8），即它們是非同長量尺，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；這樣，就可以保證兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒能夠成立，同時還可以保證動鐘變慢假設（5）（6）和動尺變短假設（7）（8）等，均能成立。否則，兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒等，就不能成立。

3、在狹義相對論時空觀中，第一個公共物理量u，也就是兩系互測等速假設u=u1=u2成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；與第二個公共物理量C，也就是兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；它們彼此相互矛盾，這是狹義相對論時空觀的第二個邏輯不自洽。

4、在狹義相對論時空觀中，洛侖茲變換（3）和逆變換（4）的成立條件是：甲系乙系的第一個公共物理量u，也就是兩系互測等速假設u=u1=u2，必須成立；甲系乙系的第二個公共物理量C，也就是兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，也必須成立。否則，洛侖茲變換（3）和逆變換（4）就不能成立。

但是，在狹義相對論時空觀中：甲系乙系第一個公共物理量u的成立條件，甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；與甲系乙系第二個公共物理量C的成立條件，甲系時鐘和乙系時鐘是非同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺是非同長量尺，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；它們是相互矛盾的，這就意味著，第一個公共物理量u的成立條件，第二個公共物理量C的成立條件，存在相互矛盾，不能同時存在。因此，狹義相對論時空觀存在自相矛盾，存在邏輯不自洽。

在狹義相對論時空觀中，在甲系擁有一套遵守國際單位制的時鐘量尺的情況下，只有讓乙系時鐘具有多功能，與甲系的時鐘既是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），又是非同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；唯有讓乙系量尺具有多功能，與甲系的量尺既是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），又是非同長量尺，（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；在上述情況下，才能保證甲系乙系的兩個公共物理量u和C，能夠共同成立，進而保證洛侖茲變換和逆變換（3）（4）、保證動鐘變慢假設（5）（6）、動尺變短假設（7）（8）和同時的相對性假設（9）（10）等，也能成立。

但是，能夠滿足上述多功能要求的乙系時鐘量尺，違反國際單位制要求，在現(xiàn)實中無法存在，無人會制造這樣的多功能時鐘量尺。這也就意味著，在狹義相對論時空觀中，洛侖茲變換（3）和逆變換（4）的成立條件，在理論上是自相矛盾的，存在邏輯不自洽；在實驗和實踐上，也沒有實際的時鐘量尺可以提供支持，沒有來自實驗的支持證據(jù)。

所以，狹義相對論時空觀的洛侖茲變換（3）和逆變換（4），它們只能在狹義相對論時空觀的理論圖像中，依托具有多功能的“魔術鐘尺”及其“隨時變臉”，作為假設圖像可以成立。在現(xiàn)實中，實際情況中，它們不能成立，它們得不到實際時鐘量尺和測量實驗的支持。

正是因為如此，愛因斯坦制造了狹義相對論時空觀的內(nèi)部自相矛盾，邏輯不自洽，與其它時空觀也存在矛盾，與實驗事實也存在矛盾，由此就導致了100多年矛盾和爭論。

簡略地說，在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，愛因斯坦認為甲系乙系的相對運動速度值u，甲系乙系測量同一光運動的光速值C，它們作為物理量，作為甲系乙系的時空關系橋梁，公共物理量，它們都是絕對的量值，不變的量值。因此，對甲系乙系時鐘顯示的時間值，量尺顯示的長度值，對甲系乙系使用時鐘量尺測到的時間值和長度值，愛因斯坦就提出了“魔術鐘尺”和“隨時變臉”要求。例如要求支持公共物理量u成立時，就要求時間值長度值是絕對的，不變的。而當要求支持公共物理量C成立時，就要求滿足動鐘變慢假設和動尺變短假設時，就要求時間值長度值是相對的，必須按照需要變化。

但是，愛因斯坦狹義相對論時空觀的“魔術鐘尺”和“隨時變臉”，在現(xiàn)實世界中沒有對應物，沒有提供者?，F(xiàn)代科技不會制造出這樣的畸形時鐘量尺，不會制造這樣的違反國際單位制的時鐘量尺。所以，愛因斯坦狹義相對論時空觀的“魔術鐘尺”和“隨時變臉”，及其支持的狹義相對論時空觀，就只能在理想情況中，在理論中存在和成立。

基于交叉學科時空觀進行研究，可以發(fā)現(xiàn)，在實踐中，在理論上，兩系互測等速假設u=u1=u2能否成立，兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒能否成立，兩個假設成立條件有何關系，洛侖茲變換能否成立，跟使用時鐘量尺進行測量和約定密切相關，跟甲系時鐘乙系時鐘是否為同步時鐘密切相關，跟甲系量尺乙系量尺是否為同長量尺密切相關。

綜上所述，可以說，愛因斯坦狹義相對論時空觀既有符合實際的內(nèi)容，也有不符合實際的內(nèi)容。愛因斯坦等人為了維護狹義相對論時空觀眾多假設的成立，對運動參照系時鐘量尺提出了“魔術鐘尺”和“隨時變臉”等特別要求，并堅持100多年。愛因斯坦狹義相對論時空觀已有的所謂證據(jù)，無法否認和圓滿解決愛因斯坦未解之謎。這就是圍繞愛因斯坦狹義相對論時空觀產(chǎn)生100多年爭論的根本原因。

6 創(chuàng)建交叉學科時空觀，發(fā)現(xiàn)更多時空真相

關于時間、空間等問題，物理學家進行了很多研究，奉獻了多種物理學時空觀。例如牛頓奉獻了絕對時空觀，愛因斯坦奉獻了相對論時空觀，除此之外，還有其它具體的時空觀。

基于系統(tǒng)學、計量學、宇航學、物理學、天文學、數(shù)學、邏輯學、心理學等學科的知識、實驗和實踐，進行交叉學科創(chuàng)新研究，就能發(fā)現(xiàn)更多真相，更上一層樓，就可以創(chuàng)新地建立交叉學科時空觀。就能推動科學認識創(chuàng)新進步，推動實驗、實踐、技術和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展。

創(chuàng)建交叉學科時空觀，貢獻之一是，指出公認事實，建立公共認識，理清模糊和混淆，奠定不同觀點的對話平臺。把交叉學科時空觀與牛頓絕對時空觀，愛因斯坦相對論時空觀進行比較研究，就可以破解公共物理量u和C的成立條件等問題，就能破解愛因斯坦未解之謎和牛頓未知之謎，就可以速解愛因斯坦狹義相對論時空觀導致的100多年爭論，就能破解長期爭論造成的困局，還可以解決更多疑難問題，促進有關的科學技術走向創(chuàng)新發(fā)展。

交叉學科時空觀包括四部分內(nèi)容：一是包容了牛頓絕對時空觀和愛因斯坦狹義相對論時空觀的符合事實內(nèi)容；二是指出了獨立發(fā)現(xiàn)的事實，介紹了創(chuàng)新認識；三是把科學研究對象、理論創(chuàng)建者的認識活動、科學理論的產(chǎn)生發(fā)展變化、學習者的學習知識活動等，也增加為時空觀研究對象；四是指出了認識空白，這是需要去探索研究，需要去揭示真相的未知事物。

從牛頓絕對時空觀，到愛因斯坦相對論時空觀，再到交叉學科時空觀，這是科學認識創(chuàng)新發(fā)展的必然結(jié)果。交叉學科時空觀，將與牛頓絕對時空觀和愛因斯坦相對論時空觀并肩而立，共同發(fā)揮作用，共同發(fā)展完善，作出更大貢獻，推動科技創(chuàng)新。

6.1 原型大象、大象圖像、大象描述、復制圖像，區(qū)別是什么？

現(xiàn)實中的實際情況，就是人們面對的宇宙萬物，就是眼前的現(xiàn)實，就是科學研究中的研究對象，實驗和實踐中的具體事物，也就是所謂的客觀事物。

科學研究者使用的科學認識方法，包括眼睛觀察、儀器實驗、語言描述、數(shù)學描述、邏輯推理、假設想象等方法。這也是物理學的研究方法。

形象地比喻，人們面對的宇宙萬物，就像大象。進行認識活動的科學研究者，就像對大象進行認識活動的盲人?？茖W認識方法，就像盲人使用雙手摸索大象，使用頭腦想象大象。使用眼睛觀察、儀器實驗、語言描述、數(shù)學描述、邏輯推理、假設想象等方法，科學研究者可以把宇宙大象反映進頭腦里，在頭腦里建構(gòu)宇宙大象圖像。

在一定的歷史時期，使用眼睛觀察、儀器實驗等認識方法，科學研究者可以摸索到大象的大腿和尾巴，并反映進頭腦里。但是因為認識能力存在局限性，科學研究者暫時還摸索不到大象腦袋等內(nèi)容。使用邏輯推理、假設想象等認識方法，科學研究者還可能在頭腦里想象出大象翅膀，但是由于認識能力存在局限性，對于虛構(gòu)的大象翅膀卻是難辨真?zhèn)?。這樣，科學研究者就可能在頭腦里建構(gòu)“大象大腿+尾巴+翅膀”的宇宙大象圖像，并據(jù)此構(gòu)建“大象大腿+尾巴+翅膀”的宇宙大象理論。

對于頭腦內(nèi)部的宇宙大象反映，認識圖像，科學理論，以及頭腦之外實際的宇宙大象，各種實際情況，研究對象，科學研究者可以使用語言文字、名詞術語、概念邏輯、數(shù)學符號和方程、圖片和圖表等，給出描述，把它們變成頭腦之外的認識描述，知識和信息。這樣，就可以相互交流，檢驗真?zhèn)巍?/p>

科學研究者頭腦里的宇宙大象反映，認識圖像，科學研究者使用語言文字、數(shù)學方程等，對宇宙大象圖像給出的認識描述，知識和信息，它們是否符合實際的宇宙大象，必須由實驗和實踐來判定。這樣，關于大象大腿和尾巴的內(nèi)容，就可以得到實驗支持。關于大象翅膀的內(nèi)容，就會遭到實驗的否定。當然，在一定歷史時期，關于大象翅膀的假設，也可能貌似存在實驗支持，被當成實際存在的事物，甚至構(gòu)成權威認識和學說。但是，科學技術的創(chuàng)新發(fā)展，終究會證明，大象翅膀不存在，關于大象翅膀的說法得到實驗支持，這是另有原因。

對于科學研究者使用語言文字、數(shù)學方程等形式，對宇宙大象圖像給出的認識描述，知識和信息，大眾可以學進自己的頭腦里，在頭腦里復制大象圖像，力求與科學研究者頭腦里的大象圖像完全一樣。但是，由于理解能力和思考能力有差別等原因，大眾在頭腦里復制大象圖像，與科學研究者頭腦里的大象圖像，經(jīng)常有差別，甚至差別巨大。

應該強調(diào)：1、實際的宇宙大象，現(xiàn)實中的實際情況，這是認識對象，原型事物。2、反映進科學研究者頭腦里的宇宙大象圖像，認識圖像，理論圖像，并不是原型本身，也不是對原型的寫真攝像或全息拍照，而不過是有限近似的素描和速寫，在素描和速寫中，還可能存在錯誤。3、科學研究者使用語言文字和數(shù)學方程等形式描述的宇宙大象圖像，理論學說，知識和信息形式的大象認識，更是被簡化，更加遠離原型，只能算是簡筆畫和講故事，甚至存在內(nèi)容遺漏和圖像扭曲的情況，存在錯誤幾率更大，甚至難以避免。4、理論學習者，大眾頭腦里的復制的大象圖像，與科學研究者給出的大象描述及其頭腦里的大象圖像常常有區(qū)別，跟原型大象更是距離甚遠。

所以，上述四種內(nèi)容：原型大象、實際的宇宙大象是一回事；研究者頭腦內(nèi)部大象反映，宇宙大象圖像，是另一回事；研究者使用語言文字和數(shù)學方程等形式，對宇宙大象圖像給出的描述，理論和知識，又是第三回事；學習者，大眾頭腦里的復制的大象圖像，學進頭腦的理論和知識，則是第四回事。因為四者不是一回事，所以不能混為一談。

但是，經(jīng)常有科學研究者和理論學習者，他們搞不清、不知道：原型大象、大象圖像、大象描述、復制圖像，四者不是一回事，他們經(jīng)常把四者當成一回事，混為一談，混淆不清，不分優(yōu)劣，不辨真?zhèn)巍?/p>

一般地說，原型大象就是宇宙萬物，實際事物。大象圖像、大象描述、復制圖像，跟原型大象具有如下關系：原型大象的一部分內(nèi)容，例如大象大腿、尾巴，可以在大象圖像、大象描述、復制圖像中得到近似反映；原型大象不存在的內(nèi)容，例如大象翅膀，可能在大象圖像、大象描述、復制圖像中被假設想象出來，被當成確有其事；原型大象實際存在的內(nèi)容，例如大象腦袋等，在大象圖像、大象描述、復制圖像中可能有相關說法，但卻屬于遭到否定，被認為不存在的內(nèi)容；原型大象實際存在的內(nèi)容，例如大象的五臟六腑等，在大象圖像、大象描述、復制圖像中完全不存在，不知道還有這種具有決定意義的事物，完全是認識空白。

還應該指出，在科學研究中，研究者對所研究內(nèi)容給出描述作出報告時，需要使用寫實手法，詳細準確地描述現(xiàn)象和事實，對實際情況給出忠實描述，不能遺漏和扭曲事實，否則，就可能造成錯誤。但是，科學研究者在頭腦里創(chuàng)建新理論時，卻經(jīng)常需要使用理想化方法，使用近似方法，抓住重點和本質(zhì)，忽略次要和表象，實現(xiàn)創(chuàng)建理論的預期目標。

牛頓建立力學理論時，就使用了理想化方法。例如把太陽和行星都理想化為質(zhì)點，沒有大小和形狀，只有質(zhì)量和引力作用。還有忽略普遍存在的引力和電磁力，假設存在不受任何外力作用的慣性系。

愛因斯坦建立狹義相對論的時候，也使用了理想化方法。例如忽略普遍存在的引力和電磁力，假設存在不受任何外力作用的慣性系。假設存在完全的真空，并在真空中研究光的傳播和速度值。對時鐘顯示時間值的快慢變化，完全忽略時鐘內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外力作用的影響，只考慮相對運動效應，對量尺顯示長度值的長短變化，也是完全忽略量尺內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外力作用的影響，只考慮相對運動效應。愛因斯坦建立廣義相對論時，也使用了類似的理想化方法。

這樣，科學研究者往頭腦里反映的宇宙大象圖像，使用理想化方法建立的科學理論，就只是現(xiàn)實中實際情況的近似描述，實際的宇宙大象的有限描述，就是一種跟實際情況有差別的理想情況，近似內(nèi)容。

所以，在理論中理想情況中存在的內(nèi)容，在現(xiàn)實中實際情況中可能并不存在。例如質(zhì)點、慣性系、真空、理想化鐘尺，都是存在于理論中理想情況中，在現(xiàn)實中實際情況中都不存在。而且，在理論中理想情況中可以做到的事情，在現(xiàn)實中實際情況中也可能根本無法做到。例如在理論中可以說測定了電子圍繞原子核運動的時間值是多少，但是在實際中可能根本測不準。還有在理想情況中可以說測定兩個原子的直徑大小相等，但是在實際情況中可能根本沒有辦法把兩個原子的直徑進行比較，比較誰大誰小。

同理，本文建立的交叉學科時空觀，所介紹的給宇宙“按暫停鍵”方法，畫出的t時刻暫停圖，介紹的看到的同時情況，實際的同時情況，同步時鐘，同長量尺等，前面已經(jīng)介紹過的內(nèi)容，后面將要介紹的內(nèi)容，有一些情況，就是理論上的內(nèi)容，理想情況中的內(nèi)容，與現(xiàn)實中的情況存在一定差別，是實際情況有限近似的反映和描述。

上述情況，展示了科學原理：理論來源于實際，可以指導實踐，但是理論又不是實際情況的攝像和拍照，不過是實際情況的速寫素描或簡筆畫講故事。

還應該指出，在有些情況中，為了建立理論，抓住重點和本質(zhì)，忽略次要因素和表面現(xiàn)象，科學研究者會對一些現(xiàn)象和內(nèi)容給予省略或弱化，但是，這樣的省略和弱化，也有可能能恰恰是丟掉了真正的本質(zhì)和原因，割裂了因果關系，背道而馳，事與愿違。

6.2 時間值長度值速度值和時鐘和量尺簡述

——時間描述可觀測時間性質(zhì)，時鐘提供時間值

一切物質(zhì)都有變化過程、先后順序等可觀測性質(zhì)，例如人的出生、長大、衰老和死亡等，可稱之為可觀測時間性質(zhì)?！皶r間”這個物理學名詞，描述的就是一切物質(zhì)都具有的變化過程、先后順序等可觀測時間性質(zhì)。

為了定量描述一切物質(zhì)都具有的可觀測時間性質(zhì)，物理學和計量學約定了量值基準，也就是國際單位制“秒”。1967年國際計量大會規(guī)定，銫133原子振動9192631770次所需的時間定義為1秒。換個說法，秒是銫133原子基態(tài)兩個超精細能級之間躍遷對應輻射的 9192631770個周期所持續(xù)的時間。

根據(jù)上述國際單位制“秒”約定，人們制造了各種各樣的代表物，也就是時鐘。時鐘顯示的時間值，一方面是根據(jù)“秒”約定，對自身的可觀測時間性質(zhì)所做的定量描述；與此同時，時鐘顯示的時間值，也可以用來定量描述，測量描述其他事物的可觀測時間性質(zhì)。因此，時鐘是定量描述可觀測時間性質(zhì)的測量工具、觀測儀器。

在以往，對于物質(zhì)的可觀測時間性質(zhì)，人們使用“時間”這個名詞術語來描述；對于來自時鐘的物理量時間值，人們也使用“時間”這個名詞術語進行描述。這種一詞多用，一詞多義，造成了混淆和麻煩。建議在今后明確區(qū)分時間和時間值，各有所指，避免混淆。

時間這個物理概念，定性描述一切物質(zhì)都具有的可觀測時間性質(zhì)；時間值這個物理量，定量描述時鐘顯示的時間量值，或者使用時鐘測到的具體事物的時間值，兩種時間值，均來自時鐘。

——空間描述可觀測空間性質(zhì)，量尺提供長度值

一切物質(zhì)都有大小、形狀、體積、所處位置等可觀測性質(zhì)，例如人的外觀、形態(tài)、體積、位置等，可稱之為可觀測空間性質(zhì)?！翱臻g”這個物理學名詞術語，描述一切物質(zhì)都具有的大小、形狀、體積、所處位置等可觀測空間性質(zhì)。

在可觀測空間性質(zhì)中，在一直線上，兩點的距離，可稱之為可觀測長度性質(zhì)。例如人頭頂?shù)侥_底的距離，小汽車的車頭到車庫墻壁的距離等，都是可觀測長度性質(zhì)?？捎^測長度性質(zhì)，是可觀測空間性質(zhì)的一部分內(nèi)容，也被稱之為一維空間。

為了定量描述一切物質(zhì)都具有的可觀測長度性質(zhì)和可觀測空間性質(zhì)，物理學和計量學約定了量值基準，也就是國際單位制的“米”。1983年國際計量大會做出決定，光在真空中1/299792458秒內(nèi)所經(jīng)過路程的長度定義為1米。換個說法，米是光在真空中299792458分之一秒的時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。

根據(jù)上述國際單位制“米”約定，人們制造了各種各樣的代表物，也就是量尺。量尺顯示的長度值，一方面是根據(jù)“米”約定，對自身的可觀測長度性質(zhì)所做的定量描述；另一方面，量尺顯示的長度值，還可以被用來定量描述，測量描述其他事物的可觀測長度性質(zhì)和可觀測空間性質(zhì)。因此，量尺是定量描述可觀測長度性質(zhì)和可觀測空間性質(zhì)的測量工具、觀測儀器。

在以往，對于物質(zhì)的可觀測長度性質(zhì)，人們使用“長度”這個名詞術語給出了描述；對于來自量尺的長度值，人們也使用“長度”這個名詞術語進行描述。這種一詞多用，一詞多義，造成了混淆和麻煩。建議人們在今后明確區(qū)分長度和長度值，各有所指，避免混淆。對于空間和空間值，也應明確區(qū)分。

長度這個物理概念，定性描述一切物質(zhì)都具有的可觀測長度性質(zhì)；空間這個物理概念，定性描述一切物質(zhì)都具有的可觀測空間性質(zhì)；長度值這個物理量，指量尺顯示的長度量值，或者使用量尺測到的具體事物的長度值。上述兩種長度值，均來自量尺?？臻g值這個物理量，指使用量尺測到的具體事物的空間量值。

在此強調(diào)，國際單位制約定：光在真空中1/299792458秒內(nèi)所經(jīng)過路程的長度定義為1米。這樣定義的基本單位“米”，實際上對基本單位“秒”具有依賴性，這不符合基本單位應該具有獨立性的要求。所以，人們應該研究具有獨立性，更加穩(wěn)定可靠，且與現(xiàn)行長度單位“米”具有銜接性的“升級版”長度單位。例如把某種原子直徑長度的一定倍數(shù)研發(fā)為長度單位“米”。這可以推動國際單位制的長度單位“米”，創(chuàng)新發(fā)展和進步升級。

——談論速度值，必須說明六要素

在物理學中，速度這個物理學概念、名詞術語，主要指一切物體都具有的相對運動的快慢這種可觀測性質(zhì)。在物理學中，速度是描述物體運動快慢的物理量。

速度值，特指速度的量值?；趪H單位制，相對選定的參照物，觀測者使用一定量尺，測量出運動物體一定量位移值Δs，再使用一定時鐘測量出相應的時間值Δt，就可以計算獲得運動物體的平均速度值v=Δs/Δt。對平均速度值求極限，就可以獲得瞬時速度值v=ds/dt。

可以說，各種速度值，各種情況下的光速值，必須基于一定的單位制，由觀測者使用時鐘量尺測量獲得Δs和Δt，然后計算出v=Δs/Δt和v=ds/dt的量值。就算是約定速度值、光速值，也需要根據(jù)速度值的定義v=Δs/Δt和v=ds/dt，也得基于一定的單位制和選定的時鐘和量尺來進行，或者相對國際單位制的“秒”和“米”來約定。否則，說速度值是每秒多少米，所說每秒的依據(jù)是什么？所說1米的長度值如何確定？

實驗和實踐表明，對于同一物體相對同一參照物的運動，使用不同的時鐘和量尺組合進行測量和計算，獲得的速度值可能會有所不同。因為不同的時鐘顯示的時間值，可能略有差別，快慢不一，這就是所謂的非同步時鐘；不同的量尺顯示的長度值，可能略有差別，有長有短，這就是所謂的非同長量尺。

所以，人們談論速度值這個物理量的時候，應該說明六要素：一是單位制，二是運動物體，三是參照物，四是所用時鐘，五是所用量尺，六是測量和計算方法。說明速度值六要素，談論速度值，就可以避免隨意說說和矛盾爭論。否則，就可能導致有關的爭論和矛盾。

——除了約定的情況，一般情況下的光速值應該使用時鐘量尺測量確定

在物理學和計量學中，根據(jù)國際單位制“米”約定，在提供國際米的裝置中，特定光在真空中1/299792458秒時間值里行進的路程，被約定為1米。這就相當于約定，在提供國際米的實驗裝置中，特定光相對裝置本身，也就是相對靜止在裝置中的光源，特定光的運動速度值為v=Δs/Δt=1米/（1/299792458）秒=299792458米/秒。

對于上述特定情況下約定的光速值，可使用大寫字母C表示為C=299792458米/秒。這樣約定的光速值，相當于根據(jù)國際單位制，使用特定時鐘和特定量尺測量確定了特定光相對特定參照物的速度值，這相當于實驗結(jié)果。

在物理學的電磁學中，人們約定真空中的介電常數(shù)和磁導率時，也約定在特定的條件下，特定的電磁波，相對電磁波源的速度值為C=299792458米/秒。這就是人們可以從電磁學的麥克斯韋方程中推導出電磁波速度值是C=299792458米/秒的原因。這樣約定的電磁波速度值，也相當于根據(jù)國際單位制，使用特定時鐘和特定量尺測量確定了特定電磁波相對特定參照物的速度值，這也相當于實驗結(jié)果。

但是，上述兩種速度值C=299792458米/秒，都是特定條件下的約定，是基于國際單位制，針對特定光、特定電磁波、特定參照物、特定時鐘、特定量尺、特定測量方法，所做的有限約定。不是針對所有單位制、所有光、所有電磁波、所有參照物、所有時鐘、所有量尺、所有測量方法，所做的無限約定。所以，這樣約定的兩種速度值C=299792458米/秒，不具有無限推廣的實驗依據(jù)和理論依據(jù)。若無條件地推廣到所有的情況，必然是缺乏時鐘量尺測量實驗的支持。

在實際情況中，即使同一光相對同一參照物，使用不同的時鐘和量尺組合進行測量和計算，確定的光速值也可以有所不同。因為不同時鐘可能是不同步時鐘，快慢不一，不同量尺可能是不同長量尺，有長有短。

這也就是說，基于國際單位制，除了在約定光速值和約定電磁波速度值的兩種特殊情況，可以無條件認定C=299792458米/秒之外，在其他情況中，任意光相對任意參照物的速度值，任意電磁波相對任意參照物的速度值，都應該使用具體的時鐘和量尺組合，通過具體測量和計算來確定。而不能把特定條件下約定的速度值C=299792458米/秒無條件地推廣應用，想當然地認為任意情況下的光速值電磁波速值，都是C=299792458米/秒。更不能把假設的光速值當做實驗測量結(jié)果來說事，否則，就會制造矛盾，導致有關爭論。

——關于時空單位，國際單位制和“私人單位制”有區(qū)別

國際單位制中與時空單位有關的那部分內(nèi)容，宗旨如下：

1、竭盡全力做到，讓基本單位“1秒”的時間長度，使用各種時鐘復現(xiàn)的“1秒”，時鐘在各種情況下顯示的“1秒”，實踐中和理論上的“1秒”，都是相等長度的時間，保證實現(xiàn)：（秒定義1秒時長）=（時鐘△t=1秒）。

2、竭盡全力做到，讓基本單位“1米”的空間長度，使用各種量尺復現(xiàn)的“1米”，量尺在各種情況下顯示的“1米”，實踐中和理論上的“1米”，都是相等的空間長度，保證實現(xiàn)：（米定義1米長度）=（量尺1米長度）。

3、根據(jù)速度定義v=△s/△t和v=ds/dt，可以定義速度的單位“1米/秒”。相對運動的甲系和乙系，甲系觀測者使用時鐘量尺，乙系觀測者使用時鐘量尺，他們互相測量對方速度值，或者測量同一運動物體相對各自參照系的速度值時，他們需要竭盡全力做到：甲系時鐘和乙系時鐘一直是同步時鐘，對此可以表示為（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺一直是同長量尺，對此可以表示為（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

4、在實際情況中，如果甲系時鐘和乙系時鐘不是同步時鐘，則它們的時間值關系可表示為（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），如果甲系量尺和乙系量尺不是同長量尺，則它們的長度值關系可表示為（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。在此情況下，甲系乙系觀測者使用時鐘量尺，互相測量對方速度值，或者測量同一運動物體相對各自參照系的速度值，就需要具體問題具體分析。

假設按照國際單位制要求制造了兩個時鐘，甲時鐘和乙時鐘，如果甲時鐘顯示的每個“1秒”，都與國際單位制約定的“1秒”是等長時間，對此可表示為（甲時鐘△t=1秒）=（秒定義1秒時長）；但是，如果乙時鐘顯示的“1秒”，與國際單位制約定的“1秒”不是等長時間，那么對此可表示為（乙時鐘△t=1秒）≠（秒定義1秒時長），因此還有（甲時鐘△t=1秒）≠（乙時鐘△T=1秒）。對此情況，可稱為乙時鐘有誤差，偏離了國際單位制“1秒”要求。

假設按照國際單位制要求制造了兩個量尺，甲量尺乙量尺，如果甲量尺顯示的“1米”，與國際單位制約定的“1米”一直是相等長度，對此可表示為（甲量尺1米長度）=（米定義1米長度）；但是，如果乙量尺顯示的“1米”，與國際單位制約定的“1米”不是相等長度，那么對此可表示為（乙量尺1米長度）≠（米定義1米長度），因此還有（甲量尺△s=1米）≠（乙量尺△S=1米）。就此，可稱為乙量尺有誤差，偏離了國際單位制“1米”要求。

在上述情況中，由于甲時鐘甲量尺，乙時鐘乙量尺，都是基于國際單位制制造的，都謀求忠實地復現(xiàn)國際單位制的基本單位“1秒”和“1米”，所以，盡管乙時鐘乙量尺產(chǎn)生了誤差，偏離了國際單位制“1秒”和“1米”，但是，上述問題仍屬于國際單位制的內(nèi)部問題。

然而，如果制造兩個時鐘，甲時鐘乙時鐘，一方面，竭盡全力地做到：甲時鐘顯示的每個“1秒”，都與國際單位制約定的“1秒”是等長時間，因此有（甲時鐘△t=1秒）=（秒定義1秒時長）；另一方面，清晰明確地把乙時鐘制造成不遵守國際單位制的時鐘，讓乙時鐘顯示的“1秒”，與國際單位制的“1秒”不是等長時間，即有（乙時鐘△T=1秒）≠（秒定義1秒時長），因此還有（乙時鐘△T=1秒）≠（甲時鐘△t=1秒）。在這種情況，根據(jù)國際單位制規(guī)則，甲時鐘的“1秒”，乙時鐘的“1秒”，雖然都叫“秒”，但是，甲時鐘的“1秒”，乙時鐘的“1秒”，物理內(nèi)容，時間長度，已經(jīng)均不相同。

上述情況，就等于針對乙時鐘，另外約定了不同于國際單位制的“私人單位制”，乙時鐘就是按照“私人單位制”制造出來，并顯示時間值的時鐘，所以才會有（乙時鐘△T=1秒）≠（秒定義1秒時長），以及（乙時鐘△T=1秒）≠（甲時鐘△t=1秒）。

例如在商品銷售中，稱量食品質(zhì)量的各種稱，它們都被竭盡全力地制造成遵守國際單位制質(zhì)量基準“千克”的稱。使用合格的各種稱,來稱量一個蘋果的質(zhì)量時，彼此誤差會很小。但是，造假商販使用的假稱，稱量同一蘋果的質(zhì)量時，結(jié)果卻有巨大差別。在此情況中，造假商販使用的假稱，就相當于遵守“私人單位制”的假稱，而不是遵守國際單位制的合格稱。

也可以針對兩個量尺，甲量尺乙量尺，進行類似討論，并得出相似結(jié)論：一方面，可把甲量尺制造成遵守國際單位制，并顯示長度值的量尺；另一方面，還可針對乙量尺，約定不同于國際單位制的“私人單位制”，把乙量尺制造成按照“私人單位制”顯示長度值的量尺。

在實踐中，在理論上，如果不加區(qū)分，不做說明，就把國際單位制和“私人單位制”混合使用，那么由此，就難免會產(chǎn)生矛盾和爭論，甚至導致災難。

據(jù)資料，1998年2月，美國宇航局（NASA）發(fā)射了一顆火星氣象探測衛(wèi)星，預定在1999年9月23日進入火星軌道。但在衛(wèi)星飛抵火星時，研究人員發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星并沒有進入預定的火星軌道，而是直接闖入火星大氣層后墜毀了。NASA調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這次事故的原因是：參與實驗的洛克希德·馬丁空間系統(tǒng)公司為探測活動提供的重要數(shù)據(jù)中存在英制單位“磅力”，被探測衛(wèi)星導航人員誤當成了國際單位制的“牛頓”，沒有進行單位換算，一直錯誤使用；這種英制單位和國際單位制混合使用的錯誤，一直未被發(fā)現(xiàn)，因此導致調(diào)整探測衛(wèi)星航向過程中，一直存在違反設計要求的“錯誤推動力”，最終造成了衛(wèi)星墜毀、實驗失敗和數(shù)億美元損失。上述航天實踐中混合使用國際單位制和其他單位制的問題，值得高度重視和認真研究。

6.3 光信號延遲和暫停圖

——光信號延遲和t時刻暫停圖

太陽發(fā)出的光，從太陽運動到地球，需要經(jīng)歷8分鐘時間值，走過1.5億公里路程，這就是光信號延遲。在現(xiàn)代科技實驗和實踐中，光信號延遲普遍存在。參見圖三。

在觀看手機、電腦視頻時，給播放中的視頻按下暫停鍵，就可以得到暫停的視頻平面圖像。在暫停態(tài)視頻平面圖像中，圖像中的每個具體內(nèi)容都有確定的圖像、形狀、相對位置、相互關系等。

與上相似，針對物理學理論研究，可以做出如下假設：設甲觀測者所持甲時鐘顯示t時刻值時（或者乙觀測者所持時鐘顯示T時刻值時），給全宇宙按下“暫停鍵”，這就類似于給電腦、手機播放的視頻圖像按下暫停鍵。由此，立體的、運動變化的宇宙就靜止不動了，宇宙中所有的事物就全都凝固不變了，這就構(gòu)成了一幅t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像（或者T時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像）。實際上，手機、電腦視頻的“t時刻”暫停態(tài)圖像，就相當于以平面圖像形式，展示了t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像的一部分內(nèi)容，一種具體情況。

在t時刻暫停的、靜止不動、凝固不變的立體宇宙圖像中，所有事物都具有確定的結(jié)構(gòu)、形狀、相對位置、相互關系等。所有的光信號全都停在了路上，其中有些光信號停在了發(fā)出地，有些光信號停在了傳播路上，有些光信號停在了觀測者眼睛前面。在t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像中存在的所有內(nèi)容和狀態(tài)，都是“t時刻同時事件”。

具體說，t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像中，人說話，五官表情，身體活動的情況，在t時刻暫停的一瞬間，就凝固成雕塑了；槍打出的子彈，在t時刻暫停圖中，停在槍口處，停止飛行了；天上飛行的衛(wèi)星、飛機、導彈，地面上奔馳的汽車、火車、輪船，在t時刻暫停的一瞬間，全都靜止在原地了；地球上所有的事物，全都在t時刻暫停的一瞬間，凝固靜止成不變的立體圖像了；太陽在t時刻暫停的一瞬間，停止了運動變化，太陽發(fā)出的光線，全都停在路上，靜止凝固了；宇宙的萬事萬物，全都在t時刻暫停的一瞬間，靜止不動，凝固不變了……

對于t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像中的內(nèi)容，可以按照需要，把其中的一些內(nèi)容畫出來，并簡稱為t時刻暫停圖。t時刻暫停圖，是t時刻暫停態(tài)全景立體宇宙圖像的簡化版。

根據(jù)暫停圖的內(nèi)容和作用，可以說，t時刻暫停圖中的內(nèi)容，就是當下、眼前的宇宙事物；t-△t時刻暫停圖的內(nèi)容，就是過去、以往的宇宙事物，它們發(fā)展變化的結(jié)果，構(gòu)成了t時刻暫停圖的內(nèi)容；t+△t時刻暫停圖的內(nèi)容，就是將來、未來的宇宙事物，它們是t時刻暫停圖內(nèi)容發(fā)展變化的結(jié)果，正在迎面而來。宇宙事物，從過去到現(xiàn)在，從現(xiàn)在到將來，經(jīng)歷一個又一個暫停圖內(nèi)容，連綿不斷，一往無前，運動作用，發(fā)展變化。

——t時刻看到的同時事件和t時刻實際的同時事件

對于手持時鐘、處在地面特定位置的甲觀測者而言，在t時刻暫停圖中，在觀測者的時鐘顯示t時刻值時，有大量光信號，同時到達了觀測者的眼睛，被眼睛看見了，這都是t時刻看到光信號事件。T時刻看到光信號事件，讓觀測者的眼睛看到了各種事物的存在狀況。

在t時刻暫停圖中，觀測者的眼睛同時看到的光信號，是有遠有近的不同事物，在t-△t1、t-△t2、t-△t3……時刻，有先有后地發(fā)出，經(jīng)歷了不同的傳播時間，經(jīng)歷了不同傳播距離，同時到達了觀測者的眼前。在此情況中，觀測者眼睛同時看到的各種情況，就是t時刻看到的同時事件。觀測者在t時刻和t+△t時刻先后看到的情況，就是看到的非同時事件。

對于手持時鐘、處在地面特定位置的甲觀測者而言，在t時刻暫停圖中，當觀測者的時鐘顯示t時刻值時，有遠有近的不同事物還同時發(fā)出了光信號，這都是t時刻發(fā)出光信號事件。t時刻發(fā)出光信號事件，展示了各種事物的存在狀況。

在t時刻暫停圖中，各種事物發(fā)出光信號，所展示的共同存在情況，就是t時刻實際的同時事件。分別存在于t時刻暫停圖和t+△t時刻暫停圖中的內(nèi)容，就是實際的非同時事件。

t時刻實際的同時事件發(fā)出的光信號，要經(jīng)歷不同傳播時間，經(jīng)歷不同傳播距離，在t+△t1、t+△t2、t+△t3……時刻，有先有后地飛行到觀測者眼睛，被看到。

在t時刻暫停圖中，t時刻同時發(fā)出的光信號，t時刻實際的同時事件，t時刻同時到達觀測者的光信號，t時刻看到的同時事件，它們共同存在。人們討論物理學問題時，有些情況，談論的是t時刻暫停圖的內(nèi)容。有些情況，是把t時刻暫停態(tài)圖的內(nèi)容，跟t-△t時刻暫停圖內(nèi)容，或者t+△t時刻暫停圖的內(nèi)容，進行對比。但是，都應該給出必要說明，不能交錯混談。否則，就可能導致混淆和矛盾。

——△t=1秒過程圖，同步時鐘和同長量尺

根據(jù)國際單位制“時空單位內(nèi)容”的宗旨，可以把t時刻暫停圖與t+△t時刻暫停圖，進行對比研究，獲得重要結(jié)論。

如圖四所示，在甲時鐘顯示t=0秒時刻值時，給宇宙按下暫停鍵，在甲時鐘t=0秒暫停圖中，設甲時鐘、乙時鐘和丙時鐘分別顯示t1=0秒、T1=0秒、t1′=0秒時刻值。

應該說明，在實際動態(tài)的宇宙中，甲時鐘、乙時鐘和丙時鐘可以相對靜止或相對運動，但是在甲時鐘t時刻暫停圖中，宇宙萬物都已經(jīng)“瞬間暫停”，因此，甲時鐘、乙時鐘和丙時鐘也都處于暫停態(tài)，它們各自顯示t1=0秒、T1=0秒、t1′=0秒，暫停態(tài)的時刻值。

打個比喻，手機、電腦播放視頻時，視頻里的所有內(nèi)容都在運動變化，但是，按下暫停鍵后，視頻里的全部內(nèi)容，就全都靜止不動了；如果視頻中有三個時鐘，它們被暫停時顯示的時間值，就靜止凝固在暫停圖上了，就會顯示暫停時的時間值關系。當然，是手機攝像頭“看到的”三個時鐘的時間值關系。而在t時刻暫停圖上，如果有三個時鐘，甲時鐘乙時鐘丙時鐘，它們暫停時顯示的時間值，卻是t時刻發(fā)出光信號的情況，顯示了t時刻暫停時，甲時鐘乙時鐘丙時鐘，三個時鐘“實際的”時間值關系。

在t時刻給宇宙按下暫停鍵，獲得t時刻暫停圖，這是進行理論研究的方法。類似的方法，在科學研究中廣泛存在。實際中的動態(tài)情況，可以在理論研究中，在暫停圖中暫停下來。

在甲時鐘增加△t=1秒時間值，顯示t2=1秒時刻值時，再次給宇宙按下暫停鍵，在t2=1秒暫停圖中，設甲時鐘、乙時鐘和丙時鐘分別顯示t2=1秒、T2=1秒、t2′=0.5秒時刻值。

這樣，從甲時鐘t1=0秒暫停圖的情況，發(fā)展到t2=1秒暫停圖的情況，甲時鐘顯示的時間值經(jīng)歷了“從0秒到1秒”的過程，△t=t2-t1=1秒；乙時鐘顯示的時間值經(jīng)歷了“從0秒到1秒”的過程，△T=T2-T1=1秒。

這也就是說，甲時鐘經(jīng)歷“從0秒到1秒”的過程，乙時鐘經(jīng)歷“從0秒到1秒”的過程，是相同長度的時間，對這種關系，可表示為（甲時鐘△t=1秒）=（乙時鐘△T=1秒）。據(jù)此，可把甲時鐘和乙時鐘稱之為同步時鐘。

但是，從甲時鐘t1=0秒暫停圖的情況，發(fā)展到t2=1秒暫停圖的情況，相應于甲時鐘顯示的時間值經(jīng)歷“從0秒到1秒”的過程，△t=t2-t1=1秒，丙時鐘顯示的時間值則是經(jīng)歷了“從0秒到0.5秒”的過程，△t′= t2′-t1′=0.5秒。

這也就是說，丙時鐘經(jīng)歷“從0秒到0.5秒”的過程，與甲時鐘經(jīng)歷“從0秒到1秒”的過程（也是乙時鐘經(jīng)歷“從0秒到1秒”的過程），是相同長度的時間。對這種關系，可表示為（丙時鐘△t′=1秒）≠（甲時鐘△t=1秒），以及（丙時鐘△t′=1秒）≠（乙時鐘△T=1秒）。據(jù)此，可把丙時鐘和甲時鐘（乙時鐘）稱之為非同步時鐘。

舉例說，在一蘋果樹下有甲時鐘丙時鐘，對于一個蘋果從樹上落地的現(xiàn)象，使用甲時鐘進行測量，蘋果從樹上掉到地面，經(jīng)歷了△t=1秒時間值。使用丙時鐘進行測量，蘋果從樹上掉到地面，則是經(jīng)歷了△t′=0.5秒時間值。

在甲時鐘t1=0秒暫停圖中，設甲量尺、乙量尺和丙量尺1米長度的起始點刻度，均對齊。甲量尺和乙量尺1米長度的終止點刻度，也對齊。但丙量尺1米長度的終止點刻度，卻與甲量尺（乙量尺）的0.5米刻度對齊。在甲時鐘t2=1秒暫停圖中，設甲量尺、乙量尺和丙量尺1米長度的起始點刻度對齊情況，終止點刻度對齊情況，依然如上，均無改變。

這樣，從甲時鐘t1=0秒暫停圖的情況，發(fā)展到t2=1秒暫停圖的情況，甲量尺的1米長度，與乙量尺的1米長度，一直是相等的長度，對這種關系，可表示為（甲量尺△s=1米）=（乙量尺△S=1米）。據(jù)此，可把甲量尺乙量尺稱之為同長量尺。

然而，從甲時鐘t1=0秒暫停圖的情況，發(fā)展到t2=1秒暫停圖的情況，丙量尺的1米長度，卻與甲量尺的0.5米長度（也是乙量尺的0.5米長度），一直是相等的長度；這也就是說，丙量尺的“2米”長度，與甲量尺的1米長度（也是乙量尺的1米長度），一直是相等的長度；對上述關系，可表示為（丙量尺△s=1米）≠（甲量尺△S=1米），以及（丙量尺△s=1米）≠（乙量尺△S=1米）。據(jù)此，可把丙量尺和甲量尺（乙量尺）稱之為非同長量尺。

如上所述，把甲時鐘t時刻暫停圖，與甲時鐘t+△t時刻暫停圖進行比較研究，可以得出關于“同步時鐘”“非同步時鐘”“同長量尺”“非同長量尺”的重要結(jié)論。

為對比研究基本單位“1秒”的時間長度，使用各種時鐘復現(xiàn)的“1秒”，時鐘在各種情況下顯示的“1秒”，實踐中和理論上的“1秒”，可以把t時刻暫停圖和t+1秒暫停圖畫在一起，或者畫在同一張圖上，對這樣的暫停圖，可稱之為△t=1秒過程圖。也可以畫出△t=n秒任意時間長度的過程圖。t時刻暫停圖，t+△t時刻暫停圖，△t=1秒過程圖，△t時間過程圖，這都是交叉學科時空觀的重要內(nèi)容。

使用△t=1秒過程圖，對比研究基本單位“1米”的空間長度，使用各種量尺復現(xiàn)的“1米”，量尺在各種情況下顯示的“1米”，實踐中和理論上的“1米”，也能獲得重要結(jié)論。上述方法，也是重要方法，也是交叉學科時空觀的重要內(nèi)容。

6.4 時鐘顯示時間值規(guī)律和量尺顯示長度值規(guī)律

在宇航科技、天文觀測、工程技術、信息科技的具體實踐中，時鐘是重要的計時工具、測時工具。

以原子鐘為例說，原子鐘是具有基準系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、連接系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)的時間機器。原子鐘顯示的時間值，走快或走慢的影響因素，主要包括內(nèi)因和外因兩部分。

內(nèi)因包括：原子鐘自身原子頻標的穩(wěn)定性，時間偏差、頻率偏差、頻率漂移、工作電壓穩(wěn)定性、元件老化影響等，這是導致原子鐘走快或走慢的內(nèi)部因素。

外因包括：原子鐘工作環(huán)境中的溫度、濕度、壓強、振動、輻射、磁力、電力、引力等因素的作用等，這是導致原子鐘走快或走慢的外部因素。

上述內(nèi)因和外因可以影響原子鐘走快或走慢，這是原子鐘作為動力學系統(tǒng)遵守能量守恒定律所決定的必然結(jié)果。

概括地說，現(xiàn)代科技制造的時鐘，由基準系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和顯時系統(tǒng)等子系統(tǒng)聯(lián)合構(gòu)成，是開放復雜動力學系統(tǒng)，時鐘顯示的時間值，是動力學系統(tǒng)運動的一部分內(nèi)容。時鐘的系統(tǒng)運動和所顯示的時間值，跟系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、運動和作用，跟系統(tǒng)所受的電磁力、引力、溫度、濕度、壓強、輻射等外界作用，均有密切關系。參見圖五。

進行交叉學科研究可知，在慣性系理想條件下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均不受外力作用，相對靜止或相對勻速直線運動的兩個時鐘，以穿過兩時鐘連線中點且垂直連線的平面為對稱面，具有鏡面對稱關系，這樣的兩時鐘是同步時鐘，所顯示的時間值一直相等。如上所述兩個同步時鐘受到不同外界作用時，兩個同步時鐘會變成不同步時鐘，所顯示的時間值變成快慢不同，動鐘變慢或動鐘變快都可以發(fā)生。對上述內(nèi)容，可稱之為時鐘時間值規(guī)律。

針對兩個時鐘的時間值關系，把t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像，與t+△t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像進行比較，就可以看清，兩個時鐘能否成為同步時鐘，跟它們受到的外界作用變化密切相關，同時存在的兩個時鐘的相對靜止或相對運動，卻不過是表面現(xiàn)象，不是決定因素。

與時鐘的情況相似，目前人們使用的，作為現(xiàn)代科技產(chǎn)品的量尺，也是開放復雜動力學系統(tǒng)，量尺顯示的長度值，也是動力學系統(tǒng)運動的一部分內(nèi)容。

進行交叉學科研究可知，在慣性系理想條件下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均不受外力作用，相對靜止或勻速直線運動的兩個量尺，以穿過兩量尺連線中點且垂直連線的平面為對稱面，具有鏡面對稱關系，這樣的兩量尺是同長量尺，所顯示的長度值一直相等。如上所述兩個同長量尺受到不同外界作用時，兩個同長量尺會變成不同長量尺，所顯示的長度值變成長短不同，動尺變短和動尺變長都可以發(fā)生。對上述內(nèi)容，可稱之為量尺長度值規(guī)律。

針對兩個量尺的長度值關系，把t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像，與t+△t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像進行比較，就可以看清，兩個量尺能否成為同長量尺，跟它們受到的作用變化變化密切相關，同時存在的兩個量尺的相對靜止或相對運動，卻不過是表面現(xiàn)象，不是決定因素。

6.5 基于時鐘量尺測量速度值和約定光速值

——兩系測量速度值，可以不相等也可以相等

在地球表面的實驗室，一些觀測者可以使用時鐘量尺，測量物體的運動時間值、長度值、速度值等。上述觀測者、時鐘、量尺、運動參照物、所選坐標系等，就構(gòu)成了地面參照系。

相對地面參照系，在飛機、空間站、船舶和潛水艇中，也可以有觀測者、時鐘、量尺、運動參照物、所選坐標系等，這就構(gòu)成了與地面參照系相對而言的運動參照系。

設甲觀測者使用甲時鐘甲量尺，丙觀測者使用丙時鐘丙量尺，他們聯(lián)合進行測量實驗。

如前所述，由于甲時鐘和丙時鐘是非同步時鐘，甲時鐘顯示的時間值經(jīng)歷“△t=1秒”的過程，與丙時鐘顯示的時間值經(jīng)歷“△t′=0.5秒”的過程，一直是相同長度的時間，所以有（甲時鐘△t=1秒）≠（丙時鐘△t′=1秒）。因為甲量尺和丙量尺是非同長量尺，甲量尺顯示的“0.5米”長度，與丙量尺顯示的“1米”長度，一直是相等的長度，所以有（甲量尺△s=1米）≠（丙量尺△S=1米）。

在上述情況下，設甲觀測者和丙觀測者都靜止在地面上，另設有一人在地面上行走，若甲觀測者使用甲時鐘甲量尺測得該人相對地面的速度值是v=1米/秒，那么，丙觀測者使用丙時鐘丙量尺測得的該人相對地面速度值，就會是V=4米/秒。

設甲觀測者使用甲時鐘甲量尺等，構(gòu)成甲參照系，甲參照系可以有很多觀測者和時鐘量尺，聯(lián)合進行測量活動。設丙觀測者使用丙時鐘丙量尺等，構(gòu)成丙參照系，丙參照系也可以有很多觀測者和時鐘量尺，聯(lián)合進行測量實驗。

在上述情況下，設甲系和丙系相對做勻速直線運動，甲系甲觀測者使用甲時鐘甲量尺測到丙觀測者相對甲系的速度值是v=1米/秒，那么，丙系丙觀測者使用丙時鐘丙量尺測到的甲觀測者相對丙系的速度值，就會是V=4米/秒。

上述事例表明，在甲時鐘和丙時鐘是非同步時鐘，甲量尺和丙量尺是非同長量尺的情況下，兩系互測等速假設u=u1=u2，是無法成立的。

換一種情況，設甲觀測者使用甲時鐘甲量尺，乙觀測者使用乙時鐘乙量尺。如前所述，因為甲時鐘和乙時鐘是同步時鐘，甲時鐘顯示的時間值經(jīng)歷“△t=1秒”的過程，與乙時鐘顯示的時間值經(jīng)歷“△T=1”的過程，一直是相同長度的時間，因此有（甲時鐘△t=1秒）=（乙時鐘△T=1秒）。由于甲量尺和乙量尺是同長量尺，甲量尺顯示的“△s=1米”長度，與乙量尺顯示的“△S=1米”長度，一直是相等的長度，所以有（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

在上述情況下，設甲觀測者和乙觀測者都靜止在地面上，另設有一人在地面上行走，若甲觀測者使用甲時鐘甲量尺測得該人相對地面的速度值是v=1米/秒，那么，乙觀測者使用乙時鐘乙量尺測得的該人相對地面速度值，也是V=1米/秒。

設甲觀測者使用甲時鐘甲量尺等，構(gòu)成甲參照系，甲參照系可以有很多觀測者和時鐘量尺，聯(lián)合進行測量活動。設乙觀測者使用乙時鐘乙量尺等，構(gòu)成乙參照系，乙參照系也可以有很多觀測者和時鐘量尺，聯(lián)合進行測量實驗。

在上述情況下，設甲系乙系相對做勻速直線運動，甲系甲觀測者使用甲時鐘甲量尺測到乙觀測者相對甲系的速度值是v=1米/秒，那么，乙觀測者使用乙時鐘乙量尺測到的甲觀測者相對乙系的速度值，也是V=1米/秒。

這也就是說，在甲時鐘和乙時鐘是同步時鐘，甲量尺和乙量尺是同長量尺的情況下，兩系互測等速假設u=u1=u2，可以成立。

——研究追光實驗，觀測者使用時鐘量尺測量速度值和光速值

在未來，地球人有可能面對如下問題：設有一個外星飛船飛向太陽系，目標是地球，在接近地球過程中，外星飛船向地球發(fā)射了一個強光束。

針對上述情況，可以在地球上建立一個直角坐標系oxyz，把坐標系原點固定在地球的球心，讓該坐標系y軸是地球自轉(zhuǎn)軸，x軸指向外星飛船，對于該坐標系，以及地球人使用的時鐘量尺等，合并起來，可稱之為地心參照系。

相對地心參照系，設外星飛船飛向地球的速度值是v（可以是隨時間值變化的速度值），外星飛船發(fā)出的強光束速度值是C1，中國載人空間站繞地球飛行，近似圓形軌道線速度值為u1（可以是隨時間值變化的速度值），西安地面指揮站與地球一同轉(zhuǎn)動，自轉(zhuǎn)線速度值為u2。

在上述情況下，西安地面指揮站人員可以使用自己的時鐘量尺等測量儀器，測量確定v、C1、u1、u2的具體量值。西安地面指揮站人員還可以使用自己的時鐘量尺等測量儀器，測量確定外星飛船相對中國空間站的速度值，測量確定外星飛船發(fā)出的強光束相對中國空間站的光速值等。

針對上述情況，還可以在中國空間站建立直角坐標系OXYZ，對于該坐標系，還有中國空間站航天員使用的時鐘量尺等，合并起來，可稱之為空間站參照系。中國空間站航天員可以使用自己的時鐘量尺等測量儀器，測量確定外星飛船相對空間站參照系的速度值V（可以是隨時間值變化的速度值），外星飛船發(fā)出的強光束相對空間站的速度值C2，西安地面指揮站相對空間站參照系的“轉(zhuǎn)動”速度值u1，西安地面指揮站與地球一同轉(zhuǎn)動，自轉(zhuǎn)線速度值為u2等。中國空間站航天員還可以使用自己的時鐘量尺等測量儀器，測量確定外星飛船相對西安地面指揮站的速度值，測量確定外星飛船發(fā)出的強光束相對西安地面指揮站的光速值等。

針對上述情況，如果在太陽上建立一個直角坐標系oxyz，把坐標系原點固定在太陽的球心，那么對于該坐標系，以及地球人使用的時鐘量尺等，合并起來，可稱之為太陽參照系。相對太陽參照系，地球和中國空間站既有繞太陽的公轉(zhuǎn)運動，又有自轉(zhuǎn)和繞地球轉(zhuǎn)動等。在上述情況下，外星飛船，外星飛船發(fā)射的強光束，中國空間站，西安地面指揮站和地球，它們具有復雜的相對運動，并有相應的速度值。

針對上述情況，也可以在外星飛船上建立坐標系oxyz，對于該坐標系，還有外星飛船使用的時鐘量尺等，合并起來，可稱之為外星飛船參照系。相對外星飛船參照系，太陽系、地球、西安地面指揮站和中國空間站，外星飛船發(fā)射的強光束，它們也具有復雜的相對運動，并有相應的速度值。

對于上述問題，限于篇幅，難以詳細討論。在此，討論一個類似的問題，相當于簡化版的問題，也就是追光實驗。

如圖六所示，為說明情況，設計一個追光實驗。設在真空中慣性系理想條件下，有多個持時鐘量尺的觀測者靜止在直角坐標系oxyz，他們構(gòu)成甲參照系；甲系靜止在地球表面，甲系x軸正方向指向月球；設另有多個持時鐘量尺的觀測者靜止在直角坐標系OXYZ，他們構(gòu)成乙參照系；甲系乙系的x、X軸重合，y、Y軸平行，z、Z軸也平行，乙系沿x、X軸正方向勻速運動，也就是向月球運動。

設甲系乙系時鐘時間值t=T=0時刻，甲系乙系原點o、O重合在一起，此刻，甲系原點o處觀測者向38萬公里遠處的月球，發(fā)出一束光，在同時、同地、同向，乙系原點O處的觀測者也向月球飛去，成為追光者，這就是一個追光實驗。

在討論追光實驗時，要使用物理學在理想情況下研究問題的方法。把甲系觀測者及其時鐘量尺、乙系觀測者及其時鐘量尺、光源、光束等，都看成理想化的質(zhì)點，無形狀、無大小。這樣，在甲系時鐘t= 0時刻暫停圖上，或者乙系時鐘T=0時刻暫停圖上，甲系原點o處觀測者作為質(zhì)點、乙系原點O處觀測者作為質(zhì)點，點光源和光束作為質(zhì)點，它們就可以重合在同一點。此刻，擁有共同出發(fā)點的光束和乙系原點O處觀測者，沿地月連線，都向月球飛去，在此情況下，乙系原點O處觀測者，就是乙系追光者的代表，可簡稱為追光者。

設甲系時鐘時刻值從t=0秒增加到t=1秒，經(jīng)歷△t=1秒時間值，顯示t=1秒時刻值時，給宇宙按下“暫停鍵”。針對甲系時鐘t=1秒暫停圖，設甲系觀測者使用時鐘量尺測得如下結(jié)果：光束相對甲系原點o的距離值△s1=299792458米，光束相對甲系光速值v1=△s1/△t =299792458米/秒；乙系原點O處追光者相對甲系原點o的距離值△s2=299792457.5米，追光者相對甲系的速度值v2=△s2/△t =299792457.5米/秒；光束相對追光者的距離值△s3=△s1-△s2=0.5米，光束相對追光者的速度值v3=△s3/△t=0.5米/秒。

設甲系時鐘時刻值從t=0秒增加到t=1.2675435618秒，經(jīng)歷△t=1.2675435618秒時間值，顯示t=1.2675435618秒時刻值時，給宇宙按下“暫停鍵”，針對t=1.2675435618秒暫停圖，設甲系觀測者使用時鐘量尺測得如下結(jié)果：光束相對甲系原點o距離值△s1=380000000米，此刻光束抵達月球表面；追光者相對甲系原點o距離值△s2=379999999.3803251米，光束相對追光者距離值△s3=△s1-△s2=0.6196749米，追光者與月球距離值△s3=0.6196749米。

設甲系時鐘時刻值從t=0秒增加到t=1.2675435639秒，經(jīng)歷△t=1.2675435639秒時間值，顯示t=1.2675435639秒時刻值時，給宇宙按下“暫停鍵”，針對t=1.2675435639秒暫停圖，設甲系觀測者使用時鐘量尺測得如下結(jié)果：追光者相對甲系原點o距離值△s2=380000000米，追光者到達月球表面。

對上述“追光景象”，應該特別說明：在甲系、乙系時鐘時間值t=T=0時刻，在甲系時鐘t= 0秒暫停圖上，光束與追光者處在“同一起飛點”，就像百米賽跑運動員具有同一起跑線。此刻，沿地月連線，光束以v1=299792458米/秒速度值向月球飛行，追光者以v2=299792457.5米/秒速度值向月球飛行。

在甲系時鐘t=1秒暫停圖上，光束向月球的飛行距離值△s1=299792458米，追光者向月球的飛行距離值△s2=299792457.5米，光束在前領先，二者拉開了△s3=0.5米距離值。

甲系觀測者使用時鐘量尺測定的距離值△s1=299792458米，△s2=299792457.5米，都相當于繞地球赤道飛行7.5圈所走路程。一般民航客機速度值900公里/小時，即250米/秒，繞地球赤道飛行7.5圈大約需要飛行333小時，約等于14天。

所以，甲系觀測者使用時鐘量尺測定的“向月球飛行的光束相對甲系的光速值為v1=299792458米/秒”，還有“追光者相對甲系的速度值為v2=299792457.5米/秒”，都是“秒飛地球七周半”的巨大速度值。

成年人手臂的長度，從肩膀到中指尖的距離大約是0.7米。甲系觀測者使用時鐘量尺測量確定的“向月球飛行光束相對追光者的距離值△s3=0.5米”，沒超過一條手臂長度。

所以，甲系觀測者使用時鐘量尺測量確定的“向月球飛行的光束相對追光者的速度值是v3=0.5米/秒”，這是“一秒沒飛一臂長”的極小速度值。

在追光實驗中，v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒具有“秒飛地球七周半”物理意義，v3=0.5米/秒具有“一秒沒飛一臂長”物理意義，其前提是，甲系時鐘量尺都遵守國際單位制。v1=299792458米/秒，v2=299792457.5米/秒，v3=0.5米/秒，三個速度值前面的數(shù)字不相等，但后面的速度單位，三個“米/秒”都來自國際單位制，彼此完全相等。

在甲系時鐘t=1.2675435618秒暫停圖上，光束相對甲系原點o的距離值△s1=380000000米，此刻光束抵達月球表面；追光者距離月球表面還有△s3=0.6196749米距離。在甲時鐘t=1.2675435639秒暫停圖上，追光者相對甲系原點o的距離值△s2=380000000米，此刻追光者到達月球表面，比光束到達月球表面，落后0.0000000021秒，即落后2.1納秒。

就上述追光實驗，甲系觀測者使用時鐘量尺測得的時間值、距離值、速度值和光速值等數(shù)據(jù)，與宇航科技、天文觀測、工程技術、信息科技的實踐情況高度相符。這是進行有關的實驗和實踐的決策依據(jù)。

——給相對運動的兩個參照系建立統(tǒng)一的時空單位制，乙觀測者獨立進行測量

在國際單位制中，約定了七種基本單位：時間單位“秒”，長度單位“米”，質(zhì)量單位“千克”，電流單位“安培”，熱力學溫度單位“開爾文”，物質(zhì)的量單位“摩爾”，發(fā)光強度單位“坎德拉”。同時還對導出單位和實驗測量方法等，給出了約定。在國際單位制中，與時間單位“秒”長度單位“米”速度單位“米/秒”等有關的那部分內(nèi)容，可稱之為時空單位制。

在國際單位制中，在相對靜止的同一參照系，例如在地面參照系，關于相對靜止的甲時鐘和乙時鐘的時間值關系，相對靜止的甲量尺和乙量尺的長度值關系，使用甲時鐘甲量尺，使用乙時鐘乙量尺，分別測得的“1秒”“1米”“1米/秒”，具有何種關系，現(xiàn)有的計量學在量值基準約定、實驗確定方法、生產(chǎn)時鐘量尺、制造相關儀器和儀器設備使用等方面，均有較多的研究，并有大量的具體成果。

但是，在相對運動的不同參照系，例如甲系靜止在地面，乙系相對地面勻速直線運動的情況，關于甲系時鐘和乙系時鐘的時間值關系，甲系量尺和乙系量尺的長度值關系，使用甲系時鐘量尺，使用乙系時鐘量尺，分別測得的“1秒”“1米”“1米/秒”，具有何種關系，現(xiàn)有的計量學還有很多待解問題，還需把國際單位制創(chuàng)新發(fā)展，還需要給甲系乙系“統(tǒng)一地”約定量值基準、確定實驗方法、生產(chǎn)技術設備和給出理論說明。

通過交叉學科研究，可以發(fā)現(xiàn)，由于時鐘和量尺是人造的儀器，時鐘和量尺都要按照設計要求進行工作，按照時鐘時間值規(guī)律顯示時間值，按照量尺長度值規(guī)律顯示長度值，因此，時鐘顯示的時間值和量尺顯示的長度值，還有使用時鐘量尺測到的時間值、長度值、速度值、光速值等，都存在約束和局限，都不能隨心所欲地假設。

基于交叉學科研究，在理論研究上，可以說，根據(jù)時鐘時間值規(guī)律，在慣性系理想條件下，如果甲系的時鐘，乙系的時鐘，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均不受外力作用，而且，相對運動的甲系時鐘和乙系時鐘以穿過兩時鐘連線中點且垂直連線的平面為對稱面，具有鏡面對稱關系，那么在此情況下，甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，甲系時鐘的“1秒”跟乙系時鐘的“1秒”可以是相等長度的時間，即有（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）。

同理，根據(jù)量尺長度值規(guī)律，在慣性系理想條件下，如果甲系的量尺，乙系的量尺，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，均不受外力作用，而且，相對運動的甲系量尺和乙系量尺以穿過兩量尺連線中點且垂直連線的平面為對稱面，具有鏡面對稱關系，那么在此情況下，甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，甲系量尺的“1米”跟系乙量尺的“1米”可以是相等的空間長度，即有（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

在上述條件下，甲系的時鐘量尺，乙系的時鐘量尺，都能遵守國際單位制進行工作，甲系觀測者使用時鐘量尺測定的“1秒”“1米”“1米/秒”等；跟乙系觀測者使用時鐘量尺測定的“1秒”“1米”“1米/秒”等，可以對應地相等。這樣，就可以基于國際單位制，給甲系乙系建立統(tǒng)一的時空單位制了。

在上述條件下，在追光實驗中，乙系追光者使用自己的時鐘量尺測到的時間值、長度值、速度值和光速值等，跟甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測到的時間值、長度值、速度值和光速值等，可以具有如下關系。

針對上述追光實驗，基于甲系時鐘t=0秒暫停圖，t=1秒暫停圖，t=1.2675435618秒暫停圖，t=1.2675435639秒暫停圖，可以獲得基于乙系追光者時鐘的T1=0秒暫停圖，T2=1秒暫停圖，T3=1.2675435618秒秒暫停圖，T4=1.2675435639秒秒暫停圖。

1、針對乙系時鐘T2=1秒暫停圖，即甲系時鐘t=1秒暫停圖，追光者可以使用乙系時鐘量尺測量確定：甲系原點o相對追光者的距離值為△S2=299792457.5米，甲系相對追光者的速度值為V2=△S2/△T=299792457.5米/秒。

上述結(jié)果跟甲系觀測者針對甲系時鐘t=1秒暫停圖，使用甲系時鐘量尺測得的“追光者相對甲系原點o距離值△S2=299792458米，追光者相對甲系的速度值v2=299792457.5米/秒”，二者存在相等關系，物理意義也相同。V2=299792457.5米/秒和v2=299792457.5米/秒，都是“秒飛地球七周半”的巨大速度值。

2、針對乙系時鐘T2=1秒暫停圖，即甲系時鐘t=1秒暫停圖，追光者可以使用乙系時鐘量尺測量確定：向月球飛行的光束，相對追光者的距離值△S3=0.5米，向月球飛行的光束相對追光者的速度值V3=△S3/△T=0.5米/秒。

上述結(jié)果，跟甲系觀測者針對甲系時鐘t=1秒暫停圖，使用甲系時鐘量尺測得的“向月球運動的光束相對追光者的距離值△s3=0.5米，光束相對追光者的速度值v3=0.5米/秒”，二者存在相等關系，物理意義也相同。V3=0.5米/秒和v3=0.5米/秒，都是“一秒沒飛一臂長”極小速度值。

3、針對乙系時鐘T2=1秒暫停圖，即甲系時鐘t=1秒暫停圖，乙系追光者可使用時鐘量尺測定：飛向月球光束相對甲系原點o距離值△S1=△S2+△S3=299792457.5+0.5=299792458米，飛向月球光束相對甲系的速度值V1=△S1/△T=299792458米/秒。

上述結(jié)果，跟甲系觀測者針對甲系時鐘t=1秒暫停圖，使用甲系時鐘量尺測得的“飛向月球光束相對甲系原點o距離值△s1=299792458米，光束相對甲系的光速值v1=299792458米/秒”，二者具有相等關系，物理意義也相同。V1=299792458米/秒和v1=299792458米/秒，都是“秒飛地球七周半”的巨大速度值。

——在一般情況下，甲觀測者乙觀測者的測量結(jié)果，由實驗決定

基于交叉學科時空觀，可以說，相對運動的甲系乙系研究同一時空現(xiàn)象時，甲系觀測者和乙系觀測者分別使用自己的時鐘量尺測得的物理量，例如時間值、長度值和速度值等，它們是否具有相等關系，跟甲系乙系是否都遵守國際單位制密切相關；與兩系時鐘的時間值關系密切相關；與兩系量尺的長度值關系也密切相關；與兩系觀測者的測量活動也密切相關。

基于交叉學科研究，可以說，根據(jù)時鐘時間值規(guī)律和量尺長度值規(guī)律，在非慣性系一般情況下，甲系甲時鐘和乙系乙時鐘不是同步時鐘，甲系甲量尺和乙系乙量尺不是同長量尺，在此情況下，甲系乙系各自使用自己的時鐘量尺測到的時間值、長度值和速度值等，具有何種具體關系，這是值得計量學等學科進行更廣泛深入研究的問題。

在一般情況下，關于上述追光實驗，在甲系時鐘t=0秒暫停圖上，在乙系時鐘T1=0秒暫停圖上，可以說，在理論研究上可以說，甲系原點o處觀測者作為質(zhì)點、乙系原點O處觀測者（追光者）作為質(zhì)點、點光源和光束作為質(zhì)點，它們可以重合在甲系乙系原點，擁有共同出發(fā)點，其中光束和追光者，沿地月連線，向月球飛去。

針對甲系時鐘t=1秒暫停圖，乙時鐘T2時刻暫停圖，乙系追光者可以使用時鐘量尺測量確定：光束相對甲系原點o的距離值和光速值分別是△S1、V1=△S1/△T；追光者相對甲系原點o的距離值和速度值分別為△S2、V2=△S2/△T；光束相對追光者的距離值和速度值分別為△S3、V3=△S3/△T?！鱐是乙系時鐘從T1=0秒增加到T2秒的時間值，對應甲系時鐘從t=0秒增加到t=1秒，經(jīng)歷△t=1秒的過程。

在一般情況下，如果無法確定甲系時鐘和乙系時鐘具有何種時間值關系，無法確定甲系量尺和乙系量尺具有何種長度值關系，那么在此情況下，乙系追光者使用時鐘量尺測定的：V1=△S1/△T，V2=△S2/△T，V3=△S3/△T，跟甲系觀測者使用時鐘量尺測定的：v1=299792458米/秒，v2=299792457.5米/秒，v3=0.5米/秒，它們具有何種關系，就應該由具體的測量實驗來決定，實驗結(jié)果是啥樣，就是啥樣。

在目前條件下，類似航空實踐中進行風洞電腦模擬實驗，對本文設計的追光實驗，也可以進行電腦模擬實驗，或者進行實際的實驗研究。

7、對比研究愛因斯坦狹義相對論時空觀，看清百年爭論原因

——愛因斯坦假設出公共物理量u、C，制造兩個邏輯不自洽

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，自始至終，一直有洛侖茲變換和洛侖茲變換因子的存在，其中公共物理量u、C，更是無處不在。

應該指出，由于u、C是兩個速度值，其單位都是“米/秒”，所以，u、C的具體量值無論是來自假設或約定，還是來自時鐘量尺直接測量或有關實驗間接推論，都必須有量尺提供“米”，時鐘提供“秒”，這樣， u、C才能具有明確的的物理意義。如果沒有具體的時鐘量尺為依托，那么說u、C的量值是每秒多少米，其“米”其“秒”分別指什么？

可以說，針對狹義相對論時空觀，認識到公共物理量u來自兩系互測等速假設u=u1=u2，認識到公共物理量C來自兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，是解決問題的最重要一步。

愛因斯坦建立狹義相對論時空觀起步時，提出一級假設兩系互測等速假設u=u1=u2，無條件地繼承伽利略變換的核心內(nèi)容u=u1=u2，因此，也就等于繼承了兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件：甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）。

但是，愛因斯坦根據(jù)洛侖茲變換假設推理出的動鐘變慢假設和動尺變短假設，給出了如下結(jié)論：

根據(jù)動鐘變慢（5）式，乙系時鐘的“1秒”與甲系時鐘的“1秒”不是相同長度的時間，對上述關系，也可表示為（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）。

根據(jù)動尺變短（7）式，乙系量尺的“1米”與甲系量尺的“1米”不是相等的空間距離，對上述關系，也可表示為（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。

這也就是說，愛因斯坦假設推理出動鐘變慢假設（5）（6）式，以及動尺變短假設（7）（8）式之后，就轉(zhuǎn)而堅持（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），以及（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米），這就是否認了兩系互測等速假設u=u1=u2的如下成立條件：（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺1米長度）=（乙系量尺1米長度）。在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，上述情況，是前后矛盾，邏輯不自洽，在過去一直隱蔽地存在，現(xiàn)在真相大白了。

可以說，在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，愛因斯坦提出的另一個一級級假設，也就是兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，需要兩組成立條件：第一組條件就是動鐘變慢假設（5）（6）式給出的甲系時鐘和乙系時鐘的時間值關系，對這種“不同步”時間值關系，也可以表述為（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）；第二組條件就是動尺變短假設（7）（8）式給出的甲系量尺和乙系量尺的長度值關系，對這種“不同長”長度值關系，也可以表述為（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）。

這樣，在愛因斯坦建立狹義相對論時空觀時，針對兩系互測等速假設u=u1=u2這個一級假設，愛因斯坦要求的成立條件是：（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；針對兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒這個一級假設，愛因斯坦要求的成立條件是：（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒），（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）；上述兩系互測等速假設的成立條件，兩系測光等速假設的成立條件，存在相互矛盾，這是邏輯不自洽。在過去，上述自相矛盾，邏輯不自洽，一直隱蔽地存在，現(xiàn)在真相大白了。

關于愛因斯坦提出的兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，可以試想，如果甲系時鐘和乙系時鐘，一直是同步時鐘，恒有（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；甲系量尺和乙系量尺，一直是同長量尺，恒有（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），那么，愛因斯坦的兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒，還能成立嗎？

可以說，在愛因斯坦建立狹義相對論時空觀時，他繼承牛頓絕對時空觀伽利略變換的準常數(shù)u，提出兩系互測等速假設u=u1=u2，這個一級假設要求的成立條件，已經(jīng)注定要跟另一個一級假設，兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒要求的成立條件，相互矛盾，邏輯不自洽。

在狹義相對論，上述自相矛盾，邏輯不自洽，不可避免地擴散到有關內(nèi)容中。在啥地方，啥時候，自相矛盾和邏輯不自洽等顯而易見地表現(xiàn)出來，被發(fā)現(xiàn)了，狹義相對論就會不可避免地遭到質(zhì)疑和批評。這就是圍繞愛因斯坦狹義相對論發(fā)生100多年矛盾和爭論的根本原因。

如果有人說：在狹義相對論時空觀中，甲系時鐘乙系時鐘都是遵守國際單位制的時鐘，那么試問：

首先，國際單位制的追求目標之一就是，讓所有的“1秒”都是等長時間；如果甲系時鐘遵守國際單位制并顯示每個“1秒”，乙系時鐘也遵守國際單位制并顯示每個“1秒”，那就應該有（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）吧？但這跟動鐘變慢假設（5）（6）式豈不矛盾？

其次，在圖四中，設在t1=0秒暫停圖中，甲系時鐘顯示時刻值t1=0秒，乙系時鐘顯示時刻值T1=0秒；甲系時鐘時間值增加△t=1秒，t2=t1+△t=1秒時，在t2=1秒暫停圖中，甲系時鐘顯示時刻值t2=1秒，乙系時鐘所顯示時刻值T2，只能在T2<1秒、T2=1秒、T2>1秒三種情況中選擇一種；但是，無論乙系時鐘顯示T2<1秒、T2=1秒、T2>1秒三種情況的哪一種時刻值，都無法滿足動鐘變慢假設的要求：甲系觀測者說乙系時鐘變慢了，乙系觀測者說甲系時鐘變慢了。

如果有人說：在狹義相對論時空觀中，甲系量尺乙系量尺都是遵守國際單位制的量尺，那么試問：

首先，國際單位制的追求目標之一就是，讓所有的“1米”都是相等長度；如果甲系量尺遵守國際單位制并顯示每個“1米”，乙系量尺也遵守國際單位制并顯示每個“1米”，那就應該有（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）吧？但這跟動尺變短假設（7）（8）式豈不矛盾？

其次，在圖四中，設在t1=0秒暫停圖中，還有在t2=1秒暫停圖中，在甲系量尺一直顯示“1米”長度的情況下，乙系量尺顯示的長度，只能在如下三種長度中選擇一種：（甲系量尺△s=1米）<（乙系量尺△S=1米），（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），（甲系量尺△s=1米）>（乙系量尺△S=1米）。但是，無論乙量尺顯示的長度是下述情況的那一種：（甲系量尺△s=1米）<（乙系量尺△S=1米），（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米），（甲系量尺△s=1米）>（乙系量尺△S=1米），都無法滿足動尺變短假設的要求：甲系觀測者說乙系量尺變短了，乙系觀測者說甲系量尺變短了。

這也就是說，在圖四中，把t時刻暫停圖，與t+△t時刻暫停圖進行比較，愛因斯坦根據(jù)動鐘變慢假設所說的情況：甲系觀測者說乙系時鐘變慢了，乙系觀測者說甲系時鐘變慢了，根本不存在；愛因斯坦根據(jù)動尺變短假設所說的情況：甲系觀測者說乙系量尺變短了，乙系觀測者說甲系量尺變短了，這樣的情況也根本不存在。

可以說，對于牛頓絕對時空觀伽利略變換兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件，人們長期沒有解決。因此到了愛因斯坦的時候，他不知道u=u1=u2只能有條件成立，他無條件地繼承u=u1=u2，就變成了埋伏筆。愛因斯坦假設推理出動鐘變慢假設和動尺變短假設之后，就制造了前后矛盾，邏輯不自洽。

在建立狹義相對論時空觀的時候，如果愛因斯坦獨立地研究出兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件是：甲系時鐘和乙系時鐘是同步時鐘，（甲系時鐘△t=1秒）=（乙系時鐘△T=1秒）；甲系量尺和乙系量尺是同長量尺，（甲系量尺△s=1米）=（乙系量尺△S=1米）；那么在后來，愛因斯坦假設推理出動鐘變慢和動尺變短，得出（甲系時鐘△t=1秒）≠（乙系時鐘△T=1秒）和（甲系量尺△s=1米）≠（乙系量尺△S=1米）之后，他就能清醒認識到，已經(jīng)發(fā)生自相矛盾，前后矛盾，邏輯不自洽。一是兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件，先被承認，而后又被否定；二是兩系互測等速假設u=u1=u2的成立條件，與兩系測光等速假設C=C1=C2=299792458米/秒的成立條件，存在矛盾，彼此不相容。這樣，愛因斯坦就有可能給出必要說明，積極解決問題，因此，就有可能避免100多年爭論，避免有關認識徘徊不前。

應該指出，在實驗中，的確存在動鐘變慢等情況，而且存在動鐘變快、靜鐘變慢、靜鐘變快、長度收縮、長度膨脹、空間收縮、空間膨脹等情況。但是，研究表明，上述物理現(xiàn)象，都是具體事物的電磁力和引力等相互作用發(fā)生變化造成的，同時存在的相對運動或相對靜止不過是表面現(xiàn)象，相對運動這種表面現(xiàn)象沒有能力造成“時鐘變慢”等結(jié)果。

研究表明，愛因斯坦在狹義相對論時空觀中把相互作用變化導致的“時鐘變慢”等物理事實解釋為相對運動所致，這是使用相對運動這種表面現(xiàn)象解釋物理現(xiàn)象，沒有認識到相互作用變化這個本質(zhì)原因，這是曲解了實驗和事實，誤導了探索和實踐。

另外，對于帶電粒子在加速器中難以達到光速值等難題，愛因斯坦狹義相對論認為是相對運動速度值不斷增加，導致帶電粒子的質(zhì)量不斷增加所致。他們沒有認識到伴隨相對運動速度值不斷增加，帶電粒子受到的“加速力”可能也在不斷減小，帶電粒子受到的“阻擋力”可能也在不斷增加，“加速力”不斷減小，“阻擋力”不斷增加，可能是導致實驗結(jié)果的根本原因。愛因斯坦狹義相對論給出的解釋，也是把相對運動這個表面現(xiàn)象當成本質(zhì)原因，沒有認識到相互作用和相互作用變化，才是導致實驗結(jié)果的真正本質(zhì)原因。在此，順便展示本文作者提出的庫侖力隨速度值變化的假設關系，如下

以上內(nèi)容，就是基于交叉學科時空觀基本內(nèi)容，對愛因斯坦狹義相對論時空觀未解之謎給出的解答。

——把愛因斯坦光速不變第一假設，與追光實驗做比較

針對追光實驗的情況，愛因斯坦提出的光速不變第一假設“甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測定的光束相對甲系的光速值為C1=299792458米/秒”，還有甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測定“光束相對甲系的光速值為v1=299792458米/秒”，彼此相符。都是“秒飛地球七周半”的巨大速度值。

愛因斯坦光速不變第一假設與國際單位制米約定確定的光速值C=299792458米/秒，也相符合；與電磁學基于麥克斯韋方程組約定的電磁波速度值C=299792458米/秒，也相符合。可以說，愛因斯坦提出的光速不變第一假設，可以得到測量實驗的支持，有廣泛的實驗證據(jù)。

——愛因斯坦變魔術，把“一秒沒飛一臂長”變成“秒飛地球七周半”

在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，針對追光實驗的情況，關于“向月球飛行的光束相對追光者的速度值”，在甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測量確定“光束相對追光者的速度值v3=0.5米/秒”的情況下，愛因斯坦提出了光速不變第二假設“光束相對追光者的速度值是C2=299792458米/秒”。

必須說明，關于“向月球飛行的光束相對追光者的速度值”，甲系觀測者使用自己的時鐘量尺測量確定的“光束相對追光者的速度值v3=0.5米/秒”，這是迄今為止地球上所有的科學實驗和實踐，得到的公認事實，也是70多億地球人公認的事實。地球月亮的距離值是38萬公里，光速值近似為30萬公里/秒，就此，可以設計許多實驗和情景，進行討論和論證。

應該強調(diào)，物理學的具體物理量，例如C1=299792458米/秒，C2=299792458米/秒，都有兩部分內(nèi)容，一是前面的數(shù)字，二是后面的單位。兩個同名物理量是否具有相等關系，物理意義是否相同，跟前面的數(shù)字，后面的單位，所描述的物理現(xiàn)象，都有密切關系。

在追光實驗的情況，關于愛因斯坦針對乙系追光者“假設推理”的光速不變第二假設“光束相對追光者的光速值C2=299792458米/秒”，可以跟愛因斯坦針對甲系提出的光速不變第一假設“光束相對甲系的光速值是C1=299792458米/秒”相互比較。

比較結(jié)果是：光速不變第一假設C1=299792458米/秒具有“秒飛地球七周半”的物理意義，是巨大速度值，這是由光速不變第一假設C1=299792458米/秒具有巨大數(shù)字“299792458”，其單位“米/秒”來自甲系遵守的國際單位制，共同決定的；相比而言，光速不變第二假設C2=299792458米/秒雖然也有巨大數(shù)字“299792458”，但由于巨大數(shù)字后面的“米/秒”單位不同于甲系遵守的國際單位制“米/秒”，所以，光速不變第二假設C2=299792458米/秒沒有“秒飛地球七周半”的物理意義。

關于愛因斯坦針對乙系追光者“假設推理”的光速不變第二假設“光束相對追光者的光速值C2=299792458米/秒”，也可以跟甲系使用遵守國際單位制的時鐘量尺測定的“光束相對追光者的速度值是v3=0.5米/秒”進行比較。

比較結(jié)果是：甲系使用遵守國際單位制的時鐘量尺測定的“光束相對追光者的速度值是v3=0.5米/秒”，具有“一秒沒飛一臂長”的物理意義，是極小速度值，這是由v3=0.5米/秒具有極小數(shù)字“0.5”，其單位“米/秒”來自甲系遵守的國際單位制，共同決定的；相比而言，對于甲系使用v3=0.5米/秒描述的物理事實，愛因斯坦針對乙系提出光速不變第二假設C2=299792458米/秒，這相當于在乙系“放大制造”出了光速值C2=299792458米/秒，對同一物理事實給出了描述。

但是，愛因斯坦“放大制造”出的C2=299792458米/秒，雖然擁有巨大數(shù)字“299792458”，但由于巨大數(shù)字后面的單位“米/秒”不遵守國際單位制，所以，這個在乙系“放大制造”出的C2=299792458米/秒描述的內(nèi)容，仍然是小情況、小內(nèi)容，跟甲系使用v3=0.5米/秒描述的內(nèi)容，是同一物理事實，都是“一秒沒飛一臂長”的小情況、小內(nèi)容。并沒有因為使用“放大制造”出的C2=299792458米/秒給予描述，“一秒沒飛一臂長”的小情況、小內(nèi)容，就變成了“秒飛地球七周半”的大情況、大內(nèi)容。

——愛因斯坦光速不變第二假設，可以“換單位”獲得存在機會

針對追光實驗等情況，追光者等乙系觀測者，如果他們使用特制的時鐘量尺進行測量，他們的確可以測定光束相對追光者的光速值為C=299792458米/秒，貌似巨大速度值，可以滿足愛因斯坦光速不變第二假設的要求。但這樣的情況，屬于“換單位”操作。

一是相應于甲系觀測者的時鐘經(jīng)歷△t=1秒，顯示時間值t=1秒時，讓乙系的時鐘也經(jīng)歷△T=1秒，顯示時間值T=1秒；而且在此情況下，讓乙系使用特制的“足夠短”量尺，測得的“光束相對追光者的運動距離值”恰好是△S3=299792458米，這樣，乙系使用自己的時鐘量尺測得的“光束相對追光者的速度值”就可以是V3=△S3/△T=299792458米/秒。這樣，就能符合愛因斯坦光速不變第二假設的要求了。

二是相應于甲系觀測者的時鐘經(jīng)歷△t=1秒，顯示時間值t=1秒時，讓乙系使用特制的“足夠慢”時鐘，該時鐘經(jīng)歷△T=1/(2×299792458)秒時間值；而且在此情況下，讓乙系使用自己的量尺測得“光束相對追光者的運動距離值”恰好是△S3=0.5米，這樣，乙系使用自己的時鐘量尺測得的“光束相對追光者的速度值”，就可以是V3=△S3/△T=299792458米/秒。這樣，就能符合愛因斯坦光速不變第二假設的要求了。

——使用動鐘變慢動尺變短為光速不變第二假設辯解，存在邏輯困難

在以往，針對追光實驗和類似情況，愛因斯坦和相對論專家給出了如下說法：

首先，在甲系，系觀測者使用自己的時鐘量尺測量，可以獲得如下測量結(jié)果：向月球飛行的光束相對追光者的速度值為v3=0.5米/秒，是“一秒沒飛一臂長”的極小速度值，這是可以的。

其次，在乙系，觀測者使用自己的時鐘量尺測量，可以獲得如下測量結(jié)果：“向月球飛行的光束相對追光者的速度值”一定是C2=299792458米/秒，是巨大速度值，具有“秒飛地球七周半”的物理價值。因為在乙系，時鐘發(fā)生了動鐘變慢，量尺發(fā)生了動尺變短。

應該指出，按照邏輯規(guī)則，在愛因斯坦狹義相對論時空觀中，兩系互測等速假設是一級假設。兩系測光等速假設，也就是光速不變第一、第二、第三假設，也是一級假設。洛侖茲變換，是從兩個一級假設推理出的二級假設。動鐘變慢、動尺變短等是從二級假設，經(jīng)過數(shù)學推理得出的推理結(jié)論，是三級假設。

因此，對動鐘變慢、動尺變短，應稱之為動鐘變慢假設、動尺變短假設。使用動鐘變慢假設、動尺變短假設這種三級假設，反過來證明邏輯前提一級假設是正確的，證明光速不變第二假設這種邏輯前提是正確的，這是違犯了邏輯規(guī)則，是無效證明。

另外，在追光實驗的情況，建立狹義相對論時空觀的情況，如果甲系根據(jù)動鐘變慢假設和動尺變短假設，認為乙系的高速運動，導致乙系確實發(fā)生了極其顯著的動鐘變慢和動尺變短，追光者一定會觀測到這種極其顯著的動鐘變慢和動尺變短。那么，由于動鐘變慢假設和動尺變短假設是相對的，追光者也可以根據(jù)動鐘變慢假設和動尺變短假設，反過來認定甲系也確實發(fā)生了極其顯著的動鐘變慢和動尺變短，而且甲系也一定會觀測到這種極其顯著的動鐘變慢和動尺變短。但是，甲系的觀測者，也就是地面參照系的觀測者，也就是地球上的人們，誰觀測到極其顯著的動鐘變慢和動尺變短了？

實際上，把甲系時鐘t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像，與t+△t時刻暫停態(tài)立體宇宙圖像進行比較，愛因斯坦根據(jù)動鐘變慢假設所說的情況：甲系說乙系時鐘變慢了，乙系說甲系時鐘變慢了，這樣的情況根本不存在。愛因斯坦根據(jù)動尺變短假設所說的情況：甲系說乙系量尺變短了，乙系說甲系量尺變短了，這樣的情況也根本不存在。

應該指出，在實驗和實踐中，靜止的時鐘變慢或變快，運動的時鐘變慢或變快，類似的現(xiàn)象廣泛存在。根據(jù)時鐘時間值規(guī)律，都與時鐘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運動和外界作用變化密切相關。同時存在的相對靜止或相對運動，不過是表面現(xiàn)象而已。

有一些實驗，被當做狹義相對論時空觀動鐘變慢假設的實驗證據(jù)，但是，在這樣的實驗中，都是把兩個相對運動“時鐘”相應時間段Δt1、Δt2進行比較后，發(fā)現(xiàn)一個時鐘絕對地變慢了，另一個時鐘絕對地變快了。站在變快時鐘參照系說，對方的時鐘因為相對運動變慢了。但是站在變慢時鐘參照系說，是對方的時鐘因為相對運動變快了。這種動鐘變慢現(xiàn)象和動鐘變快現(xiàn)象共同存在的實驗，雖然動鐘變慢的那一半結(jié)果可以作為狹義相對論動鐘變慢假設的支持證據(jù)，但是，動鐘變快那一半實驗結(jié)果，卻是狹義相對論動鐘變慢假設的否定證據(jù)。

研究表明，愛因斯坦兩系互測等速假設只能有條件成立，愛因斯坦兩系測光等速假設有對有錯，愛因斯坦光速不變第一假設符合實驗和實際情況，有實驗支持證據(jù)，愛因斯坦光速不變第二、第三假設不符合實驗和實際情況，缺乏實驗支持證據(jù)，這是導致100多年矛盾和爭論的主要原因。交叉學科時空觀，可以速解愛因斯坦未解之謎。

8、基于交叉學科時空觀繼續(xù)創(chuàng)新，創(chuàng)建交叉學科統(tǒng)一論

關于牛頓絕對時空觀，愛因斯坦相對論時空觀和交叉學科時空觀，形象地比喻，實際的宇宙就像大象，科學家就像摸索大象的盲人。

牛頓通過摸索大象，建立了展示“大象大腿”有限內(nèi)容的大象圖像。愛因斯坦繼承前人的認識成果，通過獨立地摸索大象和想象大象，建立了“大腦大腿+尾巴+翅膀”內(nèi)容有限、真?zhèn)喂泊娴拇笙髨D像。站在前人肩膀上，更上一層樓，齊新發(fā)現(xiàn)了更多真相，建立了“大象腦袋+大腿+翅膀”展示更多真相，更符合實際情況，糾正了錯誤假象，可以推動科學技術加速發(fā)展的大象圖像。

基于交叉學科時空觀，大家繼續(xù)創(chuàng)新，人們就可以合作共建交叉學科統(tǒng)一論認識體系。交叉學科統(tǒng)一論認識體系可以基于現(xiàn)有的科學理論和創(chuàng)新的科學認識聯(lián)合構(gòu)成，這可以推動有關技術加速創(chuàng)新發(fā)展。

具體說，交叉學科統(tǒng)一論，目前可以包括八大分支，可以分別對接有關的技術創(chuàng)新，分別如下：

1、開放的復雜巨系統(tǒng)，已由國家科委原主任宋健院士，國家杰出貢獻科學家錢學森院士等，聯(lián)合完成。廣泛推廣應用和繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，就能更加輝煌成功取得更大豐收?？梢詫雍教臁⑷斯ぶ悄芎蜕茖W技術研究等。

2、交叉學科時空觀，已由齊新完成，可以對接計量、航天和高端測控儀器技術等。

3、升級的引力論，已經(jīng)由清華大學教授李惕碚院士，中科院大學副校長吳岳良院士等，完成基本內(nèi)容。還可以繼續(xù)發(fā)展升級，取得更多的創(chuàng)新成果?？梢詫雍教臁⑿请H飛行和宇宙探索技術等。

4、發(fā)展的電磁學，已由中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長王忠林院士完成發(fā)展麥克斯韋方程組重要創(chuàng)新，其他眾多創(chuàng)新研究者也在積極行動?？梢詫映瑥婋姶帕?、通信和互聯(lián)網(wǎng)技術等。

5、量子場論粒子學，已有眾多創(chuàng)新實踐者積極創(chuàng)建中，可以對接新材料、新能源和加速器技術等。

6、有結(jié)構(gòu)的光子論，也有眾多創(chuàng)新實踐者積極創(chuàng)建中，可以對接激光、超光速和尖端探測技術等。

7、光子和電子均有結(jié)構(gòu)的原子模型，也有眾多創(chuàng)新實踐者積極創(chuàng)建中，可以對接核能、

新型芯片和光刻機技術等。

8、中國科技創(chuàng)新方法，齊新已完成腦理學創(chuàng)新方法重要工作，奠定發(fā)展基礎。可以對接科技創(chuàng)新管理學、教育學等。

創(chuàng)新建立上述交叉學科統(tǒng)一論，以及創(chuàng)新發(fā)展有關技術，對于解決卡脖子問題，對于科技自立自強，對于國家科技創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展等，都能做出重要貢獻，都能取得豐收回報。

交叉學科統(tǒng)一論是總名稱；開放的復雜巨系統(tǒng)、交叉學科時空觀、升級的引力論、發(fā)展的電磁學、量子場論粒子學、有結(jié)構(gòu)光子論、光子和電子均有結(jié)構(gòu)的原子模型、中國科技創(chuàng)新方法，是8個分支名稱，8個分支可包括許多具體方向和內(nèi)容，既相對獨立，又協(xié)同發(fā)展。

上述交叉學科統(tǒng)一論8大分支，每個分支都可以進行獨立研究，撰寫出版科學專著或科普讀物。具體圖書可以各有作者、名稱和內(nèi)容，分別展示原始創(chuàng)新科學研究成果。其中部分重要成果，有望發(fā)展成中國原創(chuàng)的大中學教材的基礎和素材，為教育強國、科技創(chuàng)新、科技自立自強、解決卡脖子問題、解決錢學森之問和加速偉大復興等，做出重要貢獻。

參考文獻

[1]宋健.航天縱橫[M].北京：高等教育出版社，2007

[2]李惕碚.宇宙物理基礎[M].北京：科學出版社，2021

[3]錢學森，于景元，戴汝為.一個科學新領域——開放的復雜巨系統(tǒng)及其方法論[J].自然雜志，1990（1）

[4]齊新.智勝愛因斯坦——方法與實踐[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古教育出版社，2006

[5]黃福蕓等.計量知識手冊[M].北京：中國林業(yè)出版社，1987

[6]戚進勤等.科學哲學手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，1990

[7]吳家國等.普通邏輯[M].上海：上海人民出版社，1979

[8]孔汪周等. 社會心理學新編[M].沈陽：遼寧人民出版社，1987

[9]愛因斯坦著，范岱年等譯. 愛因斯坦文集（第二卷）[M].北京：商務印書館，1977

[10]張元仲. 狹義相對論實驗基礎[M].北京：科學出版社，1994

致謝

本文是30多年創(chuàng)新研究的精華集成，在30多年時間里，有上百位領導和專家，志同道合者和見義勇為者曾經(jīng)協(xié)力共進、創(chuàng)新開拓。

衷心感謝國家科委原主任、中國工程院名譽主席宋健院士給予20多年鼎力支持和推動；衷心感謝中國科協(xié)原副主席、航天工業(yè)總公司原總工程師莊逢甘院士鼎力支持和推動；衷心感謝國家自然科學基金委辦公室原副主任唐林研究員和國家教委原主要領導給予熱情支持和大力推進；衷心感謝中國科協(xié)原副主席劉恕研究員給予熱情支持和大力推進；衷心感謝清華大學天文系原主任李惕碚院士大力支持和熱情指導；衷心感謝航天工業(yè)總公司710所原副所長于景元研究員和系統(tǒng)學討論班大力支持和推進；衷心感謝中國科學院自然科學史研究所院原研究員宋正海和天地生人學術講座的大力支持和推動；衷心感謝中國青年報社國家機關記者站原站長徐家良記者給予大力推動和支持；衷心感謝中國科學院北京天文臺原研究員朱保如等數(shù)十位國內(nèi)專家學者大力支持和推動；衷心感謝內(nèi)蒙古出版集團信息中心主任布日古都和內(nèi)蒙古教育出版社開發(fā)部原主任包金柱大力推動和支持；衷心感謝赤峰學院原校長韓永年等眾多原單位領導和同事大力推動和支持；衷心感謝國內(nèi)眾多新聞媒體和網(wǎng)站的領導和朋友大力支持和推動；衷心感謝眾多相對論研討群的群友熱情支持和友好交流。向一直無私支持的家人表示最衷心的感恩和謝意！所有的成就，都是大家共同努力、眾志成城的豐收成果！

作者簡介

齊新，頭腦簡圖發(fā)明人、專利權人，腦理學創(chuàng)新方法發(fā)明人，抑郁癥和極端行為預防方法研發(fā)者，交叉學科時空觀創(chuàng)建者，交叉學科統(tǒng)一論科技創(chuàng)新工程首倡者，《管理大腦思想》和《智勝愛因斯坦》圖書作者。1964年2月出生于內(nèi)蒙古赤峰市；1986年畢業(yè)于內(nèi)蒙古師范大學物理系，此后在赤峰學院物理系任教多年；2002年至2014年先后在北方經(jīng)濟報社采編部和內(nèi)蒙古日報社廣告部工作；2011年11月成立新動力文化，并任負責人至今。

立足現(xiàn)代科學和中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化等，對物質(zhì)、時間、空間、生命、大腦、思想等問題進行了長期的交叉學科研究。2009年，得到全國政協(xié)副主席、國家科委原主任宋健院士推薦，在《前沿科學》第2期發(fā)表科學論文《狹義相對論被爭論100多年的主要原因》。1998年，得到中國科協(xié)副主席、航天工業(yè)總公司總工程師莊逢甘院士推薦，在《宇航學報》第2期發(fā)表科學論文“論GPS與相對論時空觀”。2006年6月，在內(nèi)蒙古教育出版社出版科普書《智勝愛因斯坦》。2017年7月，在光明日報出版社出版《管理大腦思想》圖書。曾經(jīng)發(fā)表大量網(wǎng)絡科普文章。